定速式摩擦试验机操作规程

定速式摩擦试验机

操作规程

国家非金属矿制品质量监督检验中心

咸阳新益摩擦密封设备有限公司

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定速式摩擦试验机操作规程

一、概述

自从八十年代我国消化吸收日本HP －S 型定速式摩擦试验机生产出自己的D －MS 型定速式摩擦试验机后，该试验机一直做为摩擦材料行业的常规检验设备，为摩擦材料产品质量的控制和提高做出了巨大的贡献。但是在长期的生产、试验中也暴露出该试验机的一些缺陷，即数据采集、处理方法原始，准确度低、操作复杂，试验结果重现性差等问题。为了克服以上不足，减少试验误差，使操作更为合理、简单，质检中心在吸收国内外兄弟单位试验机优、缺点的基础上，利用现代传感技术，设计制造了改进型定速式摩擦试验机（XD －MSM ）。

⒈组成

XD －MSM 型试验机由三部分组成，即主机、强电控制柜、计算机测控系统。计算机测控系统包括摩擦力、转数、温度检测和主电机、电加热、风机、水阀的控制等。系统采用国产名牌计算机，配置为CPU1.8g/40G/128M/3D 鼠标，含光驱、声卡等多媒体系统。数据采集与控制采用进口和自行开发的数据测控卡，使系统具有无干扰、扩展力强、性能稳定等优点，WINDOWS98平台下，采用可视化编程软件开发，软件的人机操作面友好，画面直观、大方、数据显示清晰明了。强电控制柜下部安装电气控制器件，上部安装有摩擦力放大器、温度变送器、数据传感器和仪表信号处理端子板。端子板上的线缆直接连到计算机，传感器信号经端子板将信号调理后送计算机。计算机通过检测传感器信号，计算出当前摩擦系数、转数和温度，并根据当前试验设定温度来控制冷却和加温。当目前温度高于试验设定温度时，计算机会自动开启风机并陆续开启水阀制冷。当盘温低于设定温度时，计算机会关闭风机和水阀，打开电加热陆续升温。实验过程结束时，经确认，计算机即自动将试验数据写入数据库，以备日后查询调用。

⒉主要功能：

该试验机可用于测量汽车用制动器衬片（刹车片）、汽车用离合器面片，石油钻机刹车块及各种工业用机械摩擦片、摩托车制动片等非金属摩擦材料的摩擦系数（μ）和磨损率（v ）。完全满足以下标准的试验方法要求：

GB5763－1998 汽车用制动器衬片

GB/T5764－1998 汽车用离合器面片

GB/T11834－2000 工业机械用石棉摩擦片

SY/T5023－1994 石油钻机用刹车块（试验机需改造）

二、试验机原理：

⒈摩擦系数

μ＝N f ………………………………⑴

其中：f ——摩擦力

N ——正压力 定值1225N

图1

如图1所示，摩擦力在试验过程中随着温度及摩擦面的的情况而随时变化，在0～2500转时，温度尚不稳定，因此，f 取后半平均摩擦力，即从2500转至5000转的平均摩擦力f 。同时计算出0～5000转的全平均摩擦力f m ，以便后面算磨损率时用。

因此，摩擦系数：μ＝N f

⒉磨损率：

V ＝m f d d n R 21

21-A ??π

R ——试片中心到旋转同中心的距离0.15m ；

n ——试验时磨盘总转数5000转；

A ——试片磨损面的总面积，2×2.05×2.5mm ；

d 1——试验前试片的平均厚度，cm ；（千分尺测量）

d 2——试验后试片的平均厚度，cm ；（千分尺测量）

f m ——总平均摩擦力。

⒊试验机如何实现：

以XD －MSM 型试验机说明：

图2

3

a ．正压力的加载:

杠杆61∶610＝1∶10，每加载1kg 砝码，试片受到的压力是10kg ，做刹车片时加3×2.5＋1.25＝8.75kg ，受到的压力是87.5kg 。加载轴，样品夹具等自重：367.5N ，则样品受到的压力为：87.5×9.8＋367.5＝1225，压强：1225/2×25×25＝0.98MPa 。

当做离合器片时，加1个2.5kg 的砝码，试样受压2.5×10×9.8＋367.5＝245＋367.5＝612.5，试片受压强：612.5/2×25×25＝0.49MPa 。

b ．摩擦力的测量：

D －MS 型试验机是通过弹簧的拉伸，通过拉伸量计算出其拉力，再人工计算平均值而测定摩擦力的。

XD －MSM 型则是采用了力传感器，计算机自动采集数据，自动计算平均值而测定摩擦力。测试精度：1N 。

c ．磨损体积及磨损率的测量：

按照标准要求，样品取出后，人工用千分尺测量试片体积（厚度）变化，厚度输入计算机后，计算机按照磨损体积公式自动计算磨损率。

d ．温度的测量与控制：

采用传统的表面温度计（E 型）进行磨盘温度测量，通过转化，计算机绘制温度曲线图。温度控制采用PLC 控制，利用电磁阀的开关来控制磨盘温度控制精度±10℃。

e ．转数测量：

采用接近开关测量转数，测量精度1转。

三、试验操作步骤：

⒈样品要求：

样品为25.002.0+-×25.002.0+-×

5.0～7.0±0.1mm 的样块两片，表面不能粘有油污等其它杂质。⒉试验前准备工作：

a ．试验前将磨盘表面擦拭干净，可以让试验机空转，用P240砂纸打磨磨盘表面，再用丙酮擦干净。

b ．试验室应备有：千分尺、纯棉线手套，活搬手，样品冷却金属板等。

⒊操作步骤：

a ．打开试验机主电源，启动计算机，等待WINDOWS98系统启动完毕，此时WIINDOWS 桌面上会出现摩擦试验仪图标。

b ．用鼠标左键双击屏上的试验仪图标，自动进入系统第一个画面，显示开发日期等，击一下画面进入试片选择画面。

c ．对画面中的每一项进行认真选择，在画面上部可以根据您所试验的样品选择对应的“汽车用制动器衬片”、“汽车用离合器面片”、“工业机械用石棉摩擦片”及其类别。中间及下面部位分别选：“标准试验”、“正常试验”、“每个试验温度段存盘”，确认以上选择无误，然后单击“确定”。

d ．确定后进入下一画面，首先查看一下试验室内的实际温度（试验室应配置一个温湿度指示计），然后在室温输入栏内通过增（▲）或减（▼）调整到和试验室相同的温度，然后再“确定”。

e ．这一画面上显示的是试验参数，其中对偶材质即为在用磨擦盘的硬度（一般每一个磨盘上都打印着其硬度值），将此值调整为与在用磨盘硬度相同的值，通过键盘在白空格中输入贵单位名称、产品材质、规格型号等实际内容，样品编号栏内输入自己的试验编号如05－008（05年第8个样），再按“确定”。

f ．按此“确定”后进入系统画面，上方为摩擦系数和磨盘温度曲线图框，下方为试验机模拟图片，首先查看温度显示是否和室温一致，如相差大，则将鼠标移到此处，当出现人的手形时，击一下左键，则出现一个“您是否校验温度传感器，确认后温度传感器将此时的温度置为室温”的提示，选择“是”，则温度测量系统自动校准到室温（此时磨擦盘温度和室温一致），反复两次，只要和设定的室温相差不超过5℃即可；再查看模拟图片上的摩擦力显示值，此时的显示值应在±3.0N 内，如超差，可将鼠标移近摩擦力显示值，当出现人手形时，击左键则出现：“您是否接受校验张力传感器，确认后张力传感器将此时的张力量置零”的提示，选择“是”，则计算机系统自动将摩擦力调整到0，反复多次，直到显示值在±3.0N 。此时表明试验机零点（基点）已调整好。

g ．将磨好的试样（25.002.0+-×25.002.0+-×

5.0～7.0±0.1mm ）做好左、右标记后放入试验机主机的样盒内，调整杠杆到水平位置，并确认样品已装好。

h ．单击画面上的“试片初磨”，则出现“张力试验机开始前请将当前样品磨合3000转……”的提示，选择“是”，试验机转动，同时在画面顶上出现瞬间摩擦系数、温度、转数值，曲线中的蓝线表示摩擦系数，红线表示温度；同时检查试验机冷击水阀是否打开，排水是否通畅，试验机将自动在100±10℃下对样品进行磨合。3000转完成后，试验机停止转动，抬起杠杆，取出试样，看其与磨盘的接触面是否达到95%以上，如没有达到，可用300目的细砂纸打磨试样，然后将样品装上，再选择是，继续初磨，直到试样接触面达到95%以上后，选择画面中的“否”。

i ．单击“试验设定”，回到室温输入的画面，单击实验前试片厚度输入栏中的1#框，对两个样品按以下图示要求用千分尺测量厚度后，并用键盘在英语输入法下输入样品厚度，此时切记左右样品及装入样盒的方向不能变化，样品厚度测量点如图3所示，厚度输入完后，确认无误，单击“确定”。

图

3

j．将样品装入试样支架内，再次检查一遍实验条件中的各项，确认无差错后，单击“确定”，再点击“试片初磨”，出现对话框后此时已不需初磨，点击“否”后，再点击“开始试验”，试验机开始运转，并进行100℃下5000转的摩擦试验，5000转后则自动停机。

k．此时画面出现“张力试验停止，请输入当前试片厚度”的对话框，单击“确定”，从试验机中取出样品，单击实验后试片厚度的1#数据框，用千分尺测量试片对应点的厚度，并用键盘输入到计算机内（英语输入法），确认10个点厚度测量没问题后，单击确定，画面上出现“试验后试片厚度为……”的字样，再次确认，如有错，点击“否”予以修改，如无错，点击“是”予以确认，此时试验机右侧则出现计算机自动计算出的该温度试样的全摩擦力（全平均摩擦力f m）、后摩擦力（f）、摩擦系数（μ）、磨损率（v）等值。

l．装上样品，点击“开始试验”，试验机则进行下一温度段（150℃）的摩擦试验，重复第i部的操作，直到做到最高温度段的摩擦试验；根据试验提示，进一步完成降温段（1500转）的摩擦试验，计算机自动计算各降温段的摩擦系数。直到出现“试验结束，请输入试验过程记录数据”的画面。

m．单击“确定”，画面出现可输入的试验综合记录框，试验员可根据试验中出现实际情况，如样品200℃时膨胀、尖叫或中途停电、停水等试验中看到的现象用键盘敲入该记录框内，然后单击“确定”（此处一定要单击“确定”，否则会丢失数据）；本条操作也可不键入任何文字而单击“确定”。

n．画面出现打印设定，请根据情况选择，试验数据和曲线全打印，16K、是、新款版式，彩色打印，中文打印等项目，然后“确定”，打印机则自动打印出该次试验数据。

o．此时画面上有“查询记录”，单击其，则文件夹中按年、月、日排列了以往的试验记录，选择最后一个试验，单击“调出该记录”“预览”则可以在显示屏上看到末次试验的记录；单击“返回”，如果您想再打印一份试验记录，则“打印”；如不想，则单击“退出”，系统回到有试验机图形的画面，单击“退出系统”“是”，则系统回到原WINDOWS 桌面，等待您下一样品的试验开始。

p．每次试验过程中，随时点击“退出系统”“是”后，试验机都回到WINDOWS桌面；如果试验过程中突然停电，重新进入试验系统，则会出现“系统内有未结束的试验，继续做吗？”选择“否”则从头重新做起，选择“是”，则出现“张力试验停顿过，请……”的对话框，选择“确定”，重新量取试验后试片厚度，并输入计算机内，试验机则自动接着停电时的温度段进行试验，直到试验结束。

q．试验完成后，点击“开始”，选择“关闭系统”。菜单中选择“关闭计算机”确认“是”后，计算机自动关闭，然后关闭控制柜上的开关，关闭主电源和水阀。

四、其它：

⒈摩擦盘的磨损用百分表测量，若其表面的磨损深度大于0.2mm时，必须重新修磨或更换新盘。摩擦盘轴向跳动小于或等天0.08mm，每次试验前后均要用P240刚玉砂布及金想砂纸处理其表面，使之保持光洁，并用洁净软布擦净。

⒉热电偶测温装置的安装位置按照GB5763－1998标准规定进行。

图4