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气动系统有着简单、环保、价廉等优点,在工业自动化生产中得到越来越广泛的应用,叶片式气动马达是气动系统中一种典型的执行元件,目前广泛应用于风动工具、高速旋转机械及矿山机械等。但是,气动马达的运行往往会受到下列故障的限制:叶片磨损、前后端盖磨损、定子内孔纵向波浪槽、叶片卡死或折断。由于运行过程中叶片顶端时刻紧贴定子进行运动,所以叶片磨损是最为常见的一种故障,对叶片-定子摩擦副的摩擦磨损进行研究十分必要。 本文以0.25t气动葫芦中气动马达叶片-定子摩擦副为研究对象,采用摩擦磨损试验的研究方法,对叶片-定子摩擦副的摩擦学特性及其影响因素分析进行了相关研究,完成的研究工作主要包括以下几个方面:(1)根据马达的工况参数对叶片的动力学、接触力学进行了分析,为后续摩擦学特性的研究奠定基础;(2)以 MMW-1万能摩擦磨损试验机为平台,结合叶片-定子摩擦副相对运动的特点,合理设计了试验夹具,保证试验中试样的运动方式和受力与实际工况想吻合;(3)根据析因设计方法进行摩擦磨损试验。以载荷、材料、转速为试验参数,载荷设定为24.15N、37.95N、51.75N、65.55N,材料选取 PTFE、PA1010、环氧板,转速设定为200r/min、260r/min、320r/min、380r/min。试验结果表明,PTFE材料摩擦系数为0.2~0.6,PA1010材料摩擦系数为0.2~0.25,环氧板材料为0.26~0.76。PA1010相对磨损量最大,PTFE没发生质量损失。当载荷变大或转速变大时,PTFE材料的磨损机理从犁沟磨损转变为粘着磨损, PA1010磨损机理没有明显变化,仍以犁沟磨损为主,载荷加大时犁沟效应作用更明显,环氧板磨损机理主要以第三体磨粒磨损为主;(4)利用析因设计方法探讨了各因素对叶片-定子摩擦副摩擦学特性的影响,建立了摩擦系数、相对磨损量的线性回归模型。结果表明,摩擦系数的影响因素主要是材料种类、载荷,磨损量的影响因素主要是材料种类。转速对 PTFE摩擦系数影响最大,对 PA1010影响最小;对 PA1010相对磨损量的影响最大,对 PTFE几乎无影响。载荷对环氧板摩擦系数影响最大,对PA1010影响最小;对 PA1010相对磨损量的影响最大,对 PTFE影响最小。综合考虑,在本文试验条件下,PTFE材料性能最优,适宜在相对轻载低速、轻载高速或重载低速工况下工作。 研究结果对叶片马达使用寿命和稳定性的提高提供了一定的理论基础,同时,本文的试验方法和手段对回转类运动摩擦副的研究起到指导作用。