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南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)外文資料翻譯原 文 題 目:A Development OfMulti PurposeTestingMachineForFriction,Wear And RollingContactFatigue原 文 來 源:Advanced Materials DevelopmentandPerformance(AMDP2011)Internation Journalof Modern Physics:ConferenceSeriesVo1.6(2012)534-539 WorldScientificPublishing Company學(xué) 生 姓 名: 管磊鑫 學(xué) 號(hào): 231120414所在院(系)部: 工業(yè)中心專 業(yè) 名 稱: 機(jī)械設(shè)計(jì)及其自動(dòng)化 先進(jìn)材料的開發(fā)與性能(AMDP2011)現(xiàn)代物理學(xué)國(guó)際期刊:系列會(huì)議第6卷(2012年)534頁 – 539頁世界科技圖書出版公司數(shù)位物件識(shí)別號(hào)(DOI)10.1142/S201019451200373X摩擦、磨損和滾動(dòng)接觸疲勞用多用途試驗(yàn)機(jī)的發(fā)展GAB-SUCHOI 韓國(guó)忠清道省牙山市忠清南道,鮮文大學(xué)機(jī)械工程系,336-708engineer008@YOUNG-SIKPYUN、JUN-HYOUNGKIM、HAK-DOOKIM、YASUTOSHITOMINAGA、SHIRMENDAGWADARISUREN韓國(guó)忠清道省牙山市忠清南道,鮮文大學(xué)機(jī)械工程系,336-708pyoun@sunmoon.ac.kr;mit026@;gamedooly@; t_yasutoshi_3_22@hotmail.co.jp;shirmee20@文獻(xiàn)摘要本文介紹了一種新型的摩擦試驗(yàn)機(jī)。這款摩擦試驗(yàn)機(jī)是根據(jù)ASTMG99標(biāo)準(zhǔn)搭建的,在實(shí)驗(yàn)機(jī)上分別進(jìn)行了球盤式、銷盤式、小型推力軸承的摩擦磨損試驗(yàn),這些試驗(yàn)是依照ASTMG99的標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)建的。我們將這些摩擦和磨損試驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果與經(jīng)韓國(guó)(KOLAS)和CSM實(shí)驗(yàn)儀器批準(zhǔn)的摩擦結(jié)果進(jìn)行了相互對(duì)比。對(duì)比的結(jié)果顯示,摩擦特性和三種不同的摩擦儀的動(dòng)態(tài)彼此之間是相類似的。本文主要的目的就是對(duì)新開發(fā)的摩擦儀器的能力進(jìn)行演示。結(jié)果表明,這種新開發(fā)的摩擦儀器完全能夠使用球盤式、銷盤式、小型推力軸承配置執(zhí)行摩 擦實(shí)驗(yàn)。 關(guān)鍵字摩擦實(shí)驗(yàn);磨損試驗(yàn);點(diǎn)對(duì)點(diǎn)實(shí)驗(yàn);點(diǎn)對(duì)面實(shí)驗(yàn);摩擦系數(shù)1、文章簡(jiǎn)介我們知道,在減少二氧化碳排放的舉措中,其中最為重要的一個(gè)步驟就是要降低相對(duì)運(yùn)動(dòng)中的摩擦系數(shù)以及相互作用表面的磨損程度。尤其是在一些可變的環(huán)境之中,物體表面和材料特性的要求對(duì)于各行各業(yè)而言正在變得格外嚴(yán)格,比如說汽車、飛機(jī)以及高速鐵路等方面。所以,我們將使用最新開發(fā)的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試儀器來對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的試樣和滑動(dòng)/推力軸承分別進(jìn)行摩擦測(cè)試,該測(cè)試儀器是依照ASTMG99的標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行構(gòu)建的。 本文對(duì)于三種不同的多功能測(cè)試儀(MPT)的發(fā)展進(jìn)行了描述,而這三種不同的多功能測(cè)試儀都有能力使用附屬在單一直立架上的可交換零件來進(jìn)行不同類型的摩擦實(shí)驗(yàn)、小型的滑動(dòng)軸承實(shí)驗(yàn)以及球型/滾動(dòng)軸承實(shí)驗(yàn)。這些測(cè)試儀分別能夠承受500牛、2000牛和10000牛的負(fù)載。這種分類方法主要是以稱重傳感器的范圍作為基礎(chǔ),在小型的多功能測(cè)試儀(MPT)中獲得了點(diǎn)對(duì)面的實(shí)驗(yàn)結(jié)果,然后再將點(diǎn)對(duì)面的實(shí)驗(yàn)結(jié)果和從CSM客戶機(jī)組織的摩擦儀中獲得的數(shù)據(jù)結(jié)果和從韓國(guó)的測(cè)試認(rèn)證機(jī)構(gòu)KOLAS中獲得的數(shù)據(jù)結(jié)果來進(jìn)行相互的對(duì)比。我們也進(jìn)行了必要的準(zhǔn)備工作,來確保這三種多功能測(cè)試儀的實(shí)驗(yàn)是在完全相同的條件下進(jìn)行的。同樣,推力滾珠軸承的測(cè)試是在小型的多功能測(cè)試儀(MPT)中進(jìn)行的,測(cè)試所獲得的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以和之前使用相同的滾珠軸承獲得的實(shí)驗(yàn)結(jié)果來進(jìn)行相互對(duì)比。不同的面對(duì)面測(cè)試、滑動(dòng)軸承和滾動(dòng)接觸摩擦(RCF)實(shí)驗(yàn)?zāi)壳耙策€都在進(jìn)行之中。 2、多用途摩擦和磨損測(cè)試儀的設(shè)計(jì)2.1摩擦和磨損條件的要求多功能測(cè)試儀(MPT)暗指是被設(shè)計(jì)出來用于進(jìn)行多種不同的摩擦和磨損實(shí)驗(yàn)的測(cè)試儀器,如果依照ASTMG99的標(biāo)準(zhǔn)分別進(jìn)行點(diǎn)對(duì)面、面對(duì)面,球?qū)γ婧蚏CF測(cè)試,以及推力軸承的測(cè)試,如圖表1所示。表1中為部分設(shè)計(jì)條件以及新開發(fā)的多功能測(cè)試儀(MPT)的一些技術(shù)參數(shù)。 表1:多功能摩擦和磨損測(cè)試儀的類型項(xiàng)目 小型測(cè)試儀 中型測(cè)試儀 大型測(cè)試儀 最大負(fù)載能力 500牛 2000牛 10000牛最小負(fù)載能力 0.5牛 2牛 10牛稱重傳感器誤差 ±0.03牛 ±0.3牛 ±3牛 旋轉(zhuǎn)速度 1~3000轉(zhuǎn) 1~3000轉(zhuǎn) 1~3000轉(zhuǎn)臨時(shí)傳感器 RT ~150℃ RT~ 150℃ RT~ 150℃振動(dòng)傳感器 0.5~50Gpeak 0.5~50Gpeak 0.5~50Gpeak 球盤式(ISO7148) 銷盤式(ASTMG99) 盤對(duì)盤(ASTMD3702-94)RCF(ASTMG182) 推力軸承(ASTMD3702) 圓錐滾柱軸承(F2591)圖1:不同的摩擦和磨損測(cè)試類型2.2多用途測(cè)試機(jī)的硬件設(shè)計(jì)圖2之中分別為設(shè)計(jì)用于開發(fā)500牛負(fù)載以及2000牛負(fù)載的小型測(cè)試機(jī)和中型測(cè)試機(jī)。 大型的負(fù)載為10000牛的大型測(cè)試機(jī)結(jié)構(gòu)目前還尚在開發(fā)建設(shè)之中。為了便于從一種測(cè)試類型向另外一種測(cè)試類型進(jìn)行切換,每一種試驗(yàn)的介質(zhì)(球型接觸、點(diǎn)接觸等)都被封裝在了可交換的單元之內(nèi)(比如測(cè)試頭),這樣就可以很容易的將試樣放置到夾持單元之中并且進(jìn)行機(jī)械固定。試驗(yàn)臺(tái)的主要目的在于受力和扭轉(zhuǎn)載荷元件、加載交互的裝備以及樣本夾等。動(dòng)力裝置測(cè)試頭和夾持裝置 試驗(yàn)臺(tái)負(fù)載 圖2(a):小型(左側(cè))和中型(右側(cè))的多功能測(cè)試機(jī)夾持裝置測(cè)試頭負(fù)載元件 樣本夾具測(cè)試頭和夾持裝置 (a)球形對(duì)面的接觸 (b)RCF (c)推力滾珠軸承 (d)滾柱軸承圖3:測(cè)試頭的類型圖3中為摩擦實(shí)驗(yàn)的面樣本以及標(biāo)準(zhǔn)推力軸承。(a)面樣本 (b)推力軸承(51306) 圖4:樣本 2.3 基于控制系統(tǒng)的人機(jī)界面(HMI)最初的時(shí)候,我們所選擇的是可編程邏輯控制器(PLC)來作為控制系統(tǒng)??墒墙?jīng)過實(shí)驗(yàn),我們發(fā)現(xiàn)可編程邏輯控制器(PLC)無法獲得實(shí)時(shí)情況下的可靠結(jié)果,因?yàn)樵跀?shù)據(jù)析取之中會(huì)出現(xiàn)一定的延遲現(xiàn)象。因此,我們決定改用配備有人機(jī)界面的電腦來進(jìn)行實(shí)時(shí)控制并且可以讀取實(shí)驗(yàn)的狀態(tài),如圖5所示。 (a)人機(jī)界面的設(shè)計(jì)觸控面板 (b)主操作員控制面板圖5:摩擦和磨損試驗(yàn)機(jī)操作端的人機(jī)界面控制系統(tǒng)人們開發(fā)出了單獨(dú)短暫并且固定不變的顯示器用來提取相對(duì)可靠的摩擦和磨損的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),如圖4中所示。而這種人機(jī)界面能夠顯示更為可靠的有關(guān)負(fù)載、旋轉(zhuǎn)速度、摩擦力矩、測(cè)試距離、溫度和振動(dòng)方面的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。這種控制系統(tǒng)能夠同時(shí)處理不同的多功能測(cè)試儀(MPT),如圖5所示。 圖6:人機(jī)界面控制系統(tǒng)的兼容性3. 多功能試驗(yàn)機(jī)的校準(zhǔn)和測(cè)試3.1 推力軸承的測(cè)試我們使用了多功能測(cè)試儀(MPT)來對(duì)未經(jīng)過處理的和已經(jīng)經(jīng)過UNSM處理的推力滾珠軸承分別進(jìn)行了摩擦實(shí)驗(yàn)。而摩擦實(shí)驗(yàn)的結(jié)果告訴我們,摩擦系數(shù)減小了。趨勢(shì)對(duì)比的結(jié)果表明,使用多功能測(cè)試儀(MPT)在推力軸承上面進(jìn)行摩擦實(shí)驗(yàn)是完全可以進(jìn)行的。 圖7:推力軸承測(cè)試(1000牛)3.2 通過點(diǎn)對(duì)面的測(cè)試進(jìn)行校準(zhǔn)我們發(fā)現(xiàn),使用從CSM實(shí)驗(yàn)儀器和R&D接收到的摩擦數(shù)據(jù)來進(jìn)行多功能測(cè)試儀(MPT)的校準(zhǔn),實(shí)驗(yàn)條件是完全可以重復(fù)再現(xiàn)的。摩擦測(cè)試的初始條件我們?cè)O(shè)置為在旋轉(zhuǎn)速度為100rpm和50牛的負(fù)載條件下讀取的100個(gè)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),另外一種實(shí)驗(yàn)條件我們?cè)O(shè)置為在旋轉(zhuǎn)速度為60rpm和負(fù)載在10牛的條件下讀取的100個(gè)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。兩個(gè)摩擦結(jié)果的差異被認(rèn)為是可以歸因于不同的摩擦儀之間的精確度所造成的差異。 (a)R&D點(diǎn)對(duì)面的測(cè)試數(shù)據(jù) (b)CSM的對(duì)照?qǐng)D8:多功能試驗(yàn)機(jī)的點(diǎn)對(duì)面測(cè)試的數(shù)據(jù)圖7(a)中為多功能測(cè)試儀(MPT)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果與從CSM實(shí)驗(yàn)儀器和 R&D中獲得的實(shí)驗(yàn)結(jié)果來進(jìn)行相互的比較,其中,該摩擦系數(shù)是時(shí)間的函數(shù)。我們發(fā)現(xiàn),在穩(wěn)定的實(shí)驗(yàn)條件之下,兩個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果出現(xiàn)的平均差異為5%。圖7(b)是從CSM實(shí)驗(yàn)儀器和多功能測(cè)試儀(MPT)中獲得的實(shí)驗(yàn)結(jié)果之間的摩擦系數(shù)的相互對(duì)比,而該摩擦系數(shù)是距離的函數(shù),這兩種摩擦實(shí)驗(yàn)都是采用了油潤(rùn)滑的方法。從CSM實(shí)驗(yàn)儀器中獲得的摩擦系數(shù)結(jié)果約為0.11,而從多功能測(cè)試儀(MPT)中獲得的摩擦系數(shù)結(jié)果約為0.13。4、實(shí)驗(yàn)結(jié)論 多功能測(cè)試儀(MPT)被設(shè)計(jì)用于使用具有通用部件的單一框架測(cè)量和評(píng)估不同的測(cè)試類型的摩擦和磨損。小型的多功能測(cè)試儀(MPT)通過對(duì)兩種不同的測(cè)試類型,點(diǎn)對(duì)面的測(cè)試以及推力軸承的測(cè)試來分別進(jìn)行檢查。其中,進(jìn)行點(diǎn)對(duì)面的測(cè)試主要是出于校準(zhǔn)的目的。與 距離成函數(shù)關(guān)系的摩擦系數(shù)的數(shù)值是通過客戶組織的CSM實(shí)驗(yàn)儀器來確定的,與時(shí)間成函數(shù)關(guān)系的摩擦系數(shù)的數(shù)值是通過KOLAS來確定的。而進(jìn)行推力軸承測(cè)試的目的是使用之前對(duì)于UNSM的研究作為對(duì)照的基礎(chǔ)來核實(shí)MPT實(shí)驗(yàn)儀器的性能。所有的摩擦實(shí)驗(yàn)結(jié)果在誤差范圍內(nèi)都表現(xiàn)出了相對(duì)的穩(wěn)定性。這一實(shí)驗(yàn)的結(jié)果支持了小型MPT實(shí)驗(yàn)儀器可以成功用于進(jìn)行摩擦測(cè)試和磨損測(cè)試的研究結(jié)論。目前MPT實(shí)驗(yàn)儀器的專利還懸而未決,而中型和大型版本的研究工作還尚在開發(fā)建設(shè)當(dāng)中。參考文獻(xiàn)1. 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