高速摩擦磨损试验机的总体设计

磨损试验机

新产鼠新成暴

高速摩擦磨损试脸机的总体设计一

北方交通大学机控学院

北京,

李霞许志庆杨勇, .

【要」文介绍了一种盘块式高速摩擦磨损试验机简述了该试验机的组成原理及功能该试验机摘本可应用于高速条件下多个摩擦学参数的测量并可得到磨损量随时间变化的连续数据,

.

关键词

摩擦磨损试验机

总体设计

高速

卜,

一

一

伍

九

一

引言摩擦学是一门实践性很强的应用科学.,

速状态下的摩擦学参数也可模拟高速列车制动过程适合于金属材料,

,

陶瓷材料

,

复合材料等固体材料及

研究材料

表面涂层的摩擦学试验研究据的即时显示与同步记录.

并可以实现多个测试数

摩擦磨损行为一般需要借助摩擦磨损试验机测量摩擦副的摩擦磨损特性等一系列参量在国内的相关研究,

中广泛使用的试验机有滚子式磨损试验机

四球式摩

试验机系统实现的功能高速摩擦磨损试验机要达到的性能指标如下可满足高速,

擦磨损试验机磨损试验机,

,

往复式摩擦磨损试验机

,

切人式摩擦

盘销式摩擦磨损试验机等

.

高温

,

高载荷下的测试要求

这些摩擦试验机多采用静态选位法观察摩擦试件虽然简单易行,

,

试验过程中摩擦块与试验盘之间始终保持贴合状态,

但不能获得摩擦过程的动态信息

,

更

无振动现象

不能对磨损录

摩擦

过程进行动态观测及动态数据记,

试块装卡便利

,

可靠

,

无松缓

,

卡死现象,

另外由于受到试验机转速的限制一般不超过

摩擦副相对运.

通过计算机用户界面可以选择试验内容测显示方式和数据文件的生成等

监

动的速度大多较低

而

然而现代机,

械装备中许多摩擦副的相对滑动速度相当高列车运行时的速度约为,

如高速情况.

可以由计算机界面实时观察试验参数的变化

制动时制动盘与刹而目前还未曾见到

车片之间的摩擦速度为

.

可用于高速条件下数据动态测量所需的商用摩擦磨损

试验机系统的组成和工作原理本摩擦磨损试验机主要由动力载,,

试验机.

.

惯性

,

夹持

,

加

本文主要介绍自行研制的盘块式高速摩擦磨损试验机该试验机的最大滑动速度为《中国仪器仪表》·

测试和控制系

统构成动力系统

.

耐

,

可以测量高

1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.

磨损试验机

新产品新或暴动力传动系统由三相鼠笼式异步电动机,

型三

主要对磨损量

,

摩擦力

,

载荷

,

速度和温度等参量进,

角传动带

,

精密轴承等部分组成

.

异步电动机输出的最终输出到摩擦盘变频器来

行测量

,

所使用的传感器包括力传感器.

位移传感器

,

动力通过三角带传输到主惯性轴上摩擦盘的转动速度由一台调节. .

,

速度传感器和红外测温仪等

磨损量的测量与常见的磨损量测量方法不同有试验机在测量磨损量时大多采用称重法,

.

现

在不同时,

'

惯性系统,

刻测量试样的质量大刚度惯性系统,

,

以此求得磨损质量损失,

而本试

惯性系统采用超静定轴,

包括主

验机利用电涡流位移传感器测量磨损量磨损量.

即通过测量

惯性轮等部分卜,

.

主轴输出端

驱动试验盘

最大,

试验盘与传感器相对距离的变化来获得试验盘的径向这样可以实现对磨损量的实时监控.,

挠度小于

以此保证较高的回转平衡精度.

从.

得到磨

而减小机体的振动和噪音

试验机采用质量较大的惯,

损量随时间变化的连续数据

性轮来增大系统的回转惯性从而使试验机转速稳定夹持系统夹持系统主要完成夹持试样的功能程中试样装夹方便可靠,,

摩擦力和载荷的测量都是通过压力传感器实现的

.

速度的测量是利用霍尔测速传感器对主轴的转速进行做到试验过,

监测度.

,

通过对测得的脉冲信号进行换算获得滑行线速,

无松缓

,

卡死现象.

以保证

温度的测量是由红外测温仪来实现的,

在对所测

试验的安全性和试验数据的真实性持采用装卡盘装置栓来夹紧圆盘试样,,

试验盘试样的夹

摩擦面边界的温度进行修正后温度. .

可近似得到摩擦面的

通过卡盘座

,

卡盘压板和定位螺

测试系统中所使用的传感器的测量误差均小于由传感器测量所得的电信号通过信号传输线传,

.

其主要优点是在保证卡紧试样的,

同时能够保证试验过程中圆盘与摩擦块保持对心避免出现圆盘偏心或飞盘现象形结构,

给计算机控制系统

进行相应的处理和分析

.

.

试块

的夹紧装置采用楔.

控制系统控制系统的功能主要是调节试验机的起及电机转速,,

夹紧结构简单而可靠

停状态.

加载系统法向载荷加载系统运用了杠杆加载加载和电磁加载等种加载方式,

数据采集,

,

以及监测分析测试参数的状

,

液压跟随式

态它主要由计算机控制电路板和控制软件组成

.

由

.

整个系统由两个互

传感器测得的电信号经过转换换器与计算机相连.

,

放大然后通过

转

相连通但直径不同的液压缸塞,

两个与液压缸配套的活.

数据的采集和处理由自行开发的.

滑轮

,

杠杆装置,

,

盘形珐码及电磁阀组成,

种加可以保.

专用软件系统来完成

操作者可以在计算机屏幕上实. .

载方式各有优缺点,

将它们有机地结合起来,

时观察各种参量的变化情况

证加载系统的稳定持续并可实现自动控制加载功能加载系统工作原理为后施加到副油缸的副挺柱上

试验机硬件系统总体结构如图面通过访问

所示

机一方,

祛码的重量通过杠杆放大,

转换器的端口实时控制试验机

另一.

从而对油缸内的流体加,

方面

,

通过

转换器远程控制变频器变频器叫七

压

.

副油缸与主油缸间设有节流阀.

通过它来控制油,

路的通断打开,

当符合加载条件时.

,

电磁阀通电

节流阀

电源

口

油路接通,

此时

,

副油缸内的油液在珐码的压,

寸留

转换器器

以】

朗国

机监控软件

力下向下移动

迫使主油缸内的油液上升,

从而推动电机

主挺柱向上运动

直至主挺柱上方的摩擦器达到工作

试验机

传感器

放大器器

转换卡

位置

.

图

硬件系统

测试系统测试系统主要用于对工作运转变量进行监测并获

软件控制系统如图能是设备检查,

所示

,

该系统实现的主要功,

异常警告

输入参数校验

错误提示

取参量数值

.

根据摩擦试验的测试要求

,

本测试系统

变频器监测与控制

通道的数据采集与保存《中国仪器仪表》

数据的

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磨损试验机

曲线显示

数据处理

.

在软件设计中采用了盘周多点报警请调整初始化各传感器器

平均的方法来克服试验盘的不圆度和安装偏心以及电

磁干扰等外界因素所造成的影响

.

设定检测窗口设定检测方式式设定转速

为减小由于传感器漂移造成的测量误差

,

各个传

感器经过初值.

转换得到的数字量

,

都要减去其相应的开启节流阀

为减小随机电器干扰引起的测量误差

,

在数据处检测摩擦系数磨损量算转速温度计算,

理中采用

"

窗口移动平均算法.

"

对

转换后的数字机与变频器的.,

量进行实时处理通过通讯,

协议实现

以此实现对变频器的远程控制

结束语摩擦学的进一步发展对于摩擦试验机的测试范围和形式提出了更高的要求,

结束试验验继续图

我们研制的盘块式高速摩,

软件控制系统

擦试验机满足了考察高速条件下摩擦磨损研究的需要与以往的各种摩擦试验机相比,

参考文献王学浩摩擦学概论水利电力出版社,

具有以下特点

,

可用于测量高速条件下多种材料摩擦学参数

标准驱动产品通信手册杨勇学,

所允许的最高滑动速度可达

联合使用多种加载方式定与持续,

,

保证加载系统的稳

摩擦磨损行为的统计学研究北方交通大

并可实现自动加载,

使用电涡流位移传感器测量磨损量以得到磨损量随时间变化的连续数据.

因此可

谭浩强张基温唐永炎教育出版社,

,

,

语言程序设计教程高等

一一

介,

温,

湿度传感器及数字传输,

一一

单总线温度巡检仪一

温度传感器

温度巡检仪一

具有高精度突出优点,

低成本

一

联接等,

该仪器是配合美国,

技术现场系,

.

一

数字温度传感器包括,

应用的检测仪表可以对新一代温度传感器列产品进行温度数据采集,

.

测温范围.

一

一

℃

状态设定

,

显示,

数据传

精度

士一

℃

分辩率

℃

输

,

使温度巡回检测系统获得高可靠性.

低成本和最

湿度传感器

简单的布线结构.

应用参数进行处理,

数据传输技术对霍尼韦尔传感器的与计算机实现通讯稳定性好,

技术参数单线可连接支持范围一,

点传输距离,

明

一

湿度传感,

,

显示测温℃测

器具有精度高一

,

寿命长等优点一

并可以与,

℃显示,

分辩率

温精度外形尺

温度传感器同时在一一

上使用一

.

℃在线设定报警上

下限可与上位机通讯

开放式封装

铜烧结封装

测湿范

寸耗电一

,

供电电源

或者

围

精度

士

.

脚

重量

《中国仪器仪表》

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