卧式高温摩擦磨损试验机的工艺研究及设计.doc

济南大学泉城学院毕业设计-29-1前言1.1摩擦学概况摩擦学是工程学和科学中最重要的学科之一,因为它既具有延长产品使用寿命、提高产品的可靠性、节约材料和能源的意义,又是当今最活跃的交叉科学领域之一。它涉及流体力学、固体力学、化学、物理、材料力学、数学和机械工程等多个学科,其所研究的对象也十分的复杂,要求多学科相互配合进行。摩擦学研究的多样性,加上它对工业的重要性,迫使我们要特别的注意它的发展概况和趋势,以便因势利导使摩擦学研究在以后的经济建设中发挥更大的作用。近年来,摩擦学的研究在全世界范围内得到了很大的发展,几乎所有的工业化国家都有关于摩擦学的专业杂志期刊、独立的学会和研究所。在各国提供研究基金的研究机构中摩擦学都己得到承认和资助；不少国家已经制定了有关于摩擦学发展的规划；在学术性学会中与摩擦学研究有关的人员数目也在不断的增加，许多工业部门已经认识到摩擦学的重要性[1]，世界各国在摩擦学方面的交流也得到了进一步的加强。摩擦学的理念在全世界范围内不仅逐步得到学术界、产业界及政府有关部门的认可,而且摩擦学学科本身也取得了许多的显著成果。有的企业已经充分认识到摩擦学所能带的经济、技术和环境保护等方面的利益,已经开始注意进行摩擦学方面的设计,或者进行具有针对性的研究。尽管在摩擦学研究方面已取得了很大的进展,但其在应用方面的进展还不是很快,效益也不够理想,。在机械设计中真正运用摩擦学方面的设计更少,研究成果转化成的生产力也远没有达到理想的水平。关键可能在于摩擦学方面的教育远远没有普及,许多企业对摩擦学的认识也不够,再加上摩擦学的研究课题并不都是企业所急需的，所以造成了现在这种结果。摩擦学研究的对象非常广泛[2]，在机械工程中主要包括：①动、静摩擦副，如：螺纹联接、滑动轴承、齿轮传动、皮带传动、磁带-录音头等；②零件表面受到工作材料的摩擦或碰撞、冲击，例如犁铧和水轮机转轮等；③机械制造工艺方面的摩擦学问题，如金属的成形加工、切削加工和超精密加工[3]等；④弹性体摩擦副，例如汽车轮胎与地面的摩擦（见地面车辆力学）、弹性密封的动力渗漏等；⑤特殊条件下的摩擦学问题，例如高真空、超低温和离子辐射等，深海作业的高压、腐蚀[4]、润滑剂稀释和密封防漏等。此外，还有生物摩擦学的问题，如研究海豚皮肤的结构用来改进船舰设计，研究人体关节的润滑机理来治疗风湿性关节炎，研究人造心脏瓣膜的耐磨寿命以确定最佳的人工心脏设计方案等。地质学方面的摩擦学问题有地壳的移动、火山爆发和地震，以及山、海、断层形成等。在音乐、体育以及人们日常生活中也存在大量的摩擦学问题。1.2摩擦磨损试验机的分类摩擦磨损试验设计的目的是为了研究摩擦磨损的现象及其本质，进而正确的评价各种因素对摩擦性能的影响，从而得出符合生产条件的摩擦副的最优参数。由于摩擦磨损现的象十分复杂，摩擦磨损的条件也各不相同，所以试验的装置和测试方法的种类也十分的多，如何能够准确、快速的获得摩擦过程中的参数变化，成为了一个十分重要的课题。我国的桂长林等[5]提出了一种按摩擦系统的结构、摩擦副的相对运动形式对摩擦磨损试验机进行分类的方法。这种分类的方式突出了摩擦副的特点，同样也突出了对试验特殊功能的要求，从而有利于采用更加合理的设计方法对试验机结构进行设计。这种方法将摩擦磨损试验机分为五大类型：表1.1固体-固体摩擦磨损试验摩擦元素固体-固体（润滑剂）相对运动形式单项滑动往复运动旋转运动冲击微动磨损类型滑动磨损粘着磨损磨粒磨损滑动磨损粘着磨损磨粒磨损旋转滑动磨损粘着磨损磨粒磨损冲击磨损粘着磨损磨粒磨损微动磨损粘着磨损磨粒磨损磨损机理表面疲劳磨损摩擦化学磨损表面疲劳磨损摩擦化学磨损表面疲劳磨损摩擦化学磨损表面疲劳磨损摩擦化学磨损表面疲劳磨损摩擦化学磨损功能要求相对单向滑动相对往复滑动相对徐昂转滑动相对冲击微动试验机类型摩擦磨损试验机往复滑动摩擦磨损试验机旋转滑动摩擦磨损试验机冲击磨损试验机微动摩擦磨损试验机试验机举例动摩擦磨损系数精密测定装置（日本）RFT-Ⅱ型往复摩擦试验机（日本）AMSLER试验机（瑞士）冲击磨损试验机（美国）SRW型标准化微动摩擦磨损试验机（德国）第一类为固体-固体摩擦磨损试验机，如表1.1。这类试验机又细分为5个小类型：单向滑动、往复运动、旋转滑动（包含滚动滑动）、冲击和微动（根据实际的需要可以在摩擦副元素中添加或不添加润滑剂）。每一小类的试验机的摩擦副形式又有很多种，所以它们也各有不同类型的试验机。可以这么认为，大部分的摩擦磨损试验机都属于这个大的类型，他们可以重现磨粒磨损、粘着磨损、表面疲劳磨损、和摩擦化学磨损等现象。这一大类的摩擦磨损试验机也体现了摩擦磨损试验机的基本结构特点。第二类为固体-固体加磨粒（或固体-磨粒）的摩擦磨损试验机，统称为磨粒磨损试验机。根据摩擦试件的运动特性和磨损特点，又可