摩擦磨损原理 第七章 摩擦磨损测试技术
摩擦磨损实验报告
摩擦磨损实验报告一、引言摩擦磨损实验是工程领域中常见的一种实验方法，通过模拟材料或器件表面的微观接触，研究摩擦过程中的磨损特性和机理。
本实验报告旨在对摩擦磨损实验的目的、原理、实验装置和结果进行全面、详细、完整且深入地探讨。
二、目的本实验的目的是通过设计和进行摩擦磨损实验，探究不同材料在不同工况下的磨损特性及其机理，为工程设计和材料选择提供理论依据。
三、原理摩擦磨损实验的原理基于摩擦学和材料科学的知识。
在实验中，通过施加一定的载荷和运动速度，使两个试样或试样与摩擦片之间发生摩擦接触。
在摩擦接触过程中，表面微观起伏、化学反应和热效应等因素共同作用，导致材料表面的磨损和形貌变化。
摩擦磨损实验可分为干摩擦和润滑摩擦两种情况。
在干摩擦实验中，试样之间没有润滑剂的存在，摩擦过程可能引起大量的磨粒生成和表面热量积累，导致试样表面的磨损。
而润滑摩擦实验则通过添加润滑剂，减少试样间的摩擦热和磨损程度。
四、实验装置进行摩擦磨损实验需要一套实验装置，包括：1.摩擦磨损试验机：用于施加载荷和控制运动速度，一般具有高精度和可控性能。
2.试样和摩擦片：选择不同材料的试样和摩擦片，根据实验需求确定形状、尺寸和表面处理方式。
3.测量仪器：包括摩擦力传感器、位移传感器、温度传感器等，用于实时监测试样的摩擦力、位移和温度等参数。
4.润滑剂：用于润滑摩擦接触表面，减少磨损程度和摩擦热。
五、实验过程本次实验的具体过程如下：1.准备试样和摩擦片：根据实验要求选择不同材料的试样和摩擦片，进行尺寸加工和表面处理。
2.调节实验参数：根据实验设计，设置载荷大小、运动速度和实验时间等参数。
3.安装试样和摩擦片：将试样和摩擦片固定在实验装置上，确保摩擦接触表面平整、清洁。
4.启动实验：运行实验装置，开始施加载荷和控制运动速度，记录实验过程中的数据和现象。
5.停止实验：根据实验时间或实验目标要求，停止实验运行，取下试样和摩擦片进行观察和分析。
6.数据处理：根据实验结果，进行数据处理和曲线拟合，得到摩擦力、位移和温度等参数的变化趋势。
摩擦磨损试验机的组成及工作原理介绍
摩擦磨损试验机的组成及工作原理介绍摩擦磨损试验机的工作原理是试样的待磨层与摩擦纸，在荷重摩擦体的作用下，以规定的速度相互摩擦。
通过测量摩擦前后密度的减少量(或涂层厚度的减少量)，来判断墨层(或涂层)的耐磨性。
对于初次接触摩擦磨损试验机的人来说，了解其构造是件很不容易的事情；那么您想知道摩擦磨损试验机是由几部分组成与工作原理是什么吗?下面就来一起了解下吧！摩擦磨损试验机的组成部分1.驱动系统主轴及其驱动系统是由一系列硬件产品组成的，比如电机提供马力，齿轮带带动设备运转等等。
该系统类似于系统启动前的前奏，在驱动系统的辅助作用下，设备才能正常启动。
2.摩擦磨损试验机施力系统施力系统可通过手动方式和步进电机闭环控制方式对试验机施加一定的力值，通过设备上不同颜色的按钮对该部件进行控制。
3.摩擦副摩擦副直接决定着这个设备的用途，通常是有一些列金属部件组成，很多试验机的命名也是根据摩擦副的功能来命名，如销盘，往复等。
4.摩擦磨损试验机数据采集系统(1)光电编码器将测得的转速信号分别传至主轴转速测量控制系统和主轴转速测量显示系统;(2)压力传感器转换为电信号传至试验力测量系统，进行试验力数字显示;(3)摩擦力测量传感器将测得的信号传递到摩擦磨损试验机的摩擦力测量显示系统进行数字显示和自动记录。
(4)摩擦磨损试验机微机控制系统摩擦磨损试验机的工作原理1.环盘摩擦：用于研究表面纳米化中碳钢在润滑条件下的磨合性能。
原理：环试样通过专用夹具安装与主轴的下端部，盘试样安装在托盘内并通过托盘下的施力系统对试样加载，主轴在直流电机的驱动下带动销试样做旋转运动。
2.销盘摩擦：用于在干摩擦条件下考察纳米粒子对符合材料摩擦磨损性能的影响。
3.四球摩擦：(1)用于采用硫化异丁烯作为添加剂的微量润滑油摩擦磨损试验。
(2)考察油及含添加剂的油的摩擦磨损性能(3)试验时上钢球旋转,下钢球固定,载荷通过传感器平均加载于3个固定钢球上。
用于超微细磷酸锰转化涂层摩擦磨损性能。
室温干滑动摩擦磨损试验
室温干滑动摩擦磨损试验
一、试验目的
利用逐步增加的贴合压力和滑动距离,模拟两种不同表面材料在干滑状态下的磨损情况,获得两种材料在不同条件下的磨损规律。
二、试验原理
利用球杆料与平面材料的干滑动接触,随着重复滑动,两材料间会产生微粒磨损。
将试件固定在试验机上,球杆以规定频率和压力作往复滑动,在不同层数下记录压痕深度,进而了解两材料在不同条件下的磨损程度。
三、试验装置
主要由材料配对的试件、以及实施往复滑动的引擎驱动试验机组成。
试验机能够实时记录并控制压力和滑行距离,保证试验条件的重复性。
四、试验过程
1. 将平面材料固定在底座上,球杆材料置于其上;
2. 设置不同的初始压力和滑行距离;
3. 启动试验机,进行规定次数的往复滑动;
4. 测量每次滑行后球杆处和平面处的压痕深度。
五、结果分析
通过试验得到不同条件下两种材料的磨损深度数值,绘制曲线找出两者的磨损规律,为后续结构材料的选择提供参考。
摩擦磨损计算原理
摩擦磨损计算原理
摩擦磨损计算是一种通过定量分析摩擦副接触表面磨损的方法。
摩擦磨损是由于摩擦接触表面间相对运动而造成的材料的损失，它在机械工程、材料科学和工程以及润滑和润滑剂研究中具有重要意义。
摩擦磨损计算的原理基于摩擦副接触表面的力学相互作用和材料学知识。
它主要包括以下几个方面的计算：
1. 接触面积计算：根据摩擦副的几何形状和运动状态，可以计算出接触面积。
接触面积是摩擦磨损计算的重要参数之一，它决定了摩擦副的受力分布和材料的磨损程度。
2. 受力分析：摩擦副的受力分析是计算摩擦磨损的关键步骤。
通过应用受力分析和力学平衡原理，可以确定摩擦接触表面上的接触压力、正常力、剪应力等参数。
这些参数对磨损的影响很大，可以用来评估材料的耐磨性能。
3. 磨损机理分析：磨损机理分析是了解摩擦磨损原因和方式的重要手段。
根据摩擦副的材料特性和工作条件，可以确定磨损机理。
常见的磨损机理有磨粒磨损、表面疲劳磨损和润滑失效等。
不同的磨损机制需要采取不同的计算方法。
4. 磨损量计算：通过将接触面积、受力分析和磨损机理结合起来，可以计算得出摩擦副接触表面的磨损量。
磨损量可以用摩擦系数、摩擦功率和磨损体积等物理量来表示。
总之，摩擦磨损计算基于力学和材料学原理，通过分析接触面积、受力分布和磨损机理，计算出摩擦副接触表面的磨损量，为优化设计提供指导。
对于工程设计和润滑管理有重要的参考价值。
第七章金属磨损和接触疲劳
第七章金属磨损和接触疲劳机器运转时，相互接触的机器零件总要相互运动，产生滑动、滚动、滚动＋滑动，都会产生摩擦，引起磨损。
如:轴与轴承、活塞环与气缸、十字头与滑块、齿轮与齿轮之间经常因磨损和接触疲劳，造成尺寸变化，表层剥落，造成失效。
有摩擦必将产生磨损，磨损是摩擦的必然结果。
磨损是降低机器和工具效率、精确度甚至使其报废的重要原因，也是造成金属材料损耗和能源消耗的重要原因。
据不完全统计，摩擦磨损消耗能源的1/3～1/2，大约80％的机件失效是磨损引起的。
汽车传动件的磨损和接触疲劳是汽车报废的最主要原因，所以，耐磨成了汽车档次的一个重要指标。
因此，研究磨损规律，提高机件耐磨性，对节约能源，减少材料消耗，延长机件寿命具有重要意义。
第一节磨损概念一、摩擦与磨损现象1、摩擦两个相互接触的物体作相对运动或有相对运动趋势时，接触表面之间就会出现一种阻碍运动或运动趋势的力，这种现象成为摩擦。
这种作用在物体上并与物体运动方向相反的阻力称为摩擦力。
最早根据干摩擦的试验，得到摩擦力F正比于两物体之间的正压力（法线方向）N的经典摩擦定律，即F=μN，式中μ称为摩擦系数。
后来发现这个定律只对低速度、低载荷的干摩擦情况是正确的，然而在许多场合下还是被广泛应用。
摩擦力来源于两个方面：①由于微观表面凸凹不平，实际接触面积极少(大致可在1/10000～1/10的范围内变化)，这部分的接触应力很大，造成塑性变形而引起表面膜（润滑油膜和氧化膜等）的破裂，促使两种金属原子结合（冷焊）；②由于微观表面凸凹不平，导致一部分阻止另一部分运动。
要使物体继续移动，就必须克服这两部分阻力。
用来克服摩擦力所做的功一般都是无用功，在机械运动中常以热的形式散发出去，使机械效率降低。
减小摩擦偶件的摩擦系数，可以降低摩擦力，即可以保证机械效率，又可以减少机件磨损。
而要求增加摩擦力的情况也很多，在某些情况下却要求尽可能增大摩擦力，如车辆的制动器、摩擦离合器等。
室温干滑动摩擦磨损试验
室温干滑动摩擦磨损试验摩擦磨损是指两个物体相互接触并相对运动时，由于表面之间的摩擦力所导致的材料的表面损耗。
室温干滑动摩擦磨损试验是一种常用的实验方法，用于评估材料的摩擦性能和耐磨性能。
本文将介绍室温干滑动摩擦磨损试验的原理、方法和应用。
1. 原理室温干滑动摩擦磨损试验是通过模拟材料在实际工作条件下的摩擦磨损情况，评估材料的耐磨性能和摩擦性能。
在试验中，两个样品相互接触并施加一定的载荷，通过施加相对运动，观察样品表面的变化，进而评估材料的磨损程度。
2. 方法（1）试样准备：选择符合要求的材料，根据试验标准制备试样，通常为圆柱形或矩形形状。
试样表面应平整、无明显缺陷，并进行清洁处理。
（2）试验装置：室温干滑动摩擦磨损试验通常采用摩擦试验机进行实验。
试验机由加载系统、动力系统和测试系统组成，通过加载系统施加一定的载荷，动力系统提供相对运动，测试系统记录试样表面的变化。
（3）试验过程：将试样安装在试验机上，根据试验要求设定载荷、摩擦速度和摩擦时间等参数。
开始试验后，试样之间施加一定的载荷，并进行相对运动。
试验完成后，观察试样表面的磨损情况，记录磨损量。
（4）数据分析：根据试验结果，计算试样的磨损量和磨损速率，评估材料的耐磨性能和摩擦性能。
3. 应用室温干滑动摩擦磨损试验广泛应用于材料科学、机械工程、汽车工程等领域。
通过该试验可以评估不同材料的耐磨性能，优化材料的选择和设计，提高产品的使用寿命和性能稳定性。
同时，该试验还可以用于评估润滑剂、涂层和表面处理等对材料摩擦磨损性能的影响，指导材料和工艺的改进。
室温干滑动摩擦磨损试验是一种常用的实验方法，用于评估材料的摩擦性能和耐磨性能。
通过模拟实际工作条件，可以评估不同材料的磨损程度，并指导材料的选择和设计。
该试验在材料科学和工程领域具有广泛的应用前景。
摩擦磨损测试及考核评价方式
摩擦磨损测试及考核评价方式一、磨损1.1磨损定义磨损是指摩擦副相对运动时，表面物质不断损失或产生残余变形的现象。
表面物质运动主要包括机械运动、化学作用和热作用：(1)机械作用使摩擦表面发生物质损失及摩擦表面的物理变形；（2）化学作用使摩擦表面发生性状改变；热作用是摩擦表面发生形状改变。
典型的磨损曲线通常由三部分组成，如图1.1所示。
磨损量时间图1.1 磨损曲线示意图磨合阶段：磨损量随时间的增加而增加。
发生在初始运动阶段，由于表面存在粗糙度，微凸体接触面积小，接触应力大，磨损速度较快。
稳定磨损阶段：摩擦表面磨合后达到稳定状态磨损率保持不变。
稳定磨损阶段标志磨损条件保持相对稳定，是零件整个寿命范围内的工作过程。
剧烈磨损阶段：工作条件恶化，磨损量急剧增大。
该阶段内零件精度降低、间隙增大，温度升高，产生冲击、振动和噪声，最终导致零部件完全失效。
1.2磨损种类按磨损的破坏机理，通常把磨损分为粘着磨损、磨料磨损、疲劳磨损、腐蚀磨损和微动磨损五种。
（1）粘着磨损当摩擦副相对滑动时, 由于粘着效应所形成结点发生剪切断裂，被剪切的材料或脱落成磨屑，或由一个表面迁移到另一个表面，此类磨损称为粘着磨损。
粘着磨损再细分还有轻微磨损、涂抹、擦伤、划伤和咬死五种。
图1.1 粘着磨损机理（2）磨料磨损外来的硬料介质进入摩擦副，或摩擦副一个表面比另一个表面硬，在较硬表面上存在的微凸体，在摩擦过程中对较软表面犁沟或拉槽，引起表面材料的脱落，这种现象叫做磨料磨损。
磨料磨损是一种最常见的磨损，按照磨损机理还可细分为微观切削、挤压剥落和疲劳破坏三小类。
图1.2 二体/三体磨粒磨损机理（3）化学磨损化学磨损是在摩擦促进作用下，摩擦副的一方或双方与中间物质或环境介质中的某些成分发生化学或电化学作用，造成表面材料损失的过程。
分为氧化磨损与特殊介质腐蚀磨损两类。
图1.3 化学磨损机理（4）疲劳磨损摩擦接触表面在交变接触压应力作用下，材料表面因疲劳损伤而引起表面脱落的现象。
材料力学性能-第七章-金属的磨损(1)
一、粘着磨损
1.定义与特点：粘着磨损又称咬合磨损，是在 滑动摩擦条件下，当摩擦副相对滑动速度较小 (1m/s)时发生的。它是因缺乏润滑油，摩擦副 表面无氧化膜，且单位法向载荷很大，以致接 触应力超过实际接触点的屈服强度而产生的一 种磨损。
2021年11月27日 星期六
第七章 金属的磨损
图7-2 粘着磨损表面损伤形貌
2021年11月27日 星期六
第七章 金属的磨损
由于从较软一方金属材料的表面脱离下来的 碎屑不一定全部成为磨屑，有时碎屑可能仍附于 金属表面上，因此，磨屑形成有个几率问题，设 此几率为K，则单位滑动距离内的磨损体积为：
V l
K
N
d 3
12
··················
式中：V－磨损体积；l－滑动距离；K－磨屑形成几率； d－磨屑直径
2021年11月27日 星期六
第七章 金属的磨损
图7-3中所示的粘着磨损过程是粘着点强
度比摩擦副一方金属强度高的情况，此时常在
较软一方本体内产生剪断，其碎片则转移到较
硬一方金属上，软方金属在硬方金属表面逐步
积累最终使不同金属的摩擦副滑动成为相同金
属间的滑动，故磨损量较大，表面较粗糙，甚
至可能产生咬死现象，铅基合金与钢之间的滑
粘附一层很薄的转移膜并伴有化学成分变化，这
是粘着磨损的重要特征。
2021年11月27日 星期六
第七章 金属的磨损
分三个阶段：
接触面凸起因塑性变形被
碾平，并在接触面之间形成
剪断强度高的分界面；
❖摩擦副一方金属远离分界
面内断裂，从该金属上脱落
并转移到另一方金属表面；
转移的碎屑脱落下来形成
磨屑。
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5 磨料磨损实验
2 非接触法：红外测温仪
摩擦磨损实 验接触模型
面接触摩擦磨损实验 MM-1000摩擦磨损试验机
球摩擦磨损实验 MQ-12四球摩擦磨损试验机
环块摩擦磨损实验 MHK-500环块摩擦磨损试验机
销盘摩擦磨损实验 ML-10摩粒磨损试验机
MM—200型磨损实验机
常用的摩擦磨损实验机简介 ⒈M—200型磨损实验机
§1 摩擦磨损实验
3. 实际使用实验 在试样实验和台架实验的基础上，筛选出耐磨性 较好的材料制成实际使用的零部件，并在实际生产 使用条件下进行运转实验。这种实验的可靠性与真 实性最好，但其实验周期长，费用高。而且试验结 果受多种因素的影响。因此不易对出现的问题进行 分析，故难于得出肯定的结论。 这种实验主要用来作为验证前两种试验结果的一 种手段，在一种新材料或新产品定型投产之前，有 时也需要经过这种实验。
εA=WA / WB -------- WA 和WB 可用体积磨损量或线磨
损量。
§1 摩擦磨损实验
⒈试样实验
这种实验是在实验室所给定的工况条件下，将研究对象的 几何形状加以简化，制成尺寸较小的试样，在相应的磨损试 验机上进行的。 优点是： ①实验中的工况条件和各种影响因素较易控制，因此，实验 所得到的数据可比性较好，重现性较高。 ②实验周期较短，其实验条件的可选范围较宽，并可在较短 时间内进行多种参数、多个试样的实验。 不过，由于试祥的实验条件与实际工况有差别，因此，实验 结果的可靠性不太高。它主要用来研究磨损过程、磨损机理 和影响磨损的因素．以及评价摩擦副的材料、润滑剂等的性 能。
第七章 摩擦与磨损的测试技术
• 材料耐磨性及其评定指标
材料的耐磨性是指在一定工况条件下，摩擦 副材料在摩擦过程中抵抗磨损的能力。
材料磨损的评定方法
目前磨损的评定方法没有统一标准。
常见有三类评价指标：
一、磨损量：失重、体积磨损量、磨痕宽度、磨痕深度。
二、磨损率：单位时间或单位滑动距离的磨损量。 三、相对耐磨性：是指两种材料A与B在相同的试验条件 下磨损量的比值，其中材料A是标准（或参考）试样。
§1 摩擦磨损实验
2．模拟性(台架]实验 台架实验是根据试样实验优选出来的材料和参数， 设计制成实际的零部件，在模拟实际使用的条件下 进行实验的。因此，其实验结果比较可靠，通过对 实验条件的强化与控制，可以在较短时间内得到系 统的实验数据，亦可就个别因素对磨损的影响进行 研究。 模拟性实验主要用来对试样实验结果的正确性和 对机械零件耐磨性设计的合理性进行校验。也可用 于对工厂生产的零部件的质量进行检查。
摩擦系数的测量 静摩擦系数 动摩擦系数
动摩擦系数：可通过在标尺上实际指出的摩擦力矩进 行计算。
摩擦阻力的测定 ⒈重力平衡法
⒉弹簧力平衡法 ⒊杠杆2 测长法
3 放射性同位素法
4 光谱法（原子发射 光谱分析法、原子 吸收光谱分析法） 5 铁谱法
温度的测定 1 接触法：热电偶温度计