摩擦试验机

摩擦试验机，Rub Tester，别名：墨层磨擦试验机、纸张耐磨测试仪、墨层牢度刮擦试验仪、油墨耐磨仪、印刷品磨擦试验机、油墨耐磨性试验机、纸张纸带摩擦试验仪。

简介

目前，橡胶/金属配副组成的液体输送设备在原油开采、矿山钻探中应用广泛，如潜油螺杆泵中的金属转子与橡胶定子的配副、螺杆混输泵的橡胶衬套与金属螺杆的配副等。在实际运行过程中，橡胶衬套材料不仅受到金属配副和液体介质（如原油、矿浆等）中固体颗粒的挤压与剪切造成材料的流失，而且还受到液体介质本身的溶胀腐蚀，致使橡胶材料的使役性能大大降低。橡胶/金属配副刚开始投入使用时，为了保证输送设备的容积效率，橡胶与金属配副之间一般为过盈配合，过盈量一般为0.4～0.8mm。当运行一段时间后，固体颗粒的参与以及金属转子的挤压与剪切，橡胶发生磨损，橡胶与金属配副之间的过盈量就会减小。橡胶与金属的配合随着磨损的进程逐渐由过盈配合向间隙配合过渡，致使输送设备的容积效率降低。当橡胶与金属之间存在间隙时，液体介质将携带固体颗粒对橡胶表面进行切削造成材料磨损。当橡胶磨损达到一定程度，液体介质输送设备的排量达不到使用要求时，即意味着设备报废。

因此，橡胶在运行过程中从过盈配合到间隙配合中的磨损失效问题，直接关系到液体介质输送设备的使用寿命，是原油开采、矿山钻探等领域关心的问题。提高橡胶摩擦元件的耐磨性和液体介质输送设备的使用寿命、优选橡胶摩擦元件和掌握摩擦磨损机制，成为液体介质输送设备设计的重中之重。

为此，必须选用与实际工况相符的摩擦磨损试验机对橡胶材料进行相应的摩擦磨损测试。目前常规的摩擦磨损试验机有很多，大部分都是针对金属材料摩擦元件设计和制造的，而且无法实现橡胶块与金属摩擦环之间在不同磨损间隙下的摩擦。

磨损间隙调整式环块摩擦试验机

试验机总体结构

该磨损间隙调整式环块摩擦磨损试验机包括试验机构、加载机构、动力与传动机构以及数据采集模块，其原理图如图1所示。

试验机构采用由金属摩擦环与橡胶试块构成的线接触摩擦副，金属摩擦环通过紧定螺钉和紧固压板安装在主轴的端部，实现金属摩擦环的固定。根据具体试验要求，可以更换不同尺寸的金属摩擦环进行试验。

橡胶试块固定在夹具的卡槽里，其尺寸为40mm × 25mm × 6mm。金属摩擦环与橡胶之间可实现干摩擦和液体介质（可含固体颗粒）润滑下的摩擦磨损试验。对于含固体颗粒的黏稠液体介质，金属摩擦环在转动时，表面粘附液体介质，实现金属摩擦环与橡胶试块在液体润滑下的摩擦磨损试验。当摩擦环与橡胶之间为间隙配合时，液体介质中固体颗粒将切削橡胶表面，实现橡胶试块的磨损。加载机构包括调整杆、带有标尺的手柄，与手柄的标尺相匹配的微调刻度盘，设置在剖分结构的料箱上的固定座，带有夹具的导向座和导轨等件。

橡胶试块固定在夹具的卡槽内，随导向座沿固定在料箱内的导轨轴向移动，夹具通过调整杆与料筒连在一起。手柄固接在调整杆顶端，微调刻度盘组装在固定座上，微调刻度盘的表面贴有环形刻度尺，微调刻度盘在固定座上绕调整杆轴线周向转动，以调整手柄的标尺正对微调刻度盘上的环形刻度尺零刻线的位置。环形刻度尺每一小格精度为0.1mm，量程为1mm。调整杆的螺柱段与料箱的螺纹孔相配合形成螺旋配副，螺柱段的螺纹螺距为1mm，导程为1mm，调整杆底端的连杆段与导向座连接在一起。转动调整杆顶端的手柄，调整杆沿轴向移动，带动导向座一起沿导轨轴向移动，使橡胶试块与摩擦环之间压紧或脱离，并通过固定装置对调整杆进行固定，从而实现对试块的垂直加载或调整橡胶试块与摩擦环之间的间隙。即通过反向旋转手柄，调整杆沿轴向移动，带动导向座一起沿导轨轴向上移，使橡胶试块与摩擦环之间脱离，实现调整摩擦环与橡胶试块的间隙，然后通过固定装置对调整杆进行固定。

正向旋转，调整杆沿轴向移动，带动导向座一起沿导轨轴向下移，使橡胶试块与试环之间压紧，实现对试块的垂直加载，然后通过固定装置对调整杆进行固定，在小变形条件下，所加载荷大小与橡胶的压缩量成正比，通过压缩量可反求载荷大小。

动力与传动机构包括通过联轴器连接在同一轴心线上的组装在主轴箱中的主轴、固定有扭矩传感器的传动轴和伺服电机的输出轴。金属圆环安装在主轴的端部，随着电机轴的旋转带动金属摩擦环旋转，主轴装在主轴箱中，并用轴承端盖和机械密封分别进行密封，其中固定试环的主轴端利用机械密封与料箱壁封装，有效地防止了料箱中液体介质的泄漏，近而保证了金属摩擦环的工作精度。数据采集模块包括扭矩传感器和扭矩测量仪，通过扭矩测量仪和橡胶的压缩量可以获得扭矩值和压力值。

试验机的工作原理

将含固体颗粒的液体介质充入料筒内指定刻度线，橡胶试块与金属圆环在不加载下接触，微调刻度盘的零刻线调整到与手柄的零刻线对齐。正向旋转手柄，可以对橡胶试块垂直加载进行试验。反向旋转手柄，可以调整试块与圆环间隙进行试验。通过电机驱动主轴旋转进而带动试环旋转，实现试验的主运动。通过数据采集模块求得正压力和摩擦力，摩擦力与正压力的比值大小为摩擦因数，即μ=F/N。试验机的磨损量可由试验前后样品的质量差值获得。工作原理如图2所示。

主要分类

摩擦试验机由于测试适用范围不同，可分类：

1、油墨摩擦、耐磨测试仪：主要用于印刷品行业墨层耐磨性检测。

2、摩擦磨损试验机：主要用于材料的摩擦、磨损耗检测。

试样及其制备

试样尺寸

每次测量一般需要二个8cmX20cm的试样。如果样品较厚或刚性较大，固定到滑块上必须用双面胶带时，一个试样的尺寸应与滑块底面尺寸（63mmX63mm）一样。

试样的裁取

试样应在样品整个宽度或圆周（管膜时）均匀裁取。

试样的面和方向

如样品的正反面或不同方向的摩擦性质不同，应分别进行试验。通常，试样的长度方向（即试验方向）应平行干样品的纵向（机械加工方向）。

对试样和试验表面的要求