M2000型磨损试验机.doc

M—2000型磨损试验机
使用说明书

张家口市宣化科华试验机制造有限公司
（原宣化试验机厂）

目 录

一、试验机外观照片 1
二、试验机的用途 1
三、试验机的主要技术规格 2
四、结构简述 3
五、试验机的安装 6
六、试验机的操作要求 6
1、试验前的准备
2、试验机的操作
（1）滑动摩擦试验
（2）滚动摩擦试验
（3）滚动滑动复合摩擦试验
（4）间歇接触摩擦试验
（5）操作时应注意的几个问题
七、摩擦功及摩擦系数的测定方法
1、摩擦功的测定
2、摩擦系数的测定
八、耐磨必能的评定方法
1、称重法
2、测量直径法
3、切入法
九、试验机的保养与维护
一、试验机的外观照片
二、试验机的用途
本试验机可做各种金属材料以及非金属材料（尼龙、塑料等）在滑动摩擦、滚动摩擦滚动滑协复合摩擦和间歇接触摩擦各种状态下的耐磨性能试验，并可模拟各种材料在不同的摩擦条件下进行湿摩擦、干摩擦以及磨料磨损等多种试验。本试验机带有测量装置，同时可测定各种材料的摩擦系数及摩擦功。
三、试验机的主要规格
1、最大负荷 2000牛顿
2、负荷测量范围攻 0——300
3、下试样轴转速 400，200转/分
4、上试样轴转速 360，180转/分
5、负荷刻度尺之分度值L
0——300牛顿 10牛顿/格
300——2000牛顿 50牛顿/格
6、摩擦力矩测量范围0——15牛顿*米
摩擦力矩测量范围4级
标尺最小刻度值
0—1牛顿*米
0．02牛顿*米/格
0—5牛顿*米
0．1牛顿*米/格
0—10牛顿*米
0．2牛顿*米/格
0—15牛顿*米
0．2牛顿*米/格
7、上试样的轴向最大移动距离 +4毫米
8、双速电动机：
（1）三相，380V，50Hz
（2）转速 2870；1440转/分
（3功率1kw,0.75kw
9、试验机外形尺寸（长×宽×高） 970×660×1100毫米
10、重量 约500千克
四、结构简述
1、上下试样轴的动转：
双速电动机（1）通过三角皮带（3）齿轮（4）带动下试样轴（12）使下试样轴以200转/分（或400转/分）的速度转动；通过蜗杆轴（44），滑动齿轮（47）和齿轮（480的传递，使上下试样轴（14）以180转/分（或360转/分）的速度转动。当上下试样轴都转动且两试样直径相同时，由于上下试样轴转速度不同，（除滚动摩擦外），则在试样间有10%的滑率，使试样间带有滑动摩擦；改变试样直径，即可使这种滑率增大或减少，如果提高滑动速度，将滑动齿轮（47）移至右端与反向齿轮（20）啮合，使上试样轴（14）反向旋转即可。为了防止试奏时螺帽松动，因此上试样轴（12）上的螺纹是左旋的，而上试样轴（14）上的螺纹则是右旋的。
2、上试样轴的固定：
当做滑动摩擦时试验时，为使上试样轴不转动，应高尔夫球滑动齿轮（47）移至中间位置，齿轮（48）必须用销子（22）固定在摇摆头（46）上。
3、上试样轴水平往复移动和垂直运动：
上试样轴（14）在水平方向上的水平在往复移动是借助轴（59）上的偏心轮（60）实现的。其往复运动的速度有两种，快速时，首先将伞齿轮（42）用销钉（43）固定在蜗杆轴（44）上，利用伞齿轮（42）和（45）传动，慢速时，应磁针 销钉（43）拨出，使伞齿轮（42）自由的安装在蜗杆轴（44）上，而轴（59）的转动是直接通过蜗杆轴（44），蜗轮（58）及小齿轮（57）传动得到的。当下试样轴以200转/分的速度运转时，上试样轴水平往复运动的频率：快速时，231次/分；慢速时，16次/分；其往复移动的距离，可以选配不同厚度的键（键的尺寸参照图七）在+4毫米的范围内进行调整。
间歇接触摩擦试验时，其加荷与卸荷是靠摇摆头（46）垂直方向移动而获得的。垂直方向的移动是通过轴（59）上的偏心轮（61）和滚子（65）来实现的。其移动距离可用调整螺杆（50）螺帽（51）进行调整。其垂直往复运动速度与水平往复移动速度相同。
4、两试样间作用负荷的调整：
试验时，两试样间的压力负荷在弹簧（19）的作用下获得，负荷的增大或减少，可用螺帽（25）进行调整；负荷的数值从标尺（21）上即可读出。弹簧有两种，可根据负荷的范围选用，不同的负荷范围必须选用相应范围的标尺（刻度在标尺的正反两面）。
5、摇摆头重量的平衡：
由于试样直径的变化（30—35毫米）摇摆头的角度也相应变化，摇摆头的重心也随着变化，使摇摆头产生不平衡，为此在轴（53）上刻有较验好的下试样直径相应的刻线（30—50）可根据据试样的直径将平衡铊（55）在轴（53）上进行调整，使平衡铊的端面与试样直径相对应的刻线对正，从而实现对摇摆头的平衡。
6、摩擦力的距的测定：
摩擦力矩等于下试样半径与摩擦力的乘积，此摩擦力矩可用摆架（7）来测量，试验时，可根据摩擦力矩的范围选用重铊（9），由于在摩擦力的作用下，摆架（7）即离开铅垂位置而仰起一角度，指针亦随之而移动，在可卸的标尺（37）上指针所指之数值即为所测之摩擦力矩（标尺有四种刻度都对应于一定的力矩范围）。
在试验过程中应选择最小的力矩范围，以便获得最大可能的录敏度或最大可能的摩擦力矩读数精度。
例如：测定的摩擦力矩为8牛顿*米时，则试验摩擦力矩范围应选为10牛顿*米，而不应选为15牛顿*米，如果在试验前不能确定试验摩擦力矩的大小，可先采用最大摩擦力矩范围15牛顿*米，进行试验几分钟，然后根据据试验所得的摩擦力矩示值，即可确定适当的试验摩擦力矩范围。
为了调整不同的摩擦力矩范围，可在摆架上加上或卸去重铊。下表列出每一摩擦力矩范围所需配置的重铊数。
摩擦力矩范围
重铊数量
重铊标记
1牛顿*米
1
A
5牛顿*米
2
A+B
10牛顿*米
3
A+B+C
15牛顿*米
4
A+B+C+D
7、描绘记录装置：
在试验过程中摩擦力矩常试样表面质量因磨损发生的变化而变化，描绘记录装置能自动描绘出摩擦力矩值的变化与摩擦行程长度之间的关系曲线。
描绘记录纸全长为80毫米，相当于所选取的摩擦力短范围的最大值。如果选取的摩擦力矩范围为15牛顿*米则记录长度1毫米等于
15/80=0.1875牛顿*米
如果选到的摩擦力矩范围为10牛顿*米，则记录长度1毫米等于：
10/80=0.125牛顿*米。其于依此类推
描绘筒（30）的转速是同下试样轴的转速成正比的。描绘筒轴（31）带有一个调节管，调节管上装有两个齿轮，变更调节管上齿轮的啮合位置，描绘筒可得到两种不同的速度，高速和低速。根据据描绘的旋转，位移能确定摩擦所经过的路程，或确定下试样轴在试验过程中的转数。
假设圆试样的直径1厘米，而描绘记录纸的理论前进量为1厘米，则相应的摩擦行程应为：
（1）若上试样固定不转，下试样旋转则：
高速时，记录纸前进1厘米-=5米（摩擦行程）；
低速时，记录纸前进1厘米-=250米（摩擦行程）；
（2）若上下试样（直径均为1厘米）都转动下试样比上试样快10%则：
高速时，记录纸前进1厘米-=0.5米（摩擦行程）；
低速时，记录纸前进1厘米-=25米（摩擦行程）；
（3）同样如不计算摩擦作用所经过的路程，而计算下试样的转数时，可表示为：
高速时，记录纸前进1厘米=160转。
低速时，记录纸前进1厘米=8000转。
8、积分机构：
积分机构可测定试验过程中摩擦功的数值：
积分机构的摩擦盘（5）在试验机的左端，摩擦盘上有一个小滚轮（6），在试验过程中摩擦盘（5）的旋转是通过蜗杆轴（44）及齿轮的传递得到的；摩擦盘上的小滋轮在相互间摩擦的作用下亦随之而转动。小滚轮（6）借助拉杆（35）拨叉（36）与摆架（7）相连，当拨叉（36）上的刻度线对准标尺的零位时，小滚轮（6）应位于摩擦盘的中心，拉杆（35）因试样同摩擦力矩的变化而移动时，小滚轮（6）就沿着摩擦盘的半径方向移动，由于小滚轮（6）所在的位置不同，速度亦随之而变化。小滚轮的转数可在计数器上读出。
9、电动机的驱动：
本试验机电机采用3相380V，50HZ的电源供电，其接线及电器原理参照图十二进行。
五、试验机的安装
为了消除试验机的震动及保证试验的正常进行，试验机必须按所附地基图作出地基，留出地脚螺钉孔，并用水平仪将试验机调平，允许误差0.5/1000毫米，再用水泥将地肢螺钉浇固，待水泥地基干燥后即可运转使用。
在运转前先用煤油把机器和附件上的防锈油及污垢擦干净。清洗时必须注意不要使煤油及其他杂质进入各轴承中，然后再涂上机油少许。
电机的旋转方向应使内齿轮按照箭头指示的方向旋转。
六、试验机的操作要求
1、试验前的准备：
磨损试验方法应根据实际应用的磨损条件来选择，以便获得更准确的耐磨性能试验。按照所先择的磨损试验方法，根据附图和有关规定，制作出合格的试样（试样尺寸参考图四、五）。
操作人员必须熟悉本机的结构特点和操作要求。
2、试验机的操作：
（1）滑动摩擦试验：
a、将滑动齿轮（47）向右移至中间位置，并用螺钉因牢，同时必须用销子（22）将齿轮（48）固定在摇摆头（46）上。
b、松开螺帽（67），按要法语选配键（66），调整好往复移动的距离，然后将螺帽（67）紧固。
c、将螺帽（51）松开，用螺杆（50）将滚子（65）提起，与偏心轮（61）最高点脱开，直至两麻木产接触为止，然后紧牢螺帽（51）。
d、确定欲施加的压力负荷，选用直应范围的弹簧（19）和标尺（21）。施加压力后要调整螺钉（15），使弹簧芯杆（23）离开座的平面2-3毫米
e、如果需要测不定期摩擦力矩，可根据摩擦力矩大小选用相应范围的摩擦力矩标尺（37）和重铊（9）并使力矩标尺的指针对正零位。对零位时，应先将摇摆头（46）掀起。然后，开车再调整平衡块（32），对下地零位。
f、如果需测定摩擦功时，应检查小滚轮（6）是不只位于摩擦盘（5）的中心，如不在中心，可松开拨叉（36）上的螺钉，移动轴（35），调整到空转时小滚轮（6）不转动为止。
g、如果需要描绘出摩擦力矩值的变化与摩擦行程长度之间的关系曲线图，需接上使描绘筒旋转动的小齿轮并把记录纸贴在描绘筒上，注意描绘筒旋转时，不要使描绘笔划到描绘纸重叠处。
h、根据试验的需要记下记数器（33）和（40）的转数（因计数器不能复零），并把刻度盘（34）调整到零位
i、如作湿摩擦试验时，须将盛油盒装于下试样下面，并在下试样轴上挂上链条，机器运转时，链条可自动将润滑液带到试样上进行润滑或在两试样的止立装上油杯（在附件箱内）对试样进行润滑。
j、以上工作无毕生，搬动摇摆头（46）使两试样接触，调整螺帽（25）和螺钉（15）使负荷标尺的指针对准零位，确定试验速度，即可开车，施加负荷，进行试验。
（2）滚动摩擦试验：
1、由下试样带动上试样进行滚动摩擦试验的操作方法。
A、将销子（22）拨出使下试样带动上试样滚动进行试验。
B、将螺帽（67）松开，用键（66）将偏心轮（60）调整到零位（即不偏心时），然后将螺帽（67）紧牢。
C、将滑动齿轮（47）向右移至中间位置，并用螺钉固牢。其于操作参照滑动摩擦试验c-j.
Ⅱ、改变试样直径进行滚协摩擦试验的操作方法。
A、将上试样直径作成大于下试样直径的10%。
B、将销子（22）拨出，将滑动齿轮（47）移至左端位置，使其与齿轮（48）啮合，并将滑动齿轮（47）上的螺钉紧固。
C、将螺帽（67）松开，用键（66）将偏心轮（60）调整到零位（即不偏心时），然后将螺帽（67）紧牢。
其余操作参照滑动摩擦试验c-j.
（3）滚动滑动复合摩擦试验：
a、将销子（22）拨出，把滑轮齿轮（47）移至左端位置并用螺钉固牢，使其与齿轮（48）啮合。
b、当上下试样直径相同时，因上下试样轴的转速不同，因此在滚协摩擦中即带有10%的滑动摩擦，使上试样直径减少或增大时（录像片上试样直径正好大于下试样直径的10%外）均可获得滚动，滑动复合摩擦状态。
c、松开螺帽（67）用键（66）将偏心轮（60）调整到零位（即不偏心时），然后将螺帽（67）紧牢。
其余操作参照滑动摩擦试验c-j.
（4）间歇接触摩擦试验：
a、将销子（22）拨出来，把滑动齿轮（47）移至左端位置并用螺钉紧牢，使其与齿轮（48）啮合。
b、松开螺帽（51）用螺杆（50）调整滚子（65）的上下位置，使滚子（650接触偏心轮（61）的最低点，同时两试样亦应接触，由于偏心轮（61）的偏心值为2.5毫米，因此可得到上下最大摆动量为5毫米。
其余操作方法参照滑动摩擦试验d,I,j。
（5）操作时应洋意的几个问题：
a、试验机在运转时前必须用手轻轻转动内齿轮（8）以检查试验机各部份是否处于正常状态，以防止在销子（22），螺钉（43）末取出情况下进行试验，引起试验机的损坏。
b、在开动试验机时，先扭转开关（27）接通电源，然后一的按扭开半，另一手要拉住摆架（7）下端或推着摆架（7）的上端，以防摆架产生大的冲击损坏试验机。
c、间歇接触摩擦试验只允许作短时间试验或在压力负荷不大时使用。
d、为了保证偏心轮的均匀行程，上试样轴在慢速往复移动时螺帽（67）的下面必须垫上弹簧垫圈（68）；上试样轴在高速往复移动时必须将弹簧垫圈（68）取下。
七、摩擦功及摩擦系数的测定方法
1、摩擦功的测定：
根据齿轮的传动比关系，下试样轴（12）转动一转时，摩擦盘（5）的转数为：
1/72×100/30×35/35×35/100=0.0162转
当下试样轴（12）转转时，则摩擦盘（5）转1.62转，摩擦盘（5）的有效半径为80毫米，小滚轮（6）的直径为41.3毫米。
摩擦盘（5）转一转，小滚轮（6）转：
（2×80π）/（41.3π）=3.874转。
所以下试样轴转100转时，小滚轮（6）则转：
1、62×3.874=6.82=2π转
当力矩为最大值M，且下试样轴转N转时，小滚轮（6）应转
（2×80π）/（41.3π）×1.62×N/100=(2πn)/100转。
如果实际力际为m，那么当下试样轴的转数为N时，小滚轮（6）的转数n为：
n=2π*(m/M)*(N/100)
下试样轴转N转时，摩擦功Q等于：Q=2πNRF。
式中：R—试样半径（米）
F—摩擦力（牛顿）
RF=m，即按刻度尺上所测的数值，以牛顿*米为单位，因此摩擦功为：
Q=2πNm焦耳，而N=（100NM）/（2πm），所以
结果说明：在下试样轴转N转的某一段时间的摩擦功，等于小滚轮（6）在这一段时间内的转数n与最大力矩M的乘积。
2、摩擦系数的测定：
（1）线接触试验（即作滚动摩擦，滚动滑动复全摩擦试验）。
U=Q/P=T（R*P）
U—摩擦系数，
T—摩擦力矩（在标尺上实际指示出的力矩值，牛顿*米）。
Q—摩擦力（牛顿）
P—试样所承受垂直负荷（标尺上实际指示出的负荷，牛顿）。
R—下试样的半径（米）。
（2）2∞角接触试（即滑动摩撺试验）
u=T/（RP）*（a+sinacosa）/(2sina)
∞—上下试样之接触角
T—摩擦力矩（在标尺上实际指示出的摩擦力矩值，牛顿*米）
O—试样所承爱垂直负荷（标尺上实际指示出的负荷，牛顿）。
R—下试样的半径（米）。
U—摩擦系数。
（3）用摩擦功求平均摩擦系数
U=W/（2πRNP）
W—测量的实际摩擦功（焦耳）。
R—下试样半径（米）。
N—下试样的实际转数。
P—试样所承受的垂直负荷（标尺上实际指示出的负荷，牛顿）。
U—摩擦系数。

八、耐磨性能的评定方法
根据所选取磨损试验方法的不同以及材料本质的差异，可以选择不同的耐磨性能评定方法，以期获得精确的试验数据，现简单例举下述几种方示以供参考。
1、称重法：采用试样在试验前生重量之差，来表不耐磨必能的方法，由于两试样之间的摩擦所引起的磨损量，可以采用精度达万分之一的分析天平称量出试样试验前生重量之差而获得。试样在磨损前后必须严格进行去油污，烘干后再进行称量，否则因残余的油污会影响试验数据的准确性。
计算可按下式进行
W=W0—W1
式中：
W—试样的磨损量
W1—试样在验前的重量
W2—试样在试验后的重量
2、测量直径法：采用试样在试验前后直径的变化大小来表示耐磨性能的方法。
（1）用测微计（基其它测量仪器）测量试样试验前生的直径变化而获得。
（2）本试验机所带小滚轮（6）可用来精确测量试样直径试验前后的变化。
测量方法：使用时首先将装有小滚轮（6）的支架拆下来装在下试样轴轴承座的小轴上，在试验前后把试验机各开一分钟或下试样试验前后运转同样转数可得小滚轮转数N1和N2由此通过下列计算可得到磨损量“S”
如果：D1—试样试验前的直径。
D2—试样试验后的直径。
D3—小滚轮（6）的直径。
N1—磨损前一分钟内小滚轮（6）的转数。
N2—磨损后一分钟内小滚轮（6）的转数。
N0—试样每分钟的转数。
S—磨损量（毫米为单位）
此时：πD0N1=πD1N0 （1）
πD2N0=πD0N2 （2）
式中：D2=D1-S0
所以（D1—S/D1=N2/N1；
由此1—D/D1=N2/N1
所以S=D1（1—N2/N1）
通过这个方法可以测出以长度为单位的摩损值，如果再加以计算便得出以重量为单位的磨损量。
（3）切入法：采用磨痕宽度或磨损体积的大小来表示耐磨性能的方示，在滑动摩擦情况下，上试样固定不动可采用方形试样或圆形试样，当圆形试样对其进行滑动摩擦时，可产生不同宽度的磨痕，通过测量和计算，可得出不同大小的磨痕宽度或磨损体积，由此比较材料的耐磨性能。
九、试验机的保养与维护
1、外露部分应经常擦拭干净，并对末喷漆的加工表面涂油，防止生锈，不使用时罩上机衣。
2、蜗轮（58）下边的凹槽，应注有足够量的油量，并定期换新油（换新油时松开放没螺钉（64）即可将旧油放出）。
3、所有运转，滑动部份，如轴承、蜗杆、齿轮等，应经常保持润滑，尤其是作往复运动的摇摆头（46）更应特别注意。
4、要定期用平衡杆（附件）和砝码校准摩擦力矩之值。
校准方法：将摇摆头（46）向上仰起，把平衡械杆装在下试样的位置，用螺帽紧牢，然后将砝码施加于平衡杠杆一端，用手轻轻转动三角皮带轮直到平衡杠杆处于水平位置，此时力矩标尺指示的读数等于平衡杠杆的静力矩。静力矩等于杠杆的长度（25厘米）×吊起砝码的重量。
5、为检查积分机构的示值，将摆杆（7）倾斜到某一角度，并固不定期在此位置睛（两试样不接触），然后开动试验机。下试样转100转时，积分小滚轮（6）应转2πm/M转。式中：m—与摆杆倾斜角相对应的力矩标尺上的读数：
M—力矩标尺上的最大力矩（1、5、10、15）牛顿*米。
6、如不测定摩擦功及摩擦系数时，应将小滚轮（6）从测量装置取下放好，以减少小滚轮（6）的磨擦，保证测量摩擦功的精度。