摩擦磨損試驗(yàn)裝置研制和摩擦磨損性能測(cè)試.doc

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1、滑動(dòng)電接觸材料的摩擦磨損試驗(yàn)裝置研制和摩擦磨損性能測(cè)試摘要：研制一臺(tái)環(huán)塊式摩擦磨損試驗(yàn)裝置，并用此裝置對(duì)四組成分不同的二硫化鉬-銅-鍍銅石墨復(fù)合材料進(jìn)行摩擦磨損性能測(cè)試。結(jié)果表明：同種成分的材料，電磨比機(jī)磨的磨損量大；二硫化鉬-銅-鍍銅石墨復(fù)合材料的摩擦磨損性能比銅-鍍銅石墨復(fù)合材料的好，該摩擦磨損試驗(yàn)裝置完全達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。關(guān)鍵詞：摩擦磨損試驗(yàn);裝置研制;二硫化鉬-銅-鍍銅石墨復(fù)合材料;性能測(cè)試;本次所設(shè)計(jì)的滑動(dòng)電接觸材料摩擦磨損試驗(yàn)裝置，主要由拖動(dòng)電機(jī)、環(huán)-塊式對(duì)磨系統(tǒng)、加載裝置、變速系統(tǒng)、摩擦系數(shù)測(cè)量系統(tǒng)和加電摩擦系統(tǒng)構(gòu)成。本項(xiàng)目的創(chuàng)新之處是摩擦磨損試驗(yàn)裝置可進(jìn)行不通電和通電摩擦磨損

2、試驗(yàn)，以及在滑動(dòng)速度、載荷、通電電流可變下進(jìn)行摩擦磨損試驗(yàn)，另外，摩擦副之間的接觸始終保持貼合狀態(tài)且無振動(dòng)現(xiàn)象、試樣裝取方便、裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、小巧玲瓏、經(jīng)濟(jì)又實(shí)用。一、摩擦磨損試驗(yàn)裝置研制本實(shí)驗(yàn)的摩擦磨損試驗(yàn)裝置是由動(dòng)力系統(tǒng)、變速系統(tǒng)、環(huán)塊式摩擦磨損系統(tǒng)、通電摩擦磨損系統(tǒng)和摩擦系數(shù)測(cè)量系統(tǒng)組成，試驗(yàn)裝置圖見：圖1-1、1-21-交流電源；2-變頻裝置；3-功率表；4-交流電動(dòng)機(jī)；5-對(duì)磨環(huán)與電刷；6-直流電源；圖1-1摩擦磨損試驗(yàn)裝置示意圖圖1-2摩擦磨損試驗(yàn)裝置實(shí)物圖1．動(dòng)力系統(tǒng)摩擦磨損試驗(yàn)裝置的動(dòng)力系統(tǒng)由交流電源和拖動(dòng)電機(jī)構(gòu)成。動(dòng)力系統(tǒng)為對(duì)磨環(huán)提供動(dòng)力，使其與電刷產(chǎn)生滑動(dòng)摩擦，并以與電動(dòng)

3、機(jī)轉(zhuǎn)子相同的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)。2．變速系統(tǒng)摩擦磨損試驗(yàn)裝置的變速系統(tǒng)由三相變頻器和三相變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)構(gòu)成；通過調(diào)節(jié)三相變頻器的頻率，改變拖動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n=60f，f為頻率，對(duì)磨環(huán)滑動(dòng)線速度V=2πrn，r為對(duì)磨環(huán)半徑；使得電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)無級(jí)變速，從而改變對(duì)磨環(huán)轉(zhuǎn)速，以實(shí)現(xiàn)在不同滑動(dòng)線速度下對(duì)電刷材料的摩擦磨損性能進(jìn)行測(cè)試。3.環(huán)塊式摩擦磨損系統(tǒng)環(huán)塊式摩擦磨損系統(tǒng)主要由拖動(dòng)電機(jī)帶著的對(duì)磨環(huán)與裝電刷材料的刷握構(gòu)成，為了對(duì)電刷材料進(jìn)行加載還包括壓力加載裝置，通過旋轉(zhuǎn)刷握桿后面的加力螺母，對(duì)電接觸復(fù)合材料7電刷進(jìn)行加載。4.通電摩擦磨損系統(tǒng)對(duì)電刷材料加入可調(diào)直流電源，即可進(jìn)行不同電流密度下的通電摩

4、擦磨損性能測(cè)試。通過由型號(hào)為WJ-15V30A的直流穩(wěn)壓電源，將220V的交流電通過整流轉(zhuǎn)換成低壓0-15V直流電，輸出的直流電流最大為30A，進(jìn)行通電下的摩擦磨損性能測(cè)試。5.摩擦系數(shù)測(cè)量系統(tǒng)本系統(tǒng)建立于環(huán)塊式摩擦磨損系統(tǒng)之上，在該摩擦磨損系統(tǒng)中加入功率表，功率表型號(hào)為D64型,采用功率損耗法，在電機(jī)穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)條件下測(cè)定拖動(dòng)電機(jī)的負(fù)載功率P，然后再以相同角速度測(cè)定拖動(dòng)電機(jī)的空載功率P0。利用功率損耗法測(cè)量摩擦系數(shù)，是將功率表的電壓檔并聯(lián)在所測(cè)得電路中，電流檔串聯(lián)在所測(cè)得電路中。本次實(shí)驗(yàn)為了節(jié)省經(jīng)費(fèi)，采用“一表三測(cè)法”（圖1-3為摩擦系數(shù)測(cè)量示意圖）將測(cè)量插頭按下圖接線，然后分別插入拖動(dòng)電機(jī)

5、的三相火線L1、L2、L3的插座中，當(dāng)插頭插入一根火線插座時(shí)，即可測(cè)出一相的功率，測(cè)好三相功率后相加即為電動(dòng)機(jī)總功率。在拖動(dòng)電機(jī)不帶負(fù)載時(shí)，按上述方法測(cè)出的功率為空載功率，在拖動(dòng)電機(jī)帶負(fù)載時(shí)，按上述方法測(cè)出的功率為負(fù)載功率，按下式即可計(jì)算出實(shí)驗(yàn)材料與對(duì)磨環(huán)之間的摩擦系數(shù)。μ=(P-P0)/(9.81*N*0.5*V)公式中：μ為電接觸復(fù)合材料的摩擦系數(shù)，P為拖動(dòng)電機(jī)的負(fù)載功率，P0為拖動(dòng)電機(jī)的空載功率，N為電接觸復(fù)合材料電刷的數(shù)目，V為電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。圖1-3摩擦系數(shù)測(cè)量系統(tǒng)二．二硫化鉬-銅-鍍銅石墨復(fù)合材料的制備1.二硫化鉬-銅-鍍銅石墨復(fù)合材料的制備步驟為了改善石墨和銅的界面結(jié)合狀況，首

6、先對(duì)石墨表面進(jìn)行鍍銅處理，經(jīng)分析測(cè)定鍍銅石墨粉上銅含量約為50%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）。本實(shí)驗(yàn)用粉末冶金法制備了二硫化鉬含量不同的二硫化鉬-銅-鍍銅石墨復(fù)合材料，其具體成分見下表：表一表一編號(hào)二硫化鉬%銅%鍍銅石墨%A007624A117722A227820A448016樣品為長(zhǎng)方體（主要是模具的限制和為后面的體積計(jì)算提供方便），尺寸為32mm×8mm×5mm。復(fù)合材料制備步驟如下：原料還原處理—配料—混料—壓制—燒結(jié)。2.二硫化鉬-銅-鍍銅石墨復(fù)合材料性能的測(cè)定7相關(guān)性能測(cè)試數(shù)據(jù)見：表二表二性能指標(biāo)試樣密度(g/cm3)硬度（HR）抗彎強(qiáng)度（MPa）電阻率(μΩ.m)A05.678758.451.

7、430.0782A15.794476.851.110.0764A25.772785.052.400.0796A45.870690.655.200.0812?三、二硫化鉬-銅-鍍銅石墨復(fù)合材料的摩擦磨損性能測(cè)試1．實(shí)驗(yàn)前的準(zhǔn)備做好試驗(yàn)前的檢查事項(xiàng)工作，保證試驗(yàn)正常進(jìn)行，并快速跑合磨弧。2．試驗(yàn)測(cè)定的步驟各項(xiàng)試驗(yàn)準(zhǔn)備階段已完畢時(shí)，可以正式開始試驗(yàn)。試驗(yàn)主要是分為兩個(gè)步驟。一是純機(jī)械摩擦磨損性能的測(cè)試（通過電流為0A），二是帶