MR-H3A高速环块磨损试验机的改型设计

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Sup 工程 与试 验 ENGINEERING & TESTMR-H3A高速环块磨损试验机的改型设计韩作庆，梁桂华(济南时代试金试验机有限公 司，山东 济南 250300)摘 要：介绍了新型 MR—H3B高速环块磨损试验机的结构组成、工作原理及设计特点。该机各项技术性能指标均达到了原机型改型设计的要求，外观新颖、功能完善、性能优 良，是 MR-H3A环块磨损试验机的更新换代产品关键词 ：环块 磨损 试验机 ；改型设计 ；改进中图分类号 ：TH87 文献标 识码 ：B doi：10．3969／j．issn．1674—3407．2013．z1．009Retrofit Design ofM Rl·3A High-‘speed Ring Block W ear Testing M achineHan Zuoqing，Liang Guihua(Jinan TIME Shijin Testing Machine Co．，Ltd．Jinan 250300，Shandong，China)Abstract：The structures，the working principles and the design features of M R—H3B high—speedring block wear testing machine are introduced．The technical performance index of M R—H3B canmeet the design requirements．M R—H3B high—speed ring block wear testing machine has novel ap—pearance and perfect functions，and it is the replacement product of M R—H3A.

Keywords：ring block wear testing machine；retrofit design；improvementl 引 言MR—H3A高速环块磨损试验机主要用于各种润滑油和油脂的润滑性能评定，也可用于固体润滑材料的润滑性能评定及各种金属与非金属材料的磨损试验。MR—H3A(原型号 MRH-3)高速环块磨损试验机是济南时代试金试验机有限公司 20世纪 8o年代末期承担的机械电子工业部国家“七 ·五”重点科技攻关项 目，1990年通过部级鉴定 ，该 产品是我公司最早的机电一体化产品之一 ，该机填补 了国内空 白。当时攻关的 目标主要解决中高档汽车齿轮油模拟评定问题，近几年国内外许多用户都用该机来做材料磨损试验 。

由于该机定型十几年来没有做重大改进，特别是现有的测控系统已经不适应技术进步的要求，而且工艺落后，结构不够合理，不适应商品化批量生产需要，有些指标已不适应材料磨损试验的要求。因此，急需研制新型高速环块磨损试验机，以适应市场的需要 。

目前，新型环块磨损试验机已通过公司内部鉴定，型号定为 MR-H3B。其各项技术性能指标均达到了改型的设计要求，外观新颖、功能完善、性能优良，是 MR-H3A高速环块磨损试验机的更新换代产品。

2 MR—H3B结构组成与工作原理本机分为左 中右 3部分 ，右侧是 电气控制柜、中间是本机的主机部 分、左侧是一个扁的左侧柜 。电气控制柜的前面，上部是液晶显示屏及操作面板，控制柜内上部是弱电系统，下部是强电系统，打开右侧门可清楚地看到电气系统结构(如图 l所示)。

该机的试验执行单元为环块摩擦副，试环装于主轴前端，可随主轴以一定的转速顺时针转动。主[收稿 日期] 2012—12—10[作者简介] 韩作庆(1978一)，男，山东济南人，工程师，在济南时代试金试验机有限公司从事电气设计工作。

· 31 ·工程 与试验轴通过圆弧齿 同步带轮及同步带 由交流伺服电机驱动 ，转速 由交流伺服调速系统控制，在一定转速范围内可无级调速，并在右侧控制柜 的控制面板上 的转速和转数液晶显示器上显示。

图 1 MR—H3B试验机结构组成示意 图当主轴带动试环旋转，并且试块与试环之间有一 定压力时，二者之间便有摩擦力，此摩擦力通过加力横梁、右拉杆及其上的顶杆传递到装于主轴座前面右侧方形罩内的摩擦力传感器测量 ，经过测控系统处理并在控制面板的液晶显示器上显示 。

装于试验腔体 内的加热器用于对试验腔体 内的试验介质进行加热，装于试验腔体右下边 的铂 电热阻温度传感器用于测量试验介质温度。

试验机的控制面板可实现对试验力、摩擦力 、转速、试验转数、时间、温度等参数进行设置、测量、控制、报警和显示 。

3 MR—H3B设计特点3．1 整机外观结构MR-H3A与 MR-H3B的整机外观结构分别如图 2和图 3所示 。整机外形尺寸(毫米)长 ×宽 ×高· 32 ·由 1000mm × 700mm × 1600mm 变 为 710mm ×840mm×1690mm，从图中可以看 出，新型高速环块磨损试验机将人机原理融人到整个设计过程中，使该机结构紧凑合理、外观新颖、操作方便、颜色亮丽、美观大方。

图 2 MR—H3A整机外观照片韩作庆，等：MR—H3A高速环块磨损试验机的改型设计图 3 MR—H3B整机 外观照片3．2 电气控制系统测控系统通过 串行 口通讯方式实现上下位机结构，双显双控。显示部分采用彩色液晶屏取代了数码管显示 ，下位机采用 32位 ARM 控制系统对各种测控参数集中采集与处理，能将试验力、摩擦力、转速、转数、温度等参数送入上位机进行二次处理，并能接受上位机发送的指令对试验力、转速等进行控制 。上位 机通 过串行 口与下 位机实现双向通 讯 ，发挥上位机处理功能强、界面丰富及存储容量大的特点 ，对下位机采集的试验数 据进行二次处理 。上位机对试验转速及试验载荷 等主参数可实施 自动控制。下位机脱离上位机能独立运转，上位机可远程控制下位机，方便试验操作及演示教学工作等。根据试验要求，可打印出试验曲线及试验报告。

3．3 主轴驱动和加载系统MR—H3A主轴驱动采用普通三相交流异步电机变频调速 ，调速范围窄 。MR—H3B采用技术较 为成熟先进的松下全数字式交流伺服电机，调速控制系统为与交流伺服电机相 匹配的伺服控制系统 ，主轴转速无级调速，范围宽，运转平稳，控制可靠，性能更加优越。

MR—H3B试验机试验力能实现 自动无级加载 ，采用松下伺服控制系统加载，控制可靠，克服了MR—H3A采用的步进 电机加载加荷系统的控制 系统繁杂 、可靠性差 、噪声大的缺点。

4 MR—H3B高速环块磨损试验机主要技术性能指标MR—H3B高速环块磨损试验机主要技术性能指标 如表 1所示 。

表 l MR—H3B高速环块磨损试验机主要技术性 能指标· 33 ·工程与试验5 结 论新型 MR—H3B高速环块磨损试验机在保持MR—H3A试验力与摩擦力核心特征结构不变的前提下 ，对其机械和电气进行了系统地改进，其各项技术性能指标均达到 了设 计要求 ，外 观新颖 、功能完善 、性能优良，是 MR—H3A环块磨损试验机的更新换代产品。

参考文献[1] 济南时代试金试验机有限公司．MR—H3B高速环块磨损试验机型式试验报告Ez3.

(上接第 28页 )分油器的工作原理如下 ：当电磁阀 5断 电时，压力油路切断；当电磁阀5通电、电磁阀 1o断电时，伺服阀低压供油，低压由节流阀 9的开口大小调节；当电磁阀 5通电、电磁阀 1O也通电时，伺 服阀高压供油。由于在控制 回路 中设置有 阻尼器 6和蓄能器7，低压到高压是缓 慢逐渐上 升完成的 ，反之亦然。

如在试验进行 中遇到紧急情况 ，使 电磁阀 5断电，工作回路将迅速泄压和切断，避免试件受损，特别是对造价昂贵的试件，此功能尤为重要。单向阀 1和固定节流 阀2是为防止油源突然卸荷 时 ，避免工作 回参考文献路的反向压力冲击，以保护滤油器 3中的滤芯不被反 向压力损坏。

6 结束语从以上介绍看 出，在动态试验机液压系统中灵活应用蓄能器 ，可以充分发挥蓄能器储能、吸振、缓冲的功能 ，不但可以提高试验机的工作性能，而且还可以显著地降低制造与使用成本。图 4、图 5为蓄能器在笔者所设计的动态试验上的应用实例。

图 4 蓄能器在 1000kN动静万能试验机上 的应用—— 吸收冲击图 5 蓄 能器在 1000kN阻尼器冲 击振 动试 验台上的应用——储 能补油[1] 雷天觉．新编液压工程手册EM-]．北京：北京理工大学· 34 ·出版社 ，1998.

E23 李壮云．液压元件与系统(第二版)[M]业 出版社 ，2005.