摩擦磨损试验机设计的基础：II摩擦磨损试验机设计方法的研究

机械工程 摩擦学

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第 1卷第 2期 0 19年 4月 90

固

体

润滑

V o . 0 N O. 11, 2 Ap i, 19 rl 90

J OU RNAL O F SOLI LU BRI D CATI—N O’—

莲t 座 (1 0 讲 2—1 6) 3

摩擦磨损试验机设计的基础I.摩擦磨损试验机设计方法的研究桂长林沈健

(台肥上业上学摩擦学研究所，肥 )台

摘

要 本讲介绍采用设计方法学的方法对摩擦磨捐试验机设计进行研究的结

果，建立 7摩擦磨损试验机的要求明细表，功能结构图、设计模幅箱和方案评价目标树。根据本讲所阐述的方法，既可使摩擦磨损试验机的设计程序和方案评价建立在一套比较科学的和行之有效的方法上，叉能作为建立摩擦摩捐试验￣CAD(算计机辅助设计 )系统的基础。

关薯词：设计方法，摩擦磨损试验机，要求明细表，功能蛄构图，设计横幅箱，方案评价目标树

The Ba e f Frc i n— e r Te t r D e i n s o i t— o W a se sg

Ⅱ Th e h d l g f Frc i n W e r Te t r D e in e M t o o o y o it— o a se s gG ui Cha l n ng i S n in he J a

(Tr b g I t t t . He i i o1 y ns iu e o f P0 yt c ni a i e s t e l e h c lUn v r iy.He e ) riAb t ac: s t r T h s ap r t di s t e r c i n i p e s u h f i t o—we r e t r e a t s e de i n s ng d - s g u i e

s g m t o l g in h do o y. T he d m a d t Y S a e, u c i/ t u t r h r, e i n e n i￣I t bl s f n t 01 I s r c u e e a t d s g -

m o e o n b e tr f e o v l a i n p o r mmea es t p. e r i g d lb x a d o jc i e t e fe a u to r g a r e u Ac o d nt t e 0 h m e h d e c i e i￡ s t o d s r b d n hi pa e,

t e d s g pr g a m e o f i t o p r h e in o r m f r c i n—

w e r s e a d a1 a i o a r a a1 e s ab i h d a t t r n e e v u t on f Pp o ch c 1 b e t 1 e Oi he ei n“ f c S l t s e i a d f e t ve a e n e f c i b s m e w hi t e a Ku e s t f r h i t s a t e1 a10 an 1 h r m nt e o t n e hi r i e s

C l b s d a h p i i l o e e o i g CA D ( m p t r a e u e s t e r l p 1 c e rd v lp“ f Co u e Ai e s g ) d d De i nS s m o f i t on yL e f r c i—w e t s l. ar e e c - Ke Wo d: y s r de t 1 ne o s l i l d. f i t u【 h rc i _一w“ 1 s l dc an i e s nb h J t - e e, m d l m t l

f nc i n s r c ur a t d s g。mo e b u t o t u t e ch , e i n r d l ox, 0b e i e r e f va u t o jet v t e o e l a i n1 8— 4 2收剜初稿， 1 8— 20 t修改稿. 99 0— 9 9 9 1— 6[￣到如

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分为必速要求、最低要求和附加要求三大

1前 .

言

类。其中，必达要求描述了产品的主要功能，这是必须满足的要求 J最低要求反映了产品次一级功能，有一定的活动余地；附

设计方法学是二十世纪六十年代开始在国际上兴起懿一门“究机械设计过程一研

加要求反映了产品的次要功能，这是在设计过程中应当尽量满足的要求。但是，有时由于技术上和经济上条件的限制，所以最终设

般规律、合理靛设计程序以及程序中各阶段各步骤采用方法学科”,以实现在给定

条件下省时、优质的设计[.。 1 2 J应用设计方法学方法研究摩擦磨损试验机设计，一是为了对摩擦磨损试验机进

计出来的产品也可能不完垒满足附加要求。 表 l是根据各种摩擦磨损试验靛要求

整理出的摩擦磨损试验机 6要求明细表。 根据要求明细表，我们可以对摩擦磨损试验机功能进行这样能描述：使摩擦副在一

行优质睦开发性设计，二是为建立摩擦磨损试验机设计的 CAD系统做一些基础工作。 设计方法学在设计应用中工作重点在方案设计阶段，因为在这个阶段中设计方法学提出了一套有效方法。它基本思路是，明确设计任务一功能分析一基本分功能

定的负荷和速度下，在有润滑或无润滑、

加磨料或不加磨料、控制气氛和温度或不控制气氛和温度的条件下进行摩擦运动，测量这时的负荷、摩擦力、摩擦系数、速度、温 度、气氛、磨损量等一系列参数。

的实现方案一分功能实现方案懿组合一方案评价一较优方案。 . 明确设计任务的一般方法是建立要求明细表，用以完整、有条理、清楚地表达设计任务。功能结构图可以形象而清楚地表示出试验机各分功能之间的关系。一个基本分功

5摩擦磨损试验机的 .功能分析图 1所示是摩擦磨损试验机的总功能黑箱图——

能往往有若干种实现方案，为了清楚地表示项设计任务中若干分功能的实现方案，建一

立 设计模幅箱是一种有效的方法。 当进行方案选择时，只要从设计模幅箱 的每一行中选取一个分功能的实现方案，并且经过恰当的组合便可得到一种总设

摩

能试磨

量件抖

擦瑚赢

计方案。由于每个分功能的实现方案有多种，所以最后从“计模幅箱”中选出醛设计方设案也有多种，于是就要进行评价以从中选出最优方案。对多种方案的评价中，在比较有效

镧滑椭控制倌号

的方法是利用加权评分法”,若是必要时， 还可以利用价值剖面图法进行辅助评价。

擦

2摩擦磨损试验机要求 .明细表的建立

圈 1摩擦磨掼试验觇的■糖圈

对摩擦磨损试验机的总功能进行分解可

要求明细表按优先次序把所有任务要求

以得到如下分功能J 0

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囊 1卑号要求类型耍

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13 .

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对负荷保持的要求 有无空载荷爰载待空化规律的赛束 14 . 15 .瑾度谓整范匿辩整范围速度是否可调，有教谓或无级词

撄动的摆角，往复运动的行程，般动

选 16 .1f . 1e .

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真空度和提度肆

19 . 11 .0——

磨料供螗方式保征摩擦副贴台盎好要硝量摩擦力矩 (摩接力 )或 精度范匿

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精度藏匿精度范匿

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硝试参敦的自动记录和显示

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26

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试件装誊方便、可精加

试鼍机撼作方便，舒遣 色彩和谐

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一量糖童符音现行试礁机的要求。负荷精度慨于某一规定位

I 22

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(壤 )序号 要求类型要求翦量备注

33 .附 8I . 85 .

尽可能采用现有试验机的部件和控制盈利量系境碱小振动碱小加蓑冲击

针对某一企业设计试 I机时要考虑选 I个问题 .以降低 t本

加

86 . 8f . 88 . 09 .8 1 .0隶

噪声不超过标准过载保护要供霸作保护危瞳报警维修方便

8 1 .1

无需特殊地基

输入能量转换成摩擦副的运动，

图 2所示是根据上述功能

分析作出的摩擦磨损试验机的功能结构图。

输入能量转换成负荷力输入能量转换成控制气氛自能量 -,输入能量转换成控制温度能量；

4摩擦磨损试验机设计 .模幅箱的建立“计模幅箱是一种二维表格，其每设一

输入能量转换成进行控制的辅助能量；

润滑剂供给；

磨料供给；试件加载负荷调节速度调节； 温度调节；

行对应一种分功船，每一列是针对该行的

分功能所选出的分功能的解。建立“计模设

幅箱”是进行方案设计的关键。表 2列是所可以建造的摩擦磨损试验机的设计模幅箱。在使用“计模幅箱选定设计方案设时，要考虑所选择能各分功能解法的相容性这是因为在一个设计方案中，各分功能的解法必须是相容的。检查它们是否相容可采用相容性矩阵。

气氛调节 J速度稳定

测量摩擦力；翘量摩擦系数； 0 测量负荷测量速度j 测量摩擦面温度； 测量气氛 j

5摩擦磨损试验机的方案评价 .从“计模幅箱中可以选出若干种设设计方案，一般采用加权评分法对这些设计方案进行评价[这是一种初步的定量化评 。价方法，根据摩擦磨损试验机方案评价目标树 ( 3) H盼评价项目和加权值可以同时闭给{

测量磨损量；测量行程； 次数计数j测量接触电m;

测量环境温度。

对多种方案进行评价。加权评分法的原理是：20

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t吨：

圈 2摩擦磨损试验机的功舱培构圈

J 2

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验数据稳定

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重复件好可靠地满足功能al:0 6 I-I 6 n l . lg I 1 .

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圈 3摩曩●拍试验机方寨评价的目标柑

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文献 3和

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单相交流电机

交流伺服电机 (无直流嚣动电视 (无

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直漉伺服电机 (无步进电机<无级调力矩电机 (无级调垣调速。、转 )遵，正、反转 )正反 逮) 低速电袖机直线电机振动发生器

机槭能

÷

齿轮泵凸轮转于式叶片泵活塞缸

叶片泵

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戒压健转

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续

I真空试驻础力 l机的睛功奎室！ 文能

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副置于真动力鬣于真空宣外.摩擦剐置于真 空毫内接触幅面 t 要鹳淤动崭封问空室内，非接触传动一磁力传动 ( 性题有密封问题 )篮粉滔台嚣控制制动器

电礁峥拱离台嚣

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、

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恒比

从运曲参数上娘证恒比压 如大越式快速

正试点 L !验磨 摄机二 I J lI负

调节加载重物的重量调节加羲弹簧的压缩t调节杠扦加羲的着力点’节加羲液压秉茂的曩压力

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卡球键链万向联轴节

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球面剐螭 _节对

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I加载装置置于真空 加哉装置置于真空室内,

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自动控制加载装置的调节靠丹放在真空室外

室内。凡工调节载荷加蓑和载荷调节

(要解决密封问晤，

速

调轮)蚍调逮 变有、辑换级控宽皮速硅调带逮) C调 I脉 度

直箍电机无缀调逮 ( 可

变班I机有缓i速色 I鼍

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}压马达无缓讽遵匝

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搅拌机

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容积真空泵( 3 13×1生真空~ l 3× 1~ PB 3 0

射流真宅泵 (:×】分子筛吸附泵 ( 3】3 0{ 13~ 1¨ O 0P 3一 I 3 1 3 1 Pa1 O~ 3x O

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射离子泵 ( 3 131一~ 1 3 l一0 O 3 3 x O Pa

净撬幕 r 3 O Z]3 xl -— l 3x l— 3 O l 3Pt、

摩擦副的加热

电阻丝加热

高频船热

中糖加热

馓坡加热

加熟怖特防护特制加热炉加散热片

将摩捧鬲盟于低温漓 l j唪撺薜 I 1体中： 的翻冷一

活章式制玲机 - ll 2l℃HJ ) 芈毕 l机， f 玲 !℃以卜

离心式制}机 1幸℃ 1

宅气制玲胡‘ 10C 5￣以上)

气体【热制玲虮{ I !】I 0~一2 3 O 5:)

f温境内曲拧制 电

f l日动接制 艋度电路

【控硅温鹱控锚 l I

饱和电抗器温度拉制

世忡测J沮膻档制 器

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流体压力 捌量

应变式压力传感器在加戴杠杆上砧应壹

电容式压力传感器

筐尔记件

频率式压力传感器

根据鲰故油‘ ) i气 d的根据加戟弹簧的变形量报据加载杠杆上负尚的工

负荷酬量方式测量负荷的传感器流体的

片测量负荷根据加戴砝辟确定负荷应变片式力传巷器雀尔元件动压管【毕托管J测量

藏体压力谢定负简用传感器直接测量负荷电容式荷重传瞎器频睾式传感热线 1莲仪嫒

删定负

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着力点确定负简

电感式力I感器专

匪电式酬，撼器 H

激光多普勒僦遣技木

兰动式触光多昔勒疆 I速技术

潦逮襁量流速 I变鞋通式转速传感器速度捌量

查融翟式转速传感器测逢电 1 i}

光电转速计

直流洲速帆

同步测建电机高速摄影

运动磨牡的速度测量

姗热温度测量

空气温度计红外侧温

电丝式电阻温度刊阻 热磁传感器半导体热敏电阻温度计

半导体热敏电阻温度计

热电偶

摩擦面的电阻丝式电阻温度计温度测量窿

热电鸲

红蚪州温

热磁传感器

话比攫 i ( 5放射性同拉索J且

攘力矩测量方

在传动轴上眯旺堂主【传感器}矩州扭矩

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测的{ I 一两维力传感特砖设计的弹性元件加 器f摩攘 力和负荷应变片)

宙 换掉石英二维力传感嚣

摩檩系数由洲稃的肇撺力和负荷由洲 1的摩攘力和负荷由得的摩攘椰负荷 捌缱方人 r弹 i{经计算电路自动算出经计算机自动算出

次数数

帆槭式计数器

计算机计数

韵；元件计数

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