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45钢摩擦副摩擦系数影响因素的研究

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  • 发布时间:2017-04-19
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机械设备的 可靠性和使用寿命与各运动部件摩擦 副表面的磨损状况息息相关 。摩擦是 能源消耗的主要原 因之-。据估计 ,世界上在 业方面约有 30%的能量消耗在磨损 中 .磨损会 使零件 的表面形状和尺寸遭到缓慢 的破坏 使机器 的效率及 可靠性逐渐降低 .从而丧失原来的工作能力,最终导致零件因磨损而失效 因此 .对摩擦磨损的研究具有重要 的现实意义。本文主要探讨摩擦副加载载荷 、转速对摩擦系数的影 响。

1、实验部分1.1实验材料及设备本次试验摩擦副上试样用 45钢制成.销尺寸为 中4.6minx12ram.经 840℃淬火 20min,再 中温 350℃回火 30min热处理 ,热处理后 硬度 为 HRC60 下试样大试环用 45钢制成 .尺 寸为 内径54mmX外 径 中38mmx高度 10mm.热处 理 后硬 度 为 HRC61MMw-lA万能摩擦磨损试 验机 、HT-150A洛 氏硬度计 、FA20O4电子天平 、扫描电子显微镜 (型号 :XL-30ESEM),金相显微镜等 。

1.2实验 方法①将加:[好的试样进行相应热处理 .上 试样销经 840℃淬火20rain.再中温 350℃回火 30min热处理 。

⑦将实验分为两组。每组单-变量设四个不同值 ,如下:第-组实验:转速 120r/min(0.290m/s),磨擦时间 30rain,加载载荷分别为 30N、45N、60N、75N进行实验第二组实验:加载载荷 15N,磨擦时间 30min,摩擦速度分别为 0.145m/s、0.217 m/s、0.290 m/s、0.362 rrds进行实验 。

③记录每组实验的实验数据。根据实验数据结果计算出各单-变量下的摩擦系数.并绘制图表.并对所绘制的图表进行相应的分析。

2、结果分析2.1摩擦 表面微观形弥析大销盘摩擦 副表面之间的微凸体在两个面相对滑动时相 当于磨粒.摩擦表面的作用力可分为法向力和切向力 ,法向力使磨粒压人表面.切向力使磨粒沿切向力方向推进 .综合作用的结果使得摩擦表面形成犁沟” .造成磨粒磨损.并产生磨屑。

将不同摩擦时间、加载载荷情况下的扫描电镜照片作以对比可 以得 出 :加载载荷增加 ,销摩擦 表面划痕较 明显 ,能见到 由摩擦表面作用力形成的犁沟 ”,随着 加载载荷 的提高 .摩擦副 摩擦表面磨损愈加严重 .从而划痕加重 摩擦过程中产生 的磨屑都呈片状且多散落分布 .且 随着转 速的增大 .附在摩擦 面上 的磨 屑经反复研磨 .磨屑变的越来越细2.2加载载荷对摩擦系数的影响表 1 加栽载荷 、摩擦 速度 与摩擦 系数之 间的关 系加载载荷 (N) 摩擦系数 转速 (m/s) 摩擦系数30(摩擦速度 0.5337 0.145(加载载荷 15N) 0.56930.290m/s)45(摩擦速度 0.5219 0.217(加载载荷 l5N) 0.55780 290m/s)60(摩擦速度 0.5101 0.290(加载载荷 15N) 0.54610.290m/s)75(摩擦速度 0.4926 0.362(加载载荷 15N) 0.52140.290m/s)表 1为加载载荷 、摩擦速度与摩擦系数之 间的关 系图 .实验数据表明 ,随加载载荷的增加 .接触面正压力增大 .接触面的摩擦系数逐渐减4、在 0.290m/s的低转速下 ,磨损形成 的磨屑 以颗粒 状为主 .颗粒状磨屑有利于提高摩擦副间的啮合力而使摩擦系数处于较高值 ;随加载载荷 的提高 ,摩 擦表面颗粒状磨 屑逐渐增 多 .并且分布愈加密集 ,摩擦副接触面正压力增大.从而摩擦副表面微观硬度提高.摩擦系数下降大销盘摩擦副在滑 动摩擦时 .摩擦副的摩擦力会 明显撒于接触区域变形的种类和接触饱和度 当弹性变形未饱和时 .由于载荷增大,使两对摩件接近量增大.真实接触面积增加速度大于载荷的增加速度。真实接触面积的增加主要靠接触点 数的增加而增加,对于大多数接触点来说,其抗压强度逐渐增强.塑性变形减小 .剪切 时的摩擦力也减小 。从而摩擦 系数 随载 荷增 加相对减小 。

2.3转速对摩擦 系数 的影响表 t实验数据表 明,在较低转速范 围内.随转速增大 .大销盘摩擦副的摩擦系数逐渐减小 即滑动摩擦系数随相对滑动速度增大而减校本组实验采用的最鞋动速度为0.145 m/s.最大滑动速度为0.362rds,正压力恒定在 15N。随转速的增大,摩擦副单位时间内摩擦力做功增加.从而摩擦副内能增加.摩擦表面温度有所升高.摩擦生热使得试样表层的组织结构和性能发生变化 .使接触面的摩擦情况得到缓和.使摩擦系数随转速升高而减小摩擦产生的磨屑在宏观上使大销盘摩擦副趋向于种滚动摩擦,相对于滑动摩擦,接触面有所减校摩擦系数相应的减小附在摩擦 面上的磨屑经反复研磨 ,变得较细 、较 圆滑 ,细而 圆滑的磨屑可起类似滚珠和固体润滑剂的作用.导致磨损量和摩擦系数减小3、结论(1)45钢大销盘摩擦副摩擦系数随加载载荷 、转速增大而减小(2)在转速不变的情况下.随着载荷的增大 .销表面划痕变多 在加载载荷不变的情况下,随着转速的增大,磨屑变的越来越细

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