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MMG-10型高温高速摩擦磨损试验机
1简介
MMG-10型高温高速摩擦磨损试验机，是我公司研制的多功能摩擦磨损试验机，主要用于在高温真空（气体保护）状态下三体磨损的模拟试验。其主要用途与功能除涵盖美国FALEX6#型多功能试样测试试验机（Multi-Specimen Test Machine）外，还综合了高温端面、高温销盘磨损的性能。它是研制开发各种耐高温材料、高温涂层、中高档系列液压油、内燃机油、齿轮机油必需的模拟评定测试试验机，该机增加控制程序还可以作为美国ASTMD4172-94、ASTMD2266-91润滑液（脂）抗磨性能标准试验方法（四球法）标准评定测试试验机，也是我国石油化工总公司在SH/T0189-92“液体润滑剂抗磨损特性试验法（四球法）适用的测试评定标准仪器。
该机在一定的接触压力下，具有高温、常温、气氛保护等状态下的滚动、滑动或滑滚复合运动的摩擦形式，具有无级调速系统，可在极低速或高速条件下，用来评定润滑剂、金属、塑料、涂层、橡胶、陶瓷等材料的摩擦磨损性能，特别是高温、气氛保护状态下的三体磨损性能具有水平。随机附带端面和销盘摩擦副；并且有很大的摩擦副扩展空间，例如低速销盘（具有大盘与小盘，单针与三针）摩擦功能、四球长时抗磨损性能和四球滚动接触疲劳、球—青铜三片润滑性能、以及球—盘、泥浆磨损、橡胶密封圈的唇封力矩和粘滑摩擦性能的试验、高温端面可在各大科研院所广泛应用。MMG-10型试验机在摩擦学各个专业技术领域、石油化工、机械、能源、冶金、航天、各大专院校、研究院（所）等部门具有广泛的应用前景。
2 试验机的主要技术规格：
- 1. 试验力
1.1轴向试验力工作范围（无级可调） 10～10000N
1.2试验力示值相对误差 ±1%
1.3试验力示值零点感量 ±1.5N
1.4试验力自动加荷速率 500N/min
1.5试验力长时自动保持示值相对误差 ±1%
- 2. 摩擦力矩
2.1测定摩擦力矩 5N.m
2.2摩擦力矩示值相对误差 ±2%
2.3摩擦力荷重传感器 100N
2.4摩擦力臂距离 50mm
- 3. 主轴无级变速范围
3.1单级无级变速系统 0.1～2000r/min
3.2主轴转速误差 ±1%
- 4. 试验介质： 气体、磨料等。
- 5. 试验机加热系统
5.1筒式加热炉 室温～1100℃
5.2 K型热电偶 2支（配筒式加热炉）
5.3温度控制精度 ±（0.3+0.005t）℃
式中“t”为试验温度值
6.试验机主轴锥度： 1：7
7.试验机主轴与下副盘距离 ＞75mm
8.试验机主轴控制
8.1手动控制
8.2时间控制
8.3转速（周期）控制
8.4摩擦力矩控制
8.5 微机控制
9.试验机时间显示与控制范围 1s～999小时
10.试验机转速（周期）显示与控制范围 （1～99）×105
11.试验机主电机输出力矩 15N.m
12.高温炉真空度 500Pa
13.试验机外形尺寸〈L×B×H〉 1030×710×1910mm（尺寸可按要求确定）
14.试验机净重 1800kg
3.试验机概述
该试验机可分为以下几个部分
1） 伺服加载系统（伺服阀控制）
2） 冷却系统（不锈钢板定做）
3） 【真空控制保持系统】
4） 高温真空炉系统
5） 摩擦力测量系统
6） 试验力测量系统
7） 主轴伺服控制旋转系统（伺服电机及伺服驱动器）
8） 耐高温主轴（耐高温材质）
9） 强电控制柜
10） 微机控制系统
11） 软件（总生免费升级）
- 1. 试验机分部
1） 伺服加载系统
2） 冷却系统
3） 高温真空炉系统
4） 真空控制保持系统
5） 摩擦力测量系统
6） 试验力测量系统
7） 主轴伺服控制旋转系统
8） 摩擦副附件及备件
（端面及销盘摩擦副同时应提供摩擦副的加工图纸。）
9） 强电控制柜
12） 微机控制系统 ：试验参数设置及摩擦指标显示
13） 电脑及软件 ：电脑为联想品牌机，激光打印机一台
14） 免费调试、安装 和培训
15） 零备件及工具（42件工具及专机工具）
16） 运输、保险
3.2试验机主要摩擦副（供参考，特殊要求的摩擦副可协商定制）
1 销盘摩擦副（高温）：
1—小试环 2—大试环 3—试样销 4—螺钉 5—销夹头
图二 销盘摩擦副<单针与三针>
摩擦系数
1.1单针小环
因为 f=μP …………………………………（1）
T=fr ……………………………………（2）
所以 μ==0.0837………………………（3）
式中：f—摩擦力 N
μ—摩擦系数
P—试验机轴向试验力 N
T—试验机摩擦力矩 N.mm
r—小试环与试样销接触点轨迹半径23.873/2 mm
- 1. 2三针小环
因为 f=μ………………………………………（4）
T=3fr ………………………………………（5）
μ==0.0837…………………………（6）
- 1. 3单针大环与三针大环
μ==0.04332…………………………（7）
式中R—大试环与试样销接触点轨迹半径46.155/2 mm
1.4 小式环与销试样速度Vs
Vs=πｄｎ＝75ｎ mm/min
1.5 大式环与销试样速度Vs
VL=πDｎ=145ｎ mm/min
式中：n—试验机主轴转速 r.h.m
d—小试环与试样销接触点轨迹直径d=23.873m
D—大试环与试样销接触点轨迹直径D=46.155mm
2.止推圈摩擦副（高温）
1.止推圈夹头 2.止推圈小试盘 3.螺钉 4.圆柱销
5.止推圈大试盘 6.小试环 7.大试环
图三 止推圈摩擦副
AS—止推圈小试盘接触面积 mm2
AS=π（d12-d22）/4≈125mm2
Al—止推圈大试盘接触面积 mm2
Al=π（D12-D22）/4≈580mm2
P—试验机轴向试验力 N
n—试验机主轴转速 r.p.m
T—试验机摩擦力矩 N.mm
Ps—止推圈小试盘接触压力 Pa
Ps=
Pl—止推圈大试盘接触压力 Pa
Rs—止推圈小试盘平均半径 Rs=（d1+d2）/4=13.25 mm
Rl—止推圈大试盘平均半径 Rl=（D1+D2）/4=22.3 mm
Vs—止推圈小试盘试验速度
Vs=2π.Rs.n=83.25n mm/min
Vl—止推圈大试盘试验速度
Vl=2π.Rl.n=144.47n mm/min
μ3—小止推圈摩擦副的摩擦系数
μ3=………………………（1）
μl—大止推圈摩擦副的摩擦系数
μl=………………………（2）
Pv3—小止推圈摩擦副速度因子 N
Pv3=Ps.Vs=2πRs n=0.666P.n…………（3）
Pvl—大止推圈摩擦副速度因子 N
Pvl=Pl.Vl=2πRl n=0.249P.n…………（4）
Kt—止推圈摩擦副的磨损因子 mm2/N
Kt=………………………………………（5）
式中：X—止推圈摩擦副轴向磨损量 mm
P—止推圈摩擦副Ps式pl的接触压力 Pa
V—止推圈摩擦副Vs式Vl的试验速度 mm/min
t—止推圈摩擦副试验山时间 min
3.球盘摩擦副<单球与三球>图七
1.小试环 2.大试环 3.φ12.7钢球 4.球盘夹具
图四 球盘摩擦副<单球与三球>
摩擦系数的计算：
3.1单球与三球小环和销盘摩擦副单针与三针相同
μ=……………………….（1）
3.2单球与三球大环（与销盘摩擦副计算公式相同）
μ=…………….（2）
式中：T—试验机摩擦力矩 N.mm
P—试验机轴向试验力 N
R—大试环与试样球接触点轨迹半径R=
μ—球与大试环摩擦系数
试验速度：
3.3球与小试环速度（Vs）和3103大试环速度（Vl）
Vs=π.d.n=75n mm/min ………………………..（3）
Vl=π.D.n=130n mm/min……………………….（4）
式中：n—试验机主轴转速 r.p.m
d—小试环与球试样接触点轨迹直径 d=23.873mm
D—大试环与球试样接触点轨迹直径D=41.380mm
赫兹接触应力
3.4球盘摩擦副赫兹接触应力σmax
当摩擦副材料相同时，泊松比μ=0.3时
单球盘摩擦副 σmax=0.388 N/mm2
三球盘摩擦副 σmax=0.388 N/mm2
式中：P—试验机轴向试验力 N
E—合金钢弹性模数2.1×106kgf/cm2=2.06×105N/mm2
R—球试样半径 6.35mm
4. 四球摩擦副（如图五）（附）
图五 长磨四球摩擦副
1—加热器 2—垫 3—圆柱销 4.油盒 5—锁紧螺环 6—弹簧夹头
7—标准试验钢球（GB308-84） 8—压环 9—软铝垫 10铂热电阻传感器
摩擦系数公式推导
四球摩擦副由四个等直径钢球（r=6.35mm）组成，其四个球心组成一个正四面体ABCD，如图所示，上球与下三球的接触点组成一个正三角形B1C1D1，上球与下三球的正压力各为N1=N2=N3=N，摩擦力F=μN，摩擦圆半径rA=，摩擦力矩故摩擦系数，
因轴向试验力为
所以
摩擦系数 μ=
T—摩擦力矩（N.mm） P—试验力 （N）
图六 四球作用力的分析图
5.球青铜三片摩擦副（如图七）（附）
1—销 2—试片座 3—试片 4—锁紧螺环 5—弹簧夹头
6—标准试样钢球（GB308-84） 7—油盒 8—软铝垫 9—铂热电阻传感器
图七 球青铜三片摩擦副
摩擦系数公式推导：
如图十一，球对试片的正压力各为N，轴向试验力为P，由图所示的几何关系可得：
3Nsinα-P=0 故 N=
因为摩擦力矩 T=
所以 F=
因 F=μN 图八 球三片作用力的分析图
所以摩擦系数
μ=
T—摩擦力矩（N.mm） P—试验力（N）
注：由于加工尺寸误差，为了提高试验结果的再现性精度，摩擦系数需要进行修正，乘以修正系数k，即
式中：k= RA—试球理论磨损圆环半径（=3.663mm）
—试球实际磨损圆环半径（实测值，mm）
6.其它摩擦副
（1） 滚动接触疲劳四球摩擦副
图九 滚动接触疲劳四球摩擦副
（2） 粘滑摩擦副
图十 粘滑摩擦副
3.3 软件界面
售后服务及承诺：
试验机质量三包，质保期自验收合格起一年，终生维护，一年内全免费服务，新机免费上门安装调试，免费培训操作人员。
- 1. 所提供试验设备应符合现行国标或行业标准，保证试验设备的技术先进性，可靠性。
2. 试验机质量保证期一年，实行三包承诺，终生维护。
- 3. 所需零部件及配件常年供应。
- 4. 产品常年技术支持，产品维修保养24小时内提供解决方案，如需现场解决24小时内到达。
- 5. 软件终生免费升级。