[发明专利]一种直线往复式滑动摩擦磨损测试装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种摩擦、磨损领域技术，特别是涉及一种直线往复式滑动摩擦磨损测试装置及方法。 

背景技术

两体间的匀速直线、往复相对滑动磨损是一种常见的两体磨损形式。经一定周期磨损后，材料的磨损失重、以及两体材料间的最大静摩擦或滑动摩擦系数、或与其他材料间的最大静摩擦或滑动摩擦系数，是材料的重要基础指标。例如，美军标MIL-PRF-24667B(SH)提出了以下测试要求：(1)耐磨性测试：钢缆轴线与试板测试面平行，对钢缆均匀施加额定载荷，使之压在试板上，钢缆轴线与运动方向垂直，二者进行额定行程的匀速直线、往复相对运动，单向行程不小于225mm，从而在试板上形成225mm×150mm的磨损平面，测量若干磨损周期后试板、钢缆的失重。(2)摩擦系数测试：经若干磨损周期后，将橡胶滑块平放在涂层的磨损平面上，施加额定正压力，二者进行额定速度和额定行程的水平相对运动，行程不小于25mm，用力矩传感器测量最大静摩擦力，计算出最大静摩擦系数。 

该测试条件具备如下四个技术特征：(1)可实现两体在较长单向行程内的匀速直线、往复相对滑动磨损。(2)在一定磨损周期后，可测试两体材料与其他材料间的最大静摩擦系数。(3)可设置直线滑动速度、载荷与行程。(4)可完成线缆、板材、块体等不同结构形式样品的摩擦磨损试验。 

目前的滑动磨损测试方法大致可分为三类： 

一是摩擦盘与摩擦副对磨形式。依靠摩擦盘的旋转，形成摩擦盘的外圆或 端面与摩擦副的相对滑动磨损，只能实现两体间的单向滑动，两体材料均为块体材料。当摩擦盘的外圆与摩擦副发生相对滑动磨损时，摩擦盘的磨损面即外圆，摩擦副的磨损面为弧面。磨损面往往受材料的特性、制样水平、设备精度等的影响，而产生不规则形状。虽可测量磨损过程中二者间的滑动摩擦阻力，但滑动摩擦系数实际上只具有相对意义。而且经一定周期磨损后，两体间的最大静摩擦系数，以及任一材料与第三种材料间的最大静摩擦或滑动摩擦系数无法测量。当摩擦盘的端面与摩擦副发生相对滑动磨损时，摩擦盘的磨损面即端面上的环状平面，摩擦副的磨损面为平面。虽然磨损面为规则的平面，也可测量磨损过程中二者间的滑动摩擦阻力，但磨损面上的线速度因半径差异而不同，不同部位的磨损状态存在显著差异，滑动摩擦系数实际上也只具有相对意义。而且经一定周期磨损后，两体间的最大静摩擦系数，以及任一材料与第三种材料间的最大静摩擦或滑动摩擦系数无法测量。 

二是两体间的小振幅对磨形式。两体间的小振幅对磨虽然可实现两体间的往复直线运动，但线速度不可控，行程有限，两体材料均为块体材料。形成的磨损面过小，材料的一致性难以评价，无法测量经一定周期磨损后，两体间的最大静摩擦系数，以及任一材料与第三种材料间的最大静摩擦或滑动摩擦系数。 

三是模拟工况，但应用对象和获得的性能参数非常有限。例如拖动钢缆使其与摩擦副形成对磨，用以考核钢缆在额定周期内的磨损失重。其应用对象为电梯钢缆，只考核了其磨损失重指标。 

显然，上述滑动磨损测试方法无法实现两体间的匀速直线、往复相对滑动磨损，也难以测定经一定周期磨损后，两体材料间的最大静摩擦或滑动摩擦系数，或与其他材料间的最大静摩擦或滑动摩擦系数。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题是设计一种直线往复式滑动摩擦磨损测试方 法及装置，依靠这种方法及装置，在一个装置上可以达到磨损试验和摩擦系数测试要求，并具有如下效果：(1)可实现两摩擦体在较长单向行程内的匀速直线、往复相对滑动磨损；(2)在一定磨损周期后，既可测试两摩擦体间的最大静摩擦或滑动摩擦系数，又可测试两摩擦体材料与其他材料间的最大静摩擦或滑动摩擦系数；(3)磨损和摩擦系数测试时的直线滑动速度可调，载荷可调，行程可调；(4)可完成线缆、板材、块体等不同结构形式样品的摩擦磨损试验。 

为解决上述技术问题，本发明采用了如下技术方案： 

本发明的直线往复式滑动摩擦磨损测试装置，装置由变频器、工作台、试样台、拖动框、拉力传感器、转向开关、计数器传感器、锁定装置、导轨、挡板、钢丝绳、减速机、峰值保持仪、控制部分以及辅助组件组成，其中，工作台的前后限位处各有至少一个转向开关，转向开关之间放置试样台和拖动框，工作台上有至少一个锁定装置固定试样台，拖动框上有摩擦块以及固定摩擦块的挡板，拖动框上配置有拉力传感器，用钢丝绳来将电机的运动转化为拖动框和试样台之间的运动，工作台的前后两侧各有至少一个滑轮，用来转换钢丝绳的运动方向和运动形式。根据需要还可以在工作台下面设置钢丝绳的张紧轮，用来保持钢丝绳的张紧度。