CN103604710A - 一种台式环块摩擦磨损试验仪 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种台式环块摩擦磨损试验仪，包括驱动部分，试验部分，测量部分和加载部分；驱动部分的电机固定在电动机支架上，直接由电机轴带动试环旋转；试验部分的试环装夹在连接电机轴的套筒上，试块用楔块夹紧在可多位置安装的底座夹具中；测量部分由温度传感器和测力传感器组成；加载部分是手动加载，由锥齿轮带动丝杠推动弹簧支撑板，再由弹簧推动工作台向上运动，从而使试环和试块接触并挤紧。本发明能够有效地测量不同载荷下试件温度、摩擦力及摩擦系数的变化。

Description

一种台式环块摩擦磨损试验仪

技术领域

本发明涉及一种机械摩擦磨损试验装置，具体为一种台式环块摩擦磨损试验仪。

背景技术

机器运转时各运动机构之间的摩擦造成能量的无益损耗和机器寿命的缩短，并降低了机械设备的工作效率，因此有效地评判运动机构的摩擦特性相当重要。而摩擦系数是表征材料的减磨性能、耐磨效果等摩擦学特性的重要参量，因而有必要在研究动静试样的相互摩擦运动时测量出试验材料的摩擦系数。

在现有技术中，试验机的夹具往往都是单位置装夹，这给相同试验条件下的重复性试验带来了不便，同时在对试样材料的利用率及试验效率方面也存在缺陷。2011年，焦健(焦健.环-块摩擦磨损试验机设计研究[J].世界制造技术与装备市场，2011，(04))设计的环块摩擦磨损试验机，试样夹紧装置采用结构简单的专用夹具，同时未考虑对试样材料的利用率及试验效率。专利号为201010526678.5的中国发明专利中公开了一种砝码加载环块式腐蚀磨损试验机，其加载方式是杠杆-砝码加载，载荷的准确性和连续性不足，限制了试验机的应用范围，且未考虑试块利用率和试验效率。专利号为201010526682.1的中国发明专利中公开了一种螺栓加载环块式腐蚀磨损试验机，该试验机不能实现试样的多次利用。

发明内容

针对现有技术中的不足，本发明的提供一种台式环块摩擦磨损试验仪，以实现多位置装夹，提高对试样材料的利用率及试验效率。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

一种台式环块摩擦磨损试验仪，包括加载部分、驱动部分、试验部分、测量部分，其特征在于：所述加载部分中包括底座、光轴、弹簧支撑板、夹具支撑座、第一支座、第二支座、传动轴、第一锥齿轮、手柄、手轮、推力轴承、丝杠、螺母、第二锥齿轮、弹簧，它们的安装、连接关系如下：底座上竖向设置有多个光轴，多个光轴中间段滑动安装有弹簧支撑板，多个光轴上段滑动安装有夹具支撑座，底座上还设置有第一支座、第二支座，两支座中转动安装有传动轴，传动轴一端伸入弹簧支撑板下方后安装有第一锥齿轮，传动轴另一端安装有带手柄的手轮，底座上位于弹簧支撑板下方多个光轴之间位置设置有中心轴竖直的推力轴承，推力轴承中安装有竖直的丝杠，丝杠上装配有与所述第一锥齿轮传动啮合的第二锥齿轮，弹簧支撑板中间通过通孔安装有螺母，弹簧支撑板顶部与夹具支撑座底部之间连接有弹簧，且弹簧套在丝杠外，丝杠与螺母配合；

所述驱动部分包括电机支架、交流伺服电机、套筒、试环，它们的安装、连接关系如下：位于弹簧支撑板、夹具支撑座后方的底座上设置有电机支架，电机支架正面朝向弹簧支撑板及夹具支撑座，电机支架背面安装有输出轴水平穿过电机支架伸向夹具支撑座上方的交流伺服电机，交流伺服电机在电机支架正面的输出轴轴段上安装有套筒，套筒上装夹有试环；

所述试验部分包括夹具支撑座、下滚珠导轨、滚珠保持架、滚珠、上滚珠导轨、夹具滑道、夹具、套筒、试环，它们的安装、连接关系如下：夹具支撑座上固定有下滚珠导轨，下滚珠导轨上设置有滚珠保持架，滚珠保持架中滚动设置有滚珠，滚珠保持架顶部沿与下滚珠导轨正上方位置水平方向滑动安装有上滚珠导轨，上滚珠导轨上固定设置有一夹具滑道，夹具滑道上滑动安装有与上滚珠导轨相同滑动方向的夹具，夹具中夹持有试块，套筒上的试环悬于夹具上方；

测量部分包括温度传感器、测力传感器，它们的安装、连接关系如下：温度传感器通过夹具滑道中的小孔接触试块，测力传感器设置在试块夹具一侧，测力传感器固定在传感器支架上，传感器支架固定在夹具支撑座上。

所述弹簧支撑板、夹具支撑座与光轴结合处分别设置有套在光轴上的直线滚动轴承。

所述夹具支撑座上位于上、下滚珠导轨一侧设置有传感器支架，传感器支架上设置有测力传感器，所述测力传感器的一端触头与上滚珠导轨侧部接触。试验时，旋转的试环与试块接触，由于摩擦力的作用，试环旋转必然使试块有向一方移动的趋势，而在试块要移动的方向，有一测力传感器顶住上滚珠导轨，使其上面的试环不能水平移动，测力传感器抵挡其上滚珠导轨水平移动的力就是所测摩擦力。

所述所述夹具与夹具滑道卡槽配合安装，所述夹具滑道两侧边分别开有等间距的五排槽，这样夹具和试块就可以有五个位置，与试环就有五个不同的接触点，从而实现同一试块多次使用的目的。

所述套筒一端有圆弧面，且其圆弧面端与试环的一端接触安装，另一端由挡环挡住并通过螺栓锁紧。

所述弹簧支撑板上用螺栓固定有标尺。

本发明的优点为：

1.本发明弹簧支撑板、夹具支撑座与光轴结合处分别设置有套在光轴上的直线滚动轴承，减小了弹簧支撑板、夹具支撑座和光轴之间的摩擦力，提高了加载的精度.

2.本发明的套筒和试环的接触面设置为圆弧面，起调心作用，减小了试环轴线与电机输同轴度误差，有利于试环和试块的均匀接触，提高摩擦磨损试验性能。

3.本发明的加载部分采用锥齿轮和丝杠-螺母传动，这种加载方式使得试验机结构紧凑，加载方便。

4.本发明的夹具滑道侧边上开有等间距的五排槽，且与夹具卡槽配合安装，使夹具和试块与试环有五个不同的接触点，从而使同一试块可以多次使用，提高了试验效率。

5.本发明的弹簧支撑板上固定有标尺，加载数值可以直接读出，使用更加方便、快捷。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的试环装配示意图。

图3为本发明的夹具滑道结构示意图。

图4为本发明的内部结构三维示意图。

图5为本发明的整体外观三维示意图。

图中各标号为：1-交流伺服电机、2-套筒、3-挡环、4-试块、5-夹具、6-夹具滑道、7-上滚珠导轨、8-夹具支撑座、9-下滚珠导轨、10-弹簧、11-手柄、12-手轮、13-底座、14-第一支座、15-传动轴、16-第二支座、17-第一锥齿轮、18-第二锥齿轮、19-推力轴承、20-丝杠、21-螺母、22-弹簧支撑板、23-光轴、24-直线滚动轴承、25-电机支架、26-传感器支架、27-测力传感器、28-滚珠保持架、29-滚珠、30-试环。

具体实施方式

如图1和图4所示，一种台式环块摩擦磨损试验仪由加载部分、驱动部分、试验部分、测量部分组成。加载部分中包括底座13、光轴23、弹簧支撑板22、夹具支撑座8、第一支座14、第二支座16、传动轴15、第一锥齿轮17、手柄11、手轮12、推力轴承19、丝杠20、螺母21、第二锥齿轮18、弹簧，它们的安装、连接关系如下：底座13上竖向设置有多个光轴23，多个光轴23中间段安装有弹簧支撑板22，多个光轴23上段滑动安装有夹具支撑座8，弹簧支撑板22、夹具支撑座8与光轴23结合处分别设置有套在光轴上的直线滚动轴承24，底座13上还设置有第一支座14、第二支座16，两支座中转动安装有传动轴15，传动轴15一端伸入弹簧支撑板22下方后安装有第一锥齿轮17，传动轴15另一端安装有带手柄11的手轮12，底座上13位于弹簧支撑板22下方多个光轴23之间位置设置有中心轴竖直的推力轴承19，推力轴承19中转动安装有竖直的丝杠20，丝杠20上装配有与第一锥齿轮17传动啮合的第二锥齿轮18，弹簧支撑板22中间通过通孔安装有螺母21，弹簧支撑板22顶部与夹具支撑座8底部之间连接有弹簧10，且弹簧套10在丝杠20外，丝杠20与螺母21配合。

如图1、图2和图4所示，试验仪的驱动部分包括电机支架25、交流伺服电机1、套筒2、试环30，它们的安装、连接关系如下：位于弹簧支撑板22、夹具支撑座8后方的底座13上设置有电机支架25，电机支架25正面朝向弹簧支撑板22及夹具支撑座8，电机支架25背面安装有输出轴水平穿过电机支架25伸向夹具支撑座8上方的交流伺服电机1，交流伺服电机1在电机支架25正面的输出轴轴段上安装有套筒2，套筒2上装夹有试环30，

如图1、图2、图3和图4所示，试验仪的试验部分包括夹具支撑座8、下滚珠导轨9、滚珠保持架38、滚珠29、上滚珠导轨7、夹具滑道6、夹具5、套筒2、试环30，它们的安装、连接关系如下：夹具支撑座8顶部固定有下滚珠导轨9，下滚珠导轨9上设置有滚珠保持架28，滚珠保持架28中滚动设置有滚珠29，滚珠保持架28顶部沿与下滚珠导轨9正上方位置水平方向滑动安装有上滚珠导轨7，上滚珠导轨7上设置有一夹具滑道6，夹具滑道6上滑动安装有与上滚珠导轨7相同滑动方向的夹具5，夹具滑道6两边侧座分别开有等间距的五排槽，夹具滑道6中滑动安装有夹具5，夹具5中夹持有试块4，套筒2上的试环3悬于夹具5上方。

如图1和图3所示，试块4是长条状矩形，这样的目的是使同一试块通过移动位置能够重复进行五次实验。试块4用楔块夹紧在夹具5上，而夹具5可沿夹具滑道6左右移动，并通过矩形槽来定位和夹紧。夹具滑道上开有等间距的五排槽，这样夹具5和试块3就可以有五个位置，与试环就有五个不同的接触点，从而实现同一试块多次使用的目的。

如图1和图4所示，试验仪的测量部分包括温度传感器、测力传感器27，它们的安装、连接关系如下：温度传感器通过夹具滑道6中的小孔接触试块4，测力传感器27的设置在试块夹具一侧，测力传感器固定在传感器支架26上，传感器支架固定在夹具支撑座上，测力传感器27的测头与上滚珠导轨7侧部接触。

如图5所示，为了防止试验仪内部进入颗粒或粉尘，影响试验仪测量的精度，将试验仪内部结构用钢板封闭。

在具体试验中，上试件3按要求加工成环形，下试件4加工成方形，表面按要求工艺或涂层处理。上试件3锁紧在套筒2上，下试件4置于上试件3下方的夹具5中。启动伺服电机1，带动试环3旋转，摇动手轮12使试块4向上移动，实现加载，加载量由标尺读出。各传感器同时工作，将数据处理、传输到计算机，以得到载荷与温度、摩擦力及摩擦系数的关系。当进行固体粉末试验时，由粉末喷射装置和吸尘装置辅助试验，同时，试验时试验部分封闭，避免喷射的粉尘颗粒造成污染或伤人。

Claims (6)

1.一种台式环块摩擦磨损试验仪，包括加载部分、驱动部分、试验部分、测量部分，其特征在于：所述加载部分中包括底座(13)、光轴(23)、弹簧支撑板(22)、夹具支撑座(8)、第一支座(14)、第二支座(16)、传动轴(15)、第一锥齿轮(17)、手柄(11)、手轮(12)、推力轴承(19)、丝杠(20)、螺母(21)、第二锥齿轮(18)、弹簧(10)，它们的安装、连接关系如下：底座(13)上竖向设置有多个光轴(23)，多个光轴(23)中间段滑动安装有弹簧支撑板(22)，多个光轴(23)上段滑动安装有夹具支撑座(8)，底座(13)上还设置有第一支座(14)、第二支座(16)，两支座中转动安装有传动轴(15)，传动轴(15)一端伸入弹簧支撑板(22)下方后安装有第一锥齿轮(17)，传动轴(15)另一端安装有带手柄(11)的手轮(12)，底座(13)上位于弹簧支撑板(22)下方多个光轴(23)之间位置设置有中心轴竖直的推力轴承(19)，推力轴承(19)中安装有竖直的丝杠(20)，丝杠(20)上装配有与所述第一锥齿轮(17)传动啮合的第二锥齿轮(18)，弹簧支撑板(22)中间通过通孔安装有螺母(21)，弹簧支撑板(22)顶部与夹具支撑座(8)底部之间连接有弹簧(10)，且弹簧(10)套在丝杠(20)外，丝杠(20)与螺母(21)配合；

所述驱动部分包括电机支架(25)、交流伺服电机(1)、套筒(2)、试环(30)，它们的安装、连接关系如下：位于弹簧支撑板(22)、夹具支撑座(8)后方的底座(23)上设置有电机支架(25)，电机支架(25)正面朝向弹簧支撑板(22)及夹具支撑座(8)，电机支架(25)背面安装有输出轴水平穿过电机支架(25)伸向夹具支撑座(8)上方的交流伺服电机(1)，交流伺服电机(1)在电机支架(25)正面的输出轴轴段上安装有套筒(2)，套筒(2)上装夹有试环(30)；

所述试验部分包括夹具支撑座(8)、下滚珠导轨(9)、滚珠保持架(28)、滚珠(29)、上滚珠导轨(7)、夹具滑道(6)、夹具(5)、套筒(2)、试环(30)，它们的安装、连接关系如下：夹具支撑座(8)上固定有下滚珠导轨(9)，下滚珠导轨(9)上设置有滚珠保持架(28)，滚珠保持架(28)中滚动设置有滚珠(29)，滚珠保持架(28)顶部沿与下滚珠导轨(9)正上方位置水平方向滑动安装有上滚珠导轨(7)，上滚珠导轨(7)上固定设置有一夹具滑道(6)，夹具滑道(6)上滑动安装有与上滚珠导轨(7)相同滑动方向的夹具(5)，夹具(5)中夹持有试块(4)，套筒(2)上的试环(30)悬于夹具上方；

测量部分包括温度传感器、测力传感器(27)，它们的安装、连接关系如下：温度传感器通过夹具滑道(6)中的小孔接触试块，测力传感器(27)的设置在试块夹具一侧，测力传感器(27)固定在传感器支架(26)上，传感器支架(26)固定在夹具支撑座(8)上。

2.根据权利要求1所述的一种台式环块摩擦磨损试验仪，其特征是：所述夹具滑道(6)两侧边分别开有等间距的五排槽，所述夹具(5)与夹具滑道(6)卡槽配合安装。

3.根据权利要求1所述的一种台式环块摩擦磨损试验仪，其特征是：所述弹簧支撑板(22)、夹具支撑座(8)与光轴(23)结合处分别设置有套在光轴(23)上的直线滚动轴承(24)。

4.根据权利要求1所述的一种台式环块摩擦磨损试验仪，其特征是：所述夹具支撑座(8)上位于上、下滚珠导轨(7、9)一侧设置有传感器支架(26)，传感器支架(26)上设置有测力传感器(27)，所述测力传感器(27)的一端触头与上滚珠导轨(7)侧部接触。

5.根据权利要求1所述的一种台式环块摩擦磨损试验仪，其特征是：所述套筒(2)一端有圆弧面，圆弧面与试环(30)的一端接触，并通过挡环(3)和螺栓锁紧。

6.根据权利要求1所述的一种台式环块摩擦磨损试验仪，其特征是：所述弹簧支撑板(22)上用螺栓固定有标尺。

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