CN101017129A - 多功能微摩擦磨损试验机 - Google Patents

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Abstract

一种多功能微摩擦磨损试验机，由驱动装置，与驱动装置相连的运动装置，设在运动装置上方的加载及测量装置和连接加载及测量装置的升降台构成。用悬臂弹性板和连杆铰接驱动装置和运动装置，在连杆的推动下使滑台(或转动台)产生微小振幅的往复直线运动(或扭动)形式的微动磨损，振幅恒定，误差小；采用电动机直接带动连杆推动滑台(或转动台)的机械式驱动方式产生较大振幅的往复直线运动(或扭动)形式的磨损，驱动力大，且稳定；通过调节偏心体中的连杆铰接位置，可以实现不同振幅的往复直线运动(或扭动)形式，能满足各种实验工况要求。运动机构布置合理，可以快速切换满足实验要求，加载更平稳、迅速。

Description

多功能微摩擦磨损试验机
技术领域
本发明涉及一种试验机，尤其是多功能微摩擦磨损试验机。
背景技术
两相互接触的物体，在外力P作用下发生相对运动或有相对运动的趋势时，接触面上产生的切向阻力F称为摩擦力，这种阻抗现象称为摩擦。按运动副的运动形式可以分为滑动摩擦和滚动摩擦，在实验室中，研究滑动摩擦的形式主要有环一块式、销-盘式、端面对摩形式、微动磨损形式等。微动磨损的试验机，是在两接触面间产生小振幅相对滑动，产生小振幅滑动主要包括机械驱动、流体驱动和电磁驱动等三种方式。机械驱动可利用凸轮、杠杆、非平衡转动或微动副之一的弹性伸缩等。杠杆、凸轮等可在较大振幅下工作，负载也可在任意范围内变动，但频率一般不超过50Hz。试样的弹性伸缩方式由于受材料弹性极限限制，只能在较低的振幅下工作，其频率范围则取决于驱动源。电磁方法一般采用电磁振动或利用功能材料产生振动，可以在高频率下工作，但这类设备只能在小负荷下工作。采用电液伺服驱动方法，它具有驱动力大，振幅、频率变动范围广，易于利用计算机程序控制和测量等优点，但技术较复杂，费用较高，设备体积也较大。
针对上述磨损形式，已经有很多种试验机，如M2000摩擦磨损试验机、立式万能磨损试验机、销一盘摩擦磨损试验机、CETR实验机等，这些试验机多为单一磨损形式的试验机，CETR实验机可以实验不同振幅的往复直线运动和转动形式，但不能实验扭动运动形式，将不同振幅的往复直线运动和扭动相结合的多功能摩擦磨损实验机，目前国内外还没有。
发明内容
本发明的目的是针对已有技术存在的问题，提供一种能完成大振幅往复直线运动、微振幅往复直线运动、大角度扭动、微小角度扭动的多种磨损运动形式结合的多功能微摩擦磨损试验机。
为实现上述目的，本发明的解决方案是：它由驱动装置，与驱动装置相连的运动装置，设在运动装置上方的加载及测量装置和连接加载及测量装置的升降台构成。
所述的驱动装置由设在底板上的电机支架、安设在电机支架上的步进电机和偏心体构成，偏心体与步进电机相连，偏心体下端设有与其铰接在一起的连杆；所述的运动装置由设在底板上的滑座和与其相配合的滑台构成；所述的运动装置由设在底板上的支座和与其相配合的转动台构成；所述的加载及测量装置包括控制台，控制台下设有与传感器相连的联接块，联接块与控制台之间设有滑轨，并设有定位装置，定位装置由步进电机和与联接块相连接的丝杠构成；所述的升降台包括设在底板上的固定架，固定架侧面设有提供加载及测量装置上下运动的方导轨，顶部设有控制滚珠丝杠运动的步进电机，滚珠丝杠与加载及测量装置相连；所述的驱动装置与运动装置可以通过铰接悬臂弹性板和连杆相连接，也可以直接通过连杆铰接相连接；所述滑台上对应设置的加载及测量装置中的传感器为力传感器；所述转动台上对应设置的加载及测量装置中的传感器为扭矩传感器。
本发明的有益效果是：
(1)可以实现四种摩擦磨损运动形式的实验，将大振幅往复直线运动、微振幅往复直线运动、大角度扭动、微小角度扭动结合在一起；
(2)采用机械式激振方式，驱动力大；
(3)试验机的运动环节少，铰接部分采用精密轴承连接，振幅恒定，误差小；整台试验机模块化设计，将试验机分为四个模块，可根据需要选择相应的模块进行组装，功能切换方便，模块在试验机底板上布置合理结构合理，易于加工，安装方便。
附图说明
图1是本发明实施例一结构主视图。
图2是本发明实施例一结构侧视图。
图3是本发明实施例一结构俯视图。
图4是本发明实施例二结构主视图。
图5是本发明实施例二结构俯视图。
图6是本发明实施例三结构主视图。
图7是本发明实施例三结构俯视图。
图8是本发明实施例四结构主视图。
图9是本发明实施例四结构俯视图。
图中：连杆1、20、26，偏心体2，电机支架3，步进电机4、5、8，滚珠丝杠6，控制台7，丝杠9，滑轨10，联接块11，力传感器12，上试样13，滑台14，底板15，滑座16，固定架17，方导轨18，下试样19，支架21，悬臂弹性板22，扭矩传感器23，转动台24，支座25。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例作进一步的描述：
实施例一：图1图2图3所示，微摩擦磨损试验机由设在底板15上的驱动装置、运动装置、加载及测量装置和升降台构成，驱动装置通过固定在支架21上的悬臂弹性板22和连杆1、20与运动装置铰接在一起，根据悬臂弹性板22的比例放大和弹性弯曲作用，在悬臂弹性板22与连杆20铰接处产生微小振幅，通过连杆把微小振幅传至滑台(或转动台)上。加载及测量装置与升降台相联，设在运动装置的上方。驱动装置由电机支架3、步进电机4和偏心体2构成，步进电机4设在电机支架3上，偏心体2连接在步进电机4的传动轴上，偏心体2下端设有与其铰接在一起的连杆1。步进电机4的转速由步进电机控制器的脉冲信号控制，通过调节控制器的脉冲信号可改变电机的转速。运动装置由滑座16和与其相配合的滑台14构成，下试样19设在滑台14上，由滑台14带动作微小振幅的直线往复运动。加载及测量装置由控制台7、顺序连接在控制台7下方的联接块11和力传感器12构成，力传感器12下方装有上试样13，联接块11通过滑轨10与控制台7相连，联接块11侧面设有由步进电机8和与其相连接的丝杠9构成定位装置。升降台由固定架17、滚珠丝杠6和步进电机5构成，固定架17侧面设有方导轨18，加载及测量装置中的控制台7上的滑槽与方导轨15相配合，固定架17的顶部设有控制滚珠丝杠6运动的步进电机5，滚珠丝杠6与加载及测量装置相连。上试样13和下试样19间产生摩擦磨损运动。上试样13在电机5的带动下，通过滚珠丝杠6的旋转，可将加载及测量装置调整至需要的高度，左右位置通过电机8、丝杠9、滑轨10进行调节。
实施例二：图4图5所示，机构组成部分基本与实施例一相同，不同之处是与驱动装置相连的运动装置由支座25和与其相配合的转动台24构成，下试样19固定在转动台24上，对应转动台24上设置的加载及测量装置中的传感器为扭矩传感器23。转动台24与连杆20铰接，跟着连杆20一起做往复扭动，使下试样19和上试样13间产生扭动摩擦磨损运动，其扭矩的大小通过扭矩传感器23来检测。
实施例三：图6图7所示，机构组成部分基本与实施例一相同，不同之处是驱动装置的连杆26与运动装置的滑台14直接铰接相连在一起，驱动装置设在紧靠运动装置侧面，去除支架21和设在支架21上的悬臂弹性板22，由于中间减少了悬臂弹性板的比例放大环节，可以使滑台14得到相对较大的直线往复运动，从而使下试样19和上试样13间产生较大振幅的摩擦磨损运动，其摩擦力的大小通过力传感器12来检测。
实施例四：图8图9所示，机构组成部分基本与实施例二相同，不同之处是驱动装置的连杆26与运动装置的转动台24直接铰接相连在一起，使转动台24能作较大角度的扭动。驱动装置设在紧靠转动台24旁，去除支架21和设在支架21上的悬臂弹性板22。由于中间减少了悬臂弹性板的比例放大环节，所以可以得到相对较大角度的扭动运动。下试样19固定在转动台24上，转动台24与连杆26铰接，转动台24就随着连杆26一起扭动，在下试样19和上试样13间产生较大角度的扭动摩擦磨损运动，其扭矩大小通过扭矩传感器23来检测。

Claims (10)

1.多功能微摩擦磨损试验机，其特征在于：它由驱动装置，与驱动装置相连的运动装置，设在运动装置上方的加载及测量装置和连接加载及测量装置的升降台构成。
2.根据权利要求1所述的多功能微摩擦磨损试验机，其特征在于：所述的驱动装置由设在底板(15)上的电机支架(3)、安设在电机支架(3)上的步进电机(4)和偏心体(2)构成，偏心体(2)与步进电机(4)相连，偏心体(2)下端设有与其铰接在一起的连杆(1)。
3.根据权利要求1所述的多功能微摩擦磨损试验机，其特征在于：所述的运动装置由设在底板(15)上的滑座(16)和与其相配合的滑台(14)构成。
4.根据权利要求1所述的多功能微摩擦磨损试验机，其特征在于：所述的运动装置由设在底板(15)上的支座(25)和与其相配合的转动台(24)构成。
5.根据权利要求1所述的多功能微摩擦磨损试验机，其特征在于：所述的加载及测量装置包括控制台(7)，控制台(7)下设有与传感器相连的联接块(11)，联接块(11)与控制台(7)之间设有滑轨(10)，并设有定位装置。
6.根据权利要求5所述的多功能微摩擦磨损试验机，其特征在于：所述的定位装置由步进电机(8)和与联接块(11)相连接的丝杠(9)构成。
7.根据权利要求1所述的多功能微摩擦磨损试验机，其特征在于：所述的升降台包括设在底板(15)上的固定架(17)，固定架(17)侧面设有提供加载及测量装置上下运动的方导轨(18)，顶部设有控制滚珠丝杠(6)运动的步进电机(5)，滚珠丝杠(6)与加载及测量装置相连。
8.根据权利要求1所述的多功能微摩擦磨损试验机，其特征在于：所述的驱动装置与运动装置可通过连杆(1)铰接悬臂弹性板(22)和连杆(20)相连接，也可直接通过连杆(26)铰接相连接。
9.根据权利要求1、3或5所述的多功能微摩擦磨损试验机，其特征在于：所述滑台(14)上对应设置的加载及测量装置中的传感器为力传感器(12)。
10.根据权利要求1、4或5所述的多功能微摩擦磨损试验机，其特征在于：所述转动台24上对应设置的加载及测量装置中的传感器为扭矩传感器(23)。
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