基于ARM微处理器的气动变载荷摩擦磨损试验机测控系统

针对不同固体材料在不同条件下的摩擦磨损实验要求,设计了一种基于ARM微处理器的气动变载荷摩擦磨损试验机测控系统。采用气动加载方式,加载形式包括正弦波、方波、锯齿波、三角波、随机波等。气动加载采用Fuzzy-PID闭环控制,提高了动态加载性能。可通过测量实验中的摩擦力、摩擦系数、磨损量、温度、振动等参数来研究变载荷对材料摩擦磨损性能的影响。最后对A3钢材料的摩擦磨损性能进行试验,证明该试验机性能稳定,测控系统准确可靠。

15#航空液压油的摩擦磨损性能研究

15#航空液压油是航空领域广泛应用的1种特定型号的液压油.本文中使用MCR302流变仪测量了该液压油的黏温曲线,并选用GCr15钢球通过四球摩擦磨损试验机采用单因素变量法研究了不同载荷、温度和转速对摩擦磨损的影响.同时,使用光学显微镜、白光三维表面形貌仪、扫描电子显微镜和X射线光电子能谱分析仪对钢球表面的磨斑进行微观观察,并分析其磨损机理.试验结果显示,在不同载荷下,摩擦系数相对稳定,但随着载荷的增加,磨斑直径(WSD)逐渐增大,磨损程度变得更严重.随着温度的增加,摩擦系数较为稳定,但液压油的黏度逐渐减小,导致无法形成有效的摩擦反应膜,使磨损现象变得更加显著,尤其在75~100℃范围内,磨斑直径的增长速率最为显著,增加了约60%.随着转速的提高,摩擦系数首先保持不变,然后逐渐减小,而磨损率逐渐降低.润滑状态逐渐从边界润滑过渡到混合润滑和流体动压润滑.

重载荷往复式摩擦磨损试验机

重载荷往复式摩擦磨损试验机可以分析材料在重载荷条件下的摩擦磨损性能。基于现代测试技术设计了试验机智能测试系统,并建立了动态摩擦力数学模型进行数据处理。试验表明:该试验机可实现实时测量和存储载荷、温度、摩擦力、磨损量等,并通过表格或图像的形式显示,测量结果稳定真实,重复性好,精确度高。

基于虚拟仪器技术的多功能摩擦磨损试验机的研制

摩擦磨损试验机是摩擦学研究必不可少的重要试验工具,但目前大多摩擦磨损试验机功能简单、工况参数不可控或可控性不好。阐述多功能摩擦磨损试验机的研制和其主要功能特点。试验机采用交流伺服技术直接驱动,速度闭环可控;静载荷通过压缩加载弹簧实现,使用可控激振器进行动载荷加载,加载操作简单易控;由润滑油泵控制润滑液的添加。这些参数由计算机实现自动控制,能很好地模拟实际工况。测控系统软件在虚拟仪器技术基础上采用Lab-VIEW平台开发,实现对数据的自动实时采集、处理和结果显示等功能。试验证明该试验机能很好地模拟实际工况,满足多种摩擦学研究需要。

变载荷对45钢摩擦副摩擦磨损性能的影响

针对实际工况中,45钢是在有润滑的状态下工作,且所受的载荷是变化的情况,课题组在自行改装的MMS-2A型多功能摩擦磨损试验机上采用环-块接触摩擦方式进行了实验,研究了在油润滑状态下变载荷对45钢摩擦副摩擦磨损性能的影响,与干摩擦条件下的磨损性能进行对比;并对45钢磨损表面进行了观察。结果表明:干摩擦和油润滑状态下的45钢摩擦副的摩擦因数呈现不同的变化趋势;油润滑条件下的磨损量比干摩擦条件下的磨损量要小很多;在油润滑条件下,45钢的磨损机理主要表现为磨粒磨损和疲劳剥落。研究验证了油润滑的存在有助于改善材料的耐磨性。

变载荷下SiC多孔陶瓷的摩擦磨损性能研究

在改进后的MMS-2A微机控制摩擦磨损试验机上研究变载荷下SiC多孔陶瓷的摩擦磨损性能,通过变载荷和静载荷试验对比分析变载荷对摩擦因数的影响及变载荷下多孔陶瓷的磨损机制。结果表明,变载荷下随着载荷增大SiC多孔陶瓷摩擦因数减小,SiC多孔陶瓷的磨损机制为脆性断裂和磨粒磨损。建立多孔陶瓷和45#钢的环-块摩擦副几何模型,运用有限元分析软件ANASYS Workbench仿真分析变载荷对接触应力的影响。结果表明,SiC多孔陶瓷的接触应力分布不均匀,并且接触应力呈现环-块接触的垂直轴线区域大、两侧小的状态,其中最大接触应力出现在与块接触区域,环和块的最大接触应力位置错开一定的距离。

摩擦磨损试验机的修复及其试验的研究开发

天津钢管公司由美国引进的摩擦磨损试验机所存在着计算机载荷不稳定、零点漂移、死机、扭矩值漂移、温度值超差1%等问题,论述了解决上述问题采取的措施和摩擦磨损试验方法、标准的选用,为油管新产品的开发研制奠定了基础。

无模型控制在气动变载荷加载系统中的应用

针对气动加载系统压力跟踪控制中强非线性、强耦合性、模型不精确性等问题,提出一种无模型自适应控制(model-free adaptive controller,MFAC)器,该控制器结构简单、参数少、不需要被控系统的数学模型,是一种低成本的控制器。其中的伪偏导数估计算法仅需利用受控系统的输入输出数据来估计伪偏导数,使该算法具有更强的灵活性和一般性。然后在三种典型的输入信号下与经典PID控制进行仿真比较,并在气动变载荷摩擦磨损试验机试验平台上进行了试验验证,仿真和试验结果表明,无模型自适应控制器具有非常强的适应性和鲁棒性,而且在工程上易于实现。

H13钢激光相变硬化的组织与性能试验研究

为提高H13热锻模具的耐磨性能和耐腐蚀性能,利用激光相变硬化技术对H13钢进行处理,采用XRD衍射仪、光学显微镜、扫描电镜、显微硬度仪、电化学工作站及高温摩擦磨损试验机对其相结构、显微硬度、耐腐蚀性及耐高温磨损性能进行测试。硬化层由针状马氏体、板条马氏体和碳化物组成,硬化深度为0.71 mm,显微硬度约为750 HV0.3。在脱模剂溶液中,硬化层的自腐蚀电流密度比基材小一个数量级。硬化层高温磨损的质量为基材的7%,磨损机理以黏着磨损为主,同时伴有磨粒磨损和氧化磨损。

变载荷下摩擦磨损在线监测与磨损机理分析

选用阶梯加载、短时高载及有阻尼简谐激励动载(DHE)等加载方式,研究加载方式对球-盘配副的摩擦磨损的影响.采用测力传感器、在线可视铁谱传感器(OLVF)分别实现摩擦磨损实时监测,并分析盘试样磨损特征.与静载荷相比的结果显示:a.阶梯载荷可以减小磨合期的局部高磨损峰值;b.短时高载时,摩擦系数摩擦系数μ及百分覆盖面积比IIPCA结果显示球-盘配副有一定的承载能力,但加载时间超过60s后,磨损显著增加;c.在DHE载荷下,容易造成μ陡升.磨痕形貌分析表明:过载条件下,恒载和阶梯载荷造成的磨损以表面材料塑性流动为主,DHE载荷易造成表面疲劳;因此,球-盘配副能够承受一定的短时高载荷,阶梯载荷有利于改善配副的摩擦学性能,而DHE载荷对配副的损伤最大.

线性/非线性自抗扰切换控制在变载荷气动加载系统中的应用

针对气动加载系统压力跟踪控制中强非线性、强耦合性、模型不精确性等问题,提出一种线性/非线性自抗扰切换控制器,该控制器结合了线性自抗扰控制器参数整定简便、理论分析简单和非线性自抗扰控制器跟踪精度高、响应快的优点,设计线性/非线性切换扩张状态观测器对系统的耦合项以及不同幅值的扰动等不确定项进行估计,并采用切换状态误差反馈控制律给予实时主动补偿,进而实现系统加载压力的实时控制,并完成了线性/非线性切换扩张状态观测器的收敛性证明。最后,在气动变载荷摩擦磨损试验机试验平台上进行试验验证,与线性自抗扰和非线性自抗扰进行对比,试验结果表明,改进的控制器具有抗干扰性强、跟踪精度高、应用性强等特点。

基于数据驱动的气动加载系统在线建模方法

气动加载系统具有严重非线性和参数不确定性,很难用精确的数学模型来描述,而在系统运行过程中,存在大量的输入输出数据,因此,提出一种基于数据驱动的气动加载系统在线建模方法。离线辨识阶段,基于Takagi-Sugeno模糊模型,采用减法聚类和模糊c-均值相结合的模糊聚类算法从输入输出样本数据中提取模糊规则,然后利用递推最小二乘法对后件参数进行辨识,得到离线模型;在线调参阶段,采用最小均方差算法在线修正模型线性参数,得到在线模型。基于VC++6.0软件开发平台,设计了在线建模程序,在气动变载荷摩擦磨损试验机上进行了实验研究。实验结果表明:该模型具有较高的辨识精度、较理想的泛化能力和跟踪能力,为建立气动加载系统的数学模型提供了一条新途径,同时也为气动加载系统的智能控制奠定了基础。