1、摩擦系數(shù)或摩擦力的測(cè)量機(jī)械式: 載荷W通過(guò)上試件1加到下試件2上。下試件(半徑為r)旋轉(zhuǎn),上試件固定。試樣間的摩擦力使下主軸產(chǎn)生一個(gè)力矩,此時(shí)與主軸相連的砝碼產(chǎn)生一個(gè)偏角,來(lái)平衡摩擦力產(chǎn)生的摩擦力矩,偏角反應(yīng)了摩擦力矩P的大小,可以直接從標(biāo)尺讀出,由此摩擦力矩可以換算出試件上的摩擦系數(shù)μ μ= P/(W r)
電測(cè)法:把壓力傳感器附加到測(cè)力元件上,將摩擦力轉(zhuǎn)換成電信號(hào),輸入到測(cè)量和記錄儀上,自動(dòng)記錄下摩擦過(guò)程中摩擦力的變化。這種方法目前已普遍應(yīng)用。
2、磨損量的測(cè)量: 機(jī)械零件的磨損量可以用磨下材料的質(zhì)量、體積或者磨去的厚度來(lái)表示。磨損重量計(jì)量法 a.稱重法: 用稱量試件在實(shí)驗(yàn)前后的質(zhì)量變化來(lái)確定磨損量。這種方法簡(jiǎn)單,采用最普遍。通常采用精密分析天平稱重,測(cè)量精度為0.1mg。由于測(cè)量范圍的限制,稱量法僅適用于小試件。為保證稱重的精度,試件在稱重前應(yīng)當(dāng)清洗干凈并烘干,避免表面有污物或濕氣而影響重量的變化。對(duì)于多孔性材料,在磨損過(guò)程中容易進(jìn)入油污而不易清洗,稱重法往往誤差很大。若試件在摩擦過(guò)程中重量損失不大,而只發(fā)生較大的塑性變形,則稱量法不能反映表面磨損的真實(shí)情況。
b.沉淀法或化學(xué)分析法: 將潤(rùn)滑油中所含的磨屑經(jīng)過(guò)過(guò)濾或者沉淀分離出來(lái),再由稱重法測(cè)量磨屑質(zhì)量。 也可以采用定量分析化學(xué)的方法測(cè)量潤(rùn)滑油中所含磨屑的組成和質(zhì)量。
磨損厚度計(jì)量法a.測(cè)長(zhǎng)法: 測(cè)長(zhǎng)法是測(cè)量摩擦表面法向尺寸在試驗(yàn)前后的變化來(lái)確定磨損量。 常用測(cè)量長(zhǎng)度儀器,如千分尺、千分表、測(cè)長(zhǎng)儀、萬(wàn)能工具顯微鏡、讀數(shù)顯微鏡等。 為了便于測(cè)量,往往在摩擦表面人為地做出測(cè)量基準(zhǔn),然后以此測(cè)量基準(zhǔn)來(lái)量度摩擦表面的尺寸變化,測(cè)量基準(zhǔn)是根據(jù)試件形狀和尺寸,在不影響試驗(yàn)結(jié)果的條件下設(shè)置的,其形式有:
壓痕法:壓痕法是通過(guò)事先在試樣表面壓出壓痕,再根據(jù)磨損前后壓痕尺寸的變化來(lái)計(jì)算試樣的磨損量。如磨損試驗(yàn)前用維氏硬度計(jì)壓頭在試樣表面上打出壓坑,如圖所示,測(cè)出其對(duì)角線長(zhǎng)度d2,試驗(yàn)后再測(cè)出壓痕的對(duì)角線長(zhǎng)度d1,則試驗(yàn)中磨損的深度為:△h=(d2-d1)/m。
**因?yàn)閴汉圻^(guò)程并非是完全塑性變形, 所以壓坑與壓頭的形狀不完全相同。考慮彈性變形的影響應(yīng)將m 數(shù)值增大。當(dāng)錐面角α=136°時(shí), 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)可按以下數(shù)值選取:塑性良好的金屬例如鉛, 選取m=7; 鑄鐵, 選取m=7.6 ~ 8.2;軸承鋼, 選取m=7.7~8.4。壓痕法產(chǎn)生誤差的另一個(gè)因素是壓坑四周形成鼓起, 使表面形狀變化,并影響摩擦副的配合性質(zhì)和磨損測(cè)量精度。
切槽法:切槽法測(cè)磨損與壓痕法十分相似, 用回轉(zhuǎn)刀具刻出月牙形槽,切槽法排除了彈性變形回復(fù)和四周鼓起的影響。根據(jù)幾何關(guān)系,切槽寬度和磨損深度的關(guān)系為:
**壓痕法和切槽法只適用于磨損量不大而表面光滑的試件。由于這兩種方法都要局部破壞試件的表層, 因而不能用于研究磨損過(guò)程中表面層的組織結(jié)構(gòu)的變化。
b.表面輪廓法: 當(dāng)磨損厚度不超過(guò)表面粗糙峰高度的磨損時(shí),用表面輪廓儀可以直接測(cè)量磨損前后表面輪廓的變化來(lái)確定零磨損量。 當(dāng)測(cè)量磨損厚度超過(guò)表面粗糙度的磨損必須采用測(cè)量基準(zhǔn)。下圖給出兩種測(cè)量基準(zhǔn), 圖(a) 是用未磨損表面作為基準(zhǔn), 而圖(b)是在表面上開(kāi)設(shè)一個(gè)楔形槽, 根據(jù)磨損前后楔形槽寬B和b的數(shù)值計(jì)算磨損厚度h。
c.非接觸式測(cè)量法: 以上測(cè)量磨損量的方法都要拆卸部分機(jī)器零件,當(dāng)重復(fù)試驗(yàn)時(shí),反復(fù)拆卸會(huì)改變?cè)嚇拥南鄬?duì)位置,破壞摩擦表面的磨合性。用非接觸式測(cè)量法可以避免這方面的缺陷。 非接觸式測(cè)量磨損方法的原理如圖所示:非接觸式傳感器裝在靠近基準(zhǔn)板的地方。此基準(zhǔn)板與上試樣連為一體。當(dāng)磨損使上試件下沉?xí)r,則傳感器與基準(zhǔn)板 之間間隙增加,傳感器得到位移信號(hào),經(jīng)儀表檢測(cè)放大就可以反映出磨損變化情況。磨損體積計(jì)量法a.放射性同位素法: 將摩擦表面經(jīng)放射性同位素活化, 則在磨損過(guò)程中落入潤(rùn)滑油中的磨屑具有放射性。因此定期地測(cè)定潤(rùn)滑油的放射性強(qiáng)度, 就可以換算出磨損量隨時(shí)間的變化。 放射性同位素方法最大的優(yōu)點(diǎn)是測(cè)量磨損量的靈敏度高, 可達(dá)10-7~10-8 g。** 沉淀法(或化學(xué)分析法)和放射性同位素法這兩種方法測(cè)量的是整個(gè)表面的總磨損量,無(wú)法確定摩擦表面的磨損分布。此外,潤(rùn)滑油的合理取樣是保證測(cè)量精度的關(guān)鍵。3、摩擦溫度的測(cè)量 摩擦?xí)r,接觸表面溫度高低和分布情況對(duì)摩擦磨損性能影響很大,因此測(cè)量摩擦表面溫度很重要。 測(cè)量摩擦副表面溫度的主要方法有熱電偶和遠(yuǎn)紅外輻射測(cè)溫法。
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