四球磨损试验机

四球磨损试验机试验机结构该试验机主要由主轴及其驱动系统、液压施力系统、摩擦副、电气控制箱等部分组成。由试验机外观照片可以看到，试验机下部是机座，机座左部装有油缸、活塞。机座后部装有液压油源。在机座的左上部是主轴及驱动系统，在主轴和活塞之间是摩擦副和摩擦力测量机构。在机座的右上部是电气控制箱，完成试验机各参数的测量和控制。润滑剂抗磨损试验机用途与适用范围该机主要是以滑动摩擦的形式，在极高的点接触压力条件下评定润滑剂的承载能力。包括最大无卡咬负荷PB、烧结负荷PD、综合磨损值ZMZ等三项指标。该机还可以做润滑剂的长时抗磨损试验，测定摩擦系数。连接计算机后可以记录摩擦力和温度曲线。如果使用特殊摩擦附件，也可以进行滚动摩擦试验、各种材料间的模拟磨损试验、端面磨损试验以及钢球滚动疲劳试验等。工作原理由四球（1个上球3个下球）组成摩擦副，上球卡在夹头内，下球组固定不动，上球与下球组相接触。工作时，上球由主轴带动旋转，通过加载系统向下四球机钢球受力分析图四球机钢球受力分析图球组加载。 由右图可见，四球机的四个钢球形成一个等边四面体，上球对下3球在3个接触点的作用力可由等边四面体来分析。设加载在顶球1上的垂直负荷W，TOC\o"1-5"\h\zN二N二N二0.4082W (1)1 2 3由于上球与下面任意一^小球之间的摩擦力F二F二F二F=卩N,因此测量出F1 11 12 13 1 1就可以得到摩擦系数U的大小。下面还需要求出顶球与底球的接触点至顶球球心垂线的距离OB、OC、OD,111111以求出顶球在接触处的线速度。从图中几何关系得：OB=丄R=0.5774R (2)11 a/31 1自动拉力记录仪测得的力并不等于四球摩擦后产生的摩擦力，而是要经过力的传递和一定的放大倍数后得到的一个力，大小可以通过下面的计算得出。由右图可知：L=OB111有：L二0.5774R沁3.662mm11根据摩擦力测试机构可以知道，力系对O点的主矩:”FLF— 221 3LFL试验中F2由自动拉力记录仪测得，因此F=丄=12.74Fi 3L 21(4)F 12.74F 12.74F(4)卩=—1= 2=、：62NN W11由此可知，试验中只要测出自动拉力记录仪上的读数尸2和载荷W就可以求得摩擦系数u实验实例•启动计算机，打开LabVIEW的记录程序，然后将程序上的相应的值设定好，让其运行半个小时，把初值调为零点，这样是为了避免零飘，刚开始打开程序会有零飘，那样会影响实验结果及其精度。•将四个钢球、油盒和上夹头、夹具、以及销子在石油醚中浸泡1min，为了保证数据的精度，应将试验球反复清洗干净，然后再换用新的石油醚冲洗。将清洗的试验钢球放到洁净的玻璃杯中。3•再重复上述1的步骤，吹风机将其吹干。4•在试验机主轴上夹头中安装一洗净的试验钢球，并用夹具夹紧。5•在油盒中安装三个洁净的试验钢球，并用夹具夹紧。6•把试验中所用到的试验油倒入油盒中，使润滑油充满油盒中的空隙，并使润滑油浸没过油盒中三个试验钢球顶部。7•按照所需要的转速调变频器的相应频率。8•做好上述步骤后，查看LabVIEW记录程序是否在零点，调零点，调好零点后然点击存盘按钮，并打开试验机让其转动一分钟，开始记录试验，转动一分钟之后停止试验机，再点击存盘，存储数据。此步骤在试验中起到标零的作用。9•在试验机上安装油盒（此时加载系统应平衡为零值）。先将销子放进主轴中，然后把装有顶球的上夹头放进销子里，随后把装有三个底球的油盒和止推轴承依次安装。然后缓慢放平杠杆，缓慢施加试验所需要的载荷，避免冲击，并将传感器与油盒手柄相连，用于测量钢球所受摩擦力。•上述完成后，调零点，然后按下LabVIEW记录程序的存盘按钮，启动变频器的运转按钮将试验机启动，并将其启动10s后停止，然后按下电脑程序中的存盘按钮，将传感器与油盒手柄断开，轻轻取下载荷并将杠杆支起来，这样便于取下油盒。然后取下油盒和上夹头和开口销。.向油杯中加入石油醚浸泡1min，轻轻摇晃油盒，用洗耳球反复冲洗油'盒rrrlJ倒掉石油醚。用洗耳球吸取石油醚冲洗油盒油杯内部残存的润滑油。重复该步骤两到三次。最后吸取丙酮清洗油杯内部两次，用吹风机吹干。13•打开read程序读取数据，并记录下来。14.在本课题中通过试验机测试程序测得的是一个代表摩擦力的电压值，须将读取出的数据转换为摩擦系数。15•按照如上步骤进行下一次试验五：实验结果及分析所得结果图如下：

读得的数据为：405060708090mV265.36262.10263.69266.59262.53264.052/0-12555222<upru=dEV2/0-12555222<upru=dEV从MS-800四球摩擦磨损试验机的测试原理及改造后的测试原理可以知道，试验中测得的数据为摩擦力的电压值，而且这个电压值并不是直接表示钢球之间的摩擦力，而是相当于自动拉力仪记录的数据F。因此，摩擦系数的计算需要2首先根据读取的电压值求出力F，然后通过关系计算得到摩擦力F，最后转换21为摩擦系数U。上述的求解过程，可以表示成如下的过程：(1).求拉力F:2由于本试验用的传感器载荷为2公斤，而测试程序输出的值为代表摩擦力的电压值，输出最大为5000mv，我们可以根据电压值V求得对应的拉力F的值2VF为：5000=2000。需要说明的是：为了方便今后的计算’在测试试验中所有的力的单位均使用g或者kg,而不是采用国际制单位n，因此拉力的计算公式为：F=工。2 2.5(2).求摩擦力F:FL由式F=十2=12.74F(3)可以看到，只要能够求出力F，便可以根据i 3L 2' 】 ' 2i关系求出摩擦力F。1(3).求摩擦系数卩yr F1274F_1274F已知";，只要将求得的摩擦力F1带入式=一7一