Page 39 - 《摩擦学学报》2021年第6期

824 摩 擦 学 学 报 第 41 卷

圆环，接触表面均采用平面磨床处理且R ≤0.4 μm，硬 验销的要求，将上试验件加工成试验块，并设计一款
a
度为386 HB. 因其滑动轴承壁厚不满足试验设备对试 上试验件夹具放置上试验件，如图2所示.

2×45°
3.2
Φ4.8
6 23±0.05 5 5 3 4.3
Φ54 +0.087 38+0.025 Φ4 3 3 15 12 6
1.6 5 5 1.5 5.5 5.5
11
Φ11
2.5
5.5 Φ4.8
Φ0.015 A
0.8 2×Φ3.2 6
0.4 5.5 Unit: mm
A
10
(a) Testing equipment (b) Lower ring, upper test block and fixture
Fig. 2 Machining dimensions of test equipment and test piece
图 2 试验设备及试验件加工尺寸

1.2 试验方法 件，不间断预设50%和70%的试验工况条件各5 min进
我国最先进的150HB军用大功率柴油机输出功 行磨合，确保上下试验件摩擦面充分接触保证试验时
[27]
率已达到1 103 kW，单缸爆发压力为18~25 MPa，转速 长 . 磨合结束调到试验值，设置试验时间为50 min；
为2 200~2 450 r/min. 为研究该三种滑动轴承铜合金 (3)通过传感器设备，计算机每十秒钟获得1次摩擦力
材料的干摩擦磨损性能，考虑到台架试验成本高和周 矩、摩擦系数、摩擦力和速度的数值信息；(4)待试验时
期长的问题，采用销-盘的方式进行摩擦磨损试验，因 间结束，试验自动停止，取下试验件，重复(1)中步骤，
实际滑动轴承与试验件在尺寸大小和接触面积等方 铜合金试验件重量记为m ，并妥善保存；(5)用扫描电
h
面的差别，将实际工况进行一定比例缩小，并结合试 镜和能谱仪分析形貌和成分.
[28]
验设备在满足试验正常进行的实际情况下对载荷和 根据Aachard磨损定律，磨损率计算公式 为
转速进行选取. 试验在室温和干摩擦条件下进行，试 ∆W m q −m h
K w = = S
验方案列于表3中，载荷选取为18、36、72和108 N，转 ρFs ρF2πRnt
速选取为50、100、150和200 r/min，转换成线速度为 式中：ΔW磨损前后质量之差(mg)，ΔW=m −m ，ρ密度
h
q
0.12、0.24、0.36和0.48 m/s，每组试验重复3次取平均 (单位kg/m )，F法向作用力(单位N)，R旋转半径(单位
3
值，试验时间为60 min. m)，n旋转速度(单位m/s)，t摩擦试验时间(单位min)

表 3 试验参数
Table 3 Experimental parameters 2 结果与讨论

Material Load/N Speed/(m/s)
2.1 摩擦系数
18, 36, 72, 108 0.36
Sn7-0.2 图3(a)和(b)分别为磨合10 min后，随载荷和转速
72 0.12, 0.24, 0.36, 0.48
18, 36, 72, 108 0.36 增大，QSn7-0.2、CuZn31Si1和Cu9Ni6Sn平均摩擦系数
CuZn31Si1
72 0.12, 0.24, 0.36, 0.48
的变化规律图. 图3(a)为载荷对QSn7-0.2、CuZn31Si1
18, 36, 72, 108 0.36
Cu9Ni6Sn
72 0.12, 0.24, 0.36, 0.48 和Cu9Ni6Sn平均摩擦系数的影响规律. 从图3(a)中可
知，当载荷增大，QSn7-0.2的平均摩擦系数先增大后
试验步骤如下：(1)材料的清洗、烘干和称重：将上 小幅度减小，在18 N时取得最小摩擦系数0.34，36 N时
述加工的铜合金试验件和试验圆环分开在超声波清 摩擦系数为0.47，载荷为72 N摩擦系数最大为0.67，而
洗机中清洗，随后放置于鼓风干燥箱中烘干，各设时 108 N时摩擦系数下降至0.64；当载荷增大时，CuZn31Si1
30 min. 对清理好的铜合金试验件进行称重，精度可达 的平均摩擦系数逐渐增大，摩擦系数在18 N时取得最
0.000 1g，重复测量5次取平均值，记为m ；(2)安装试验 小值0.31，36 N时摩擦系数为0.40，72 N时摩擦系数为
q