第四章-摩擦磨损试验及测试技术..
摩擦磨损原理 第七章 摩擦磨损测试技术PPT课件
§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。
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杠杆平衡法 ⒋电测法
磨损量的测定
1 称重法 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）
§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。
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。
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。
摩擦磨损试验和测试分析技术学习PPT教案
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• 属于实验室试验的还有一种为台架试验。台架试验是用真实的 零部件，甚至整台机器进行的试验。
• 这种试验的工作条件比较接近实际工况，而比实机磨损试验的 优越之处在于能够预先给定可控制的工况条件，并能够测得各 种摩擦磨损参数。
• 常见的台架试验台有轴承试验台、齿轮试验台、凸轮挺杆试验 台等。
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图7-9 温度测量法
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• 远红外辐射测温是利用物体辐射强度随温度变化的物理现象来 测量温度的。它是一种非接触式测温。因为它与摩擦表面不接 触，而且反应速度快，灵敏度高，有利于测量运动件表面温度 及摩擦温度分布。
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图7 -6 环块式摩擦磨损试验机示意图
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• 4．往复式磨损试验机
• 该试验机可对作往复运动的零件材料，如气缸套和活塞环进行 试验研究。
• 齿轮箱是将旋转运动变换为连杆往复运动的全平衡机构，试件 装在滑块上，由连杆带动作往复运动，上试件固定在支架上， 并由液压油缸加载。
• 2、摩擦磨损试验技术包括两个方面内容，即： ① 摩擦磨损试验装置； ② 摩擦磨损试验方法。
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7.1 摩擦磨损试验的分类
• 根据试验条件和任务可将摩擦磨损试验分类如 下：
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7.1.1 使用试验
• 使用试验是在实际运转现场条件下进行的。
• 目的：
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• 2) 弹簧力平衡法。
• 当下试件4转动时，
由于摩擦上试件将会
有沿着F方向运动的
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。
【完整版】摩擦磨损试验机毕业设计说明书
滑动摩擦磨损试验机摘要：摩擦磨损试验机主要应用于研究摩擦学产品的相关领域，目前，世界上只有美国、英国、日本等少数几个国家有摩擦磨损试验机的专业生产企业，许多资料表明现有的摩擦磨损试验机所测试的式样几乎以滑块、圆盘为主，而且可在一定范围内实现载荷、速度、润滑量、温度等因素控制。
而接触导线式样多以线材为主，同时要实现在电接触条件下对载荷、滑动速度、电流、电压等单、多因素的控制。
因此为了保证点接触线材在这方面的研究、实验、开发，研制了一台新型、简易、性能可靠、成本较低的滑动摩擦磨损试验机。
关键词：试验机、摩擦磨损、滑动Sliding friction and wear test machine Abstract：The friction and wear test machine will be used in tribology research products related fields, at present, there is only the United States、Britain、Japan and a few countries have friction and wear test machine professional production enterprises, much of the information available shows the friction and wear test machine for testing the format almost slider, the disk-based, but in a certain range within load, speed, lubrication, temperature control and other factors. And the contact wire to wire more style, and mainly to achieve electrical contact under the conditions of the load, sliding speed, current, voltage single-and multi-factor control. Therefore, to ensure that point contact wire in the research, experiment, development, development of a novel, simple, reliable performance, lower cost of sliding friction and wear test machine.Keywords：testing machine, friction and wear, sliding .目录序言 (3)第1章试验机的设计和选择原则 (4)1.1试验机的的基本原则 (4)1.2试验参数的选择 (5)1.3试验条件及影响因素 (6)第2章结构介绍 (7)2.1试验机原理以及测试方法 (7)2.2总体设计 (9)2.2.1驱动部分和传动部分 (9)2.1.2加载试验部分 (11)2.2.3试验件夹装部分 (17)2.3零件的设计 (18)2.3.1轴的设计 (18)2.3.2箱体 (23)2.3.3轴承的选择 (28)2.3.4传感器 (30)2.3.5计算方法 (34)参考文献 (35)附录 (36)致谢 (37)。
摩擦磨损试验
实验四摩擦学基础实验（1学时）一.实验目的1•通过实验了解不同材料配副摩擦系数的变化及磨损量的不同。
2.掌握摩擦学实验的基本方法及有关仪器设备的使用方法。
二.实验原理1•概述摩擦表面上的物质，由于表面相对运动而不断损失的现象称磨损。
在一般正常工作状态下，磨损可分三个阶段：（1）.跑合（磨合）阶段：轻微的磨损，跑合是为正常运行创造条件。
（2）.稳定磨损阶段：磨损更轻微，磨损率低而稳定。
（3）•剧烈磨损阶段：磨损速度急剧增长，零件精度丧失，发生噪音和振动，摩擦温度迅速升高，说明零件即将失效。
（如图4.1）S跑合摩擦行程（时间〉图4.1磨损三个阶段的示总图机件磨损是无法避免的。
但是如何缩短跑合期、延长稳定磨损阶段和推迟剧烈磨损的到來，是研究者致力的方向。
伯韦尔（Bunvell）根据磨损机理的不同，把粘着磨损，磨粒磨损、腐蚀磨损和表面疲劳磨损列为磨损的主要类型，而把表面侵蚀，冲蚀等列为次要类型。
这些不同类型的磨损，可以单独发生，相继发生或同时发生（称为复合磨损形式）。
2磨损的检测与评定研究磨损要通过各种摩擦磨损试验设备，检测摩擦过程中的摩擦系数及磨损量（或磨损率）。
摩擦过程中从表面上脱落下来的材料（磨屑），记录了磨损的发展历程，反映了磨损机理，描述了表面磨损的程度。
发生磨损后的表面，同样有着磨损机理、磨损严重程度及其发展过程的记载。
因此研究磨屑和磨损后表面上的信息是研究磨损的重要一环。
2.1摩擦磨损试验机磨损试验的目的在于研究各种因素对摩擦磨损的影响，从而合理地选择配对材料，采用有效措施降低摩擦、磨损，正确设计摩擦副的结构尺寸及冷却设施等等。
摩擦磨损试验大体上可分为实验室试验，模拟试验或台架试验，以及使用试验或全尺寸试验三个层次，各层次试验设备的要求各不相同。
（1）实验室评价设备实验室设备主要用于摩擦磨损的基础研究，研究工作参数（载荷、速度等）对摩擦磨损的影响。
可以得到单一参量变化与摩擦磨损过程之间的关系。
第四章-摩擦磨损试验及测试技术解析
2、磨损量的测量： 机械零件的磨损量可以用磨下材料的质量、体积 或者磨去的厚度来表示。 ① 称重法： 用称量试件在实验前后的质量变化来确定磨损量。 这种方法简单，采用最普遍。通常采用精密分析天平 称重，测量精度为0.1mg。 由于测量范围的限制，称量法仅适用于小试件。 为保证称重的精度，试件在称重前应当清洗干净并 烘干，避免表面有污物或湿气而影响重量的变化。 对于多孔性材料，在磨损过程中容易进入油污而不 易清洗，称重法往往误差很大。 若试件在摩擦过程中重量损失不大，而只发生较大 的塑性变形，则称量法不能反映表面磨损的真实情 况。
(3)销盘式试验机 用于面接触摩擦副的摩 擦磨损试验。 工作原理： 试验时，销固定不动，盘 做旋转运动。通过力传感 器采集试验过程总摩擦力 和载荷的变化，通过位移 传感器对试样的总磨损进 行测量。 主要用于在滑动条件下，评价材料的摩擦系数 和磨损率，研究工况参数对摩擦性能和磨损机 理的影响，是目前用途最广泛的摩擦磨损试验 设备。
第四章 摩擦磨损实验及检测 分析技术
一、概述 1、摩擦磨损实验研究的必要性： 要研究摩擦学的理论，确定各种因素对摩擦、 磨损性能的影响，研究新的耐磨、减摩及摩阻材
料和评定各种耐磨表面处理的摩擦、磨损性能，
个方面，即：摩擦
磨损实验方法和摩擦磨损实验测试装置。
四、摩擦磨损实验中的参数测量
1、摩擦系数或摩擦力的测量 ① 机械式： 载荷W通过上试件1加到下试件2上。 下试件(半径为r)旋转，上试件固 定。试样间的摩擦力使下主轴产 生一个力矩，此时与主轴相连的 砝码产生一个偏角，来平衡摩擦 力产生的摩擦力矩，偏角反应了 摩擦力矩P的大小，可以直接从标 尺读出，由此摩擦力矩可以换算 出试件上的摩擦系数μ μ= P/(W r) ② 电测法：把压力传感器附加到测力元件上，将摩擦力 转换成电信号，输入到测量和记录仪上，自动记录下 摩擦过程中摩擦力的变化。这种方法目前已普遍应用。
磨损实验流程
磨损实验流程
磨损实验是一种模拟材料在接触、相对运动条件下磨损行为的研究方法，其基本流程如下：
1. 样品制备：选取待测材料，按实验要求加工成指定形状和尺寸的试样。
2. 实验装置搭建：配置合适的磨损试验机，安装好试样并对加载、运动参数（如压力、速度、滑动距离等）进行设定。
3. 对磨件准备：选择合适的对磨件（如磨轮、砂纸、硬质颗粒等），确保其硬度、材质与实际工况相符。
4. 实验开始：启动磨损试验机，让试样与对磨件进行相对运动，实时监控并记录各项参数。
5. 过程监测：观察并记录试样的磨损形态、重量损失、体积损耗等，同步监测摩擦力、温度等变化。
6. 结果分析：实验结束后，对试样进行微观形貌观察、成分分析等，评估材料的耐磨性、抗磨损能力，并探讨磨损机理。
7. 数据处理：整理实验数据，绘制磨损曲线，对比分析不同条件下的磨损规律和趋势。
通过磨损实验，可以指导材料选型、优化设计，以及研发新型耐磨材料。
《摩擦磨损试验》课件
目录 CONTENTS
• 摩擦磨损试验概述 • 摩擦磨损试验的种类 • 摩擦磨损试验的设备与材料 • 摩擦磨损试验的结果分析 • 摩擦磨损试验的应用 • 摩擦磨损试验的发展趋势与展望
01
摩擦磨损试验概述
摩擦磨损试验的定义
摩擦磨损试验
通过模拟实际工况，对材料或零件进行摩擦和磨 损性能测试的方法。
摩擦系数的确定
摩擦系数的测量
通过测量试样与对磨材料在一定压力 和速度下的摩擦力与正压力之比得到 摩擦系数。
摩擦系数的确定
根据测量的摩擦力与正压力之比，可 以得到摩擦系数随时间的变化曲线， 从而分析摩擦系数的变化规律。
表面形貌的分析
表面形貌的观察
通过光学显微镜、扫描电子显微镜等手 段观察试样表面在摩擦过程中的形貌变 化。
摩擦磨损试验可以研究材料的摩擦学 行为，揭示其摩擦磨损机制，为新型 耐磨材料的研发和应用提供理论支持 。
在石油化工中的应用
石油化工设备常常需要在高温、高压、腐蚀等恶劣环境下工作，其摩擦磨损性能对生产安全和经济效 益具有重要影响。
摩擦磨损试验可以研究石油化工设备的摩擦磨损机理，为其材料选择、设计和优化提供依据，提高设 备的安全性和可靠性。
开展多学科交叉研究
探索微观摩擦磨损机制
利用先进的微观观测手段，深入探索摩擦磨损的微 观机制，为新型试验技术的发展提供理论支持。
结合材料科学、物理学、化学等多学科知识 ，开发新型的摩擦磨损试验技术与方法。
开发智能化试验系统
结合人工智能和机器学习技术，开发能够自 动识别、预测摩擦磨损行为的智能化试验系 统。
复合摩擦磨损试验
总结词
同时模拟滑动和滚动摩擦以及不同润滑条件下的摩擦和磨损行为。
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四、摩擦磨损实验机：
1、摩擦磨损试验机分 类 按摩擦副的接触形式和 运动方式分： 点、线、面接触；滑动、 滚动、滚滑、往复运动。
2、常用的摩擦磨损试验机 (1)四球式试验机 工作原理： 由四球(1个上球3个下球) 组成摩擦副(如图所示)， 上球卡在夹头内，下球组 固定不动，上球与下球组 相接触。工作时，上球由 主轴带动旋转，通过加载 系统向下球组加载。 主要用途： 主要用来评定润滑剂的性 能。
四、摩擦磨损实验中的参数测量
1、摩擦系数或摩擦力的测量 ① 机械式： 载荷W通过上试件1加到下试件2上。 下试件(半径为r)旋转，上试件固 定。试样间的摩擦力使下主轴产 生一个力矩，此时与主轴相连的 砝码产生一个偏角，来平衡摩擦 力产生的摩擦力矩，偏角反应了 摩擦力矩P的大小，可以直接从标 尺读出，由此摩擦力矩可以换算 出试件上的摩擦系数μ μ= P/(W r) ② 电测法：把压力传感器附加到测力元件上，将摩擦力 转换成电信号，输入到测量和记录仪上，自动记录下 摩擦过程中摩擦力的变化。这种方法目前已普遍应用。
3、实际使用实验 在上述两种实验的基础上, 对实际零件进行 使用实验，使用实验是在实际运转现场条件下进 行的。 这种实验的真实性和可靠性最好。 但是实验周期长、费用大, 实验结果是各种 影响因素的综合表现，因而难以对实验结果进行 深入分析。这种方法通常用作检验前两种实验数 据的一种手段。 **上述几种类型的试验各有特点，在磨损磨损研 究工作中，通常先在实验室里进行试样实验，然 后再进行模拟性台架实验和实际使用实验，构成 一个所谓的“实验链”。
第四章 摩擦磨损实验及检测 分析技术
一、概述 1、摩擦磨损实验研究的必要性： 要研究摩擦学的理论，确定各种因素对摩擦、 磨损性能的影响，研究新的耐磨、减摩及摩阻材
料和评定各种耐磨表面处理的摩擦、磨损性能，
必须掌握摩擦磨损实验技术。
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摩擦磨损实验技术包括两个方面，即：摩擦
磨损实验方法和摩擦磨损实验测试装置。
三、摩擦磨损实验的模拟问题和实验参数选择：
1、摩擦磨损试验模拟 摩擦磨损性能是摩擦学系统在给定条件下的 综合性能, 因此, 实验结果的普适性较低。所以 在实验室实验时, 应当尽可能地模拟实际工况条 件。 2、实验参数的选择 模拟的摩擦磨损试验系统中最多有四种参数 可以与实际摩擦系统不同：①载荷；②速度；③ 时间；④试样尺寸和形状。而在其他方面，例如 摩擦运动方式、引起磨损的机理、组成摩擦系统 的各要素及其材料性质、摩擦时的温度及摩擦温 升、摩擦系数等模拟的和实际的系统两者必须相 同或相似。
2、磨损量的测量： 机械零件的磨损量可以用磨下材料的质量、体积 或者磨去的厚度来表示。 ① 称重法： 用称量试件在实验前后的质量变化来确定磨损量。 这种方法简单，采用最普遍。通常采用精密分析天平 称重，测量精度为0.1mg。 由于测量范围的限制，称量法仅适用于小试件。 为保证称重的精度，试件在称重前应当清洗干净并 烘干，避免表面有污物或湿气而影响重量的变化。 对于多孔性材料，在磨损过程中容易进入油污而不 易清洗，称重法往往误差很大。 若试件在摩擦过程中重量损失不大，而只发生较大 的塑性变形，则称量法不能反映表面磨损的真实情 况。
(2)环块式试验机 又称Timken试验机，用 于线接触摩擦副的摩擦磨损 试验。 工作原理：主动件是标准 旋转圆环，被动件是被固 定的标准尺寸矩形块。 通过测量不同载荷下，被 动试件矩形块上出现的条 形磨痕宽度，以及摩擦副 材料间的摩擦力、摩擦系 数，来评定润滑剂的承载 能力以及摩擦副材料的摩 擦磨损性能。
该试验机的评定指标有： 磨损一负荷曲线：在双对数坐标上， 基于不同负荷下三个固定钢球的平均 磨痕直径所作的曲线。 赫兹线：由于弹性变形所产生的圆形 接触面的理论直接与静载荷的关系。 ①最大无卡咬负荷PB：在试验条件下不发生卡咬的最高负 荷，它代表油膜强度。 卡咬：钢球摩擦面之间出现局部的金属转移。这种现象以 摩擦和磨损增大为标志，并导致三个固定球上呈现粗糙的 磨痕，转动球上呈现粗糙的环。 ②烧结负荷PD：试验条件下使钢球发生烧结的最低负荷， 它代表润滑剂的极限工作能力。 烧结：试件摩擦面之间出现金属熔化，并使之相互结合的 现象，此时四个球就烧结在一起形成宝塔形。
2、模拟性台架实验 在实验室实验的基础上，根据所选定的参数 设计实际的零件，模拟零件的实际工作条件，进 行台架实验。 由于台架实验的条件接近实际工况，增强了 实验结果的可靠性。同时，通过实验条件的强化 和严格控制，也可以在较短的时间内获得系统的 实验数据；并且能够预先给定可控制的工况条件， 并能够测得各种摩擦磨损的参数，进行摩擦磨损 性能影响因素的研究。 台架实验的主要目的在于：校验实验室实验 数据的可靠性和零件磨损性能设计的合理性。 常见的台架实验台有：轴承实验台、齿轮实 验台、凸轮挺杆实验台等。
(3)销盘式试验机 用于面接触摩擦副的摩 擦磨损试验。 工作原理： 试验时，销固定不动，盘 做旋转运动。通过力传感 器采集试验过程总摩擦力 和载荷的变化，通过位移 传感器对试样的总磨损进 行测量。 主要用于在滑动条件下，评价材料的摩擦系数 和磨损率，研究工况参数对摩擦性能和磨损机 理的影响，是目前用途最广泛的摩擦磨损试验 设备。
②测长法： 测长法是测量摩擦表面法向尺寸在试验前后 的变化来确定磨损量。 常用测量长度仪器，如千分尺、千分表、测 长仪、万能工具显微镜、读数显微镜等。 为了便于测量，往往在摩擦表面人为地做出 测量基准，然后以此测量基准来量度摩擦表面的 尺寸变化，测量基准是根据试件形状和尺寸，在 不影响试验结果的条件下设置的，其形式有：
二、摩擦磨损实验的分类：
目前采用的实验方法可以归纳为下列三类： 1、实验室试件实验 根据给定的工况条件, 在通用的摩擦磨损实 验机上对尺寸较小、结构简单的试件进行实验。 由于实验室实验的环境条件和工况参数容易 控制, 因而实验数据的重复性较高, 实验周期短, 实验条件的变化范围宽, 可以在短时间内取得比 较系统的数据。 但由于实验条件与实际工况不完全符合, 因 而实验结果往往实用性较差。 实验室实验主要用于：各种类型的摩擦磨损 机理和影响因素的研究, 以及摩擦副材料、工艺 和润滑剂性能的评定。