CN106813999B - 一种便携式摩擦磨损试验装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种便携式摩擦磨损试验装置，旨在解决现有的试验机存在体积大且不便于外出携带的问题，包括基座、驱动电机、丝杆模组、上试样夹具、下试样夹具、直线轴承组件、力传感器、连接块、配重块、光栅尺、光栅尺读数头和油槽。丝杆模组包括丝杆和螺母座，油槽固定在螺母座上，下试样夹具固定在油槽内，驱动电机设置在基座上。直线轴承组件包括轴承座和滑杆，滑杆纵向设置在基座上，连接块固定在轴承座上，力传感器设置在连接块的下端，配重块设置在连接块的上端，上试样夹具设置在力传感器的下端。光栅尺读数头固定在基座上且与光栅尺平行设置，光栅尺固定在连接块上且纵向设置。本发明中的试验装置体积小，重量轻，便于携带。

Description

一种便携式摩擦磨损试验装置
技术领域
本发明涉及一种测量摩擦磨损的试验装置，尤其涉及一种便携式摩擦磨损试验装置。
背景技术
摩擦磨损不但是机械设备效率低下的原因，也是致使设备失效的主要形式。机械设备中零部件的摩擦磨损和零件材料、工况环境(压力、温度和润滑)等因素紧密相关。因此能模拟实际工况的专业摩擦磨损试验机是摩擦学试验研究必不可少的工具。摩擦磨损试验机是一种评定各种润滑剂的极压特性、抗磨损性能并计算摩擦系数的试验设备，摩擦磨损试验机的先进性和多功能性直接关系到实验研究的精度和可靠性。
目前，国内外所研制的摩擦磨损试验机大致分为以下几类：四球摩擦试验机、球-盘摩擦磨损试验机、往复式摩擦磨损试验机以及各类特种摩擦磨损试验机。近年来，摩擦磨损试验机的研制有了很大的进展，然而目前的试验机存在体积大、重量大、不便于外出携带等缺点。
发明内容
本发明提供了一种便携式摩擦磨损试验装置，旨在解决现有的试验机存在体积大且不便于外出携带的问题。
为了解决以上技术问题，本发明通过以下技术方案实现：
一种便携式摩擦磨损试验装置，包括基座、驱动电机、丝杆模组、上试样夹具、下试样夹具、直线轴承组件、力传感器、连接块、配重块、光栅尺、光栅尺读数头和油槽。丝杆模组包括丝杆和螺母座，丝杆横向设置，油槽固定在螺母座上，下试样夹具固定在油槽内，驱动电机设置在基座上且驱动丝杆的旋转，丝杆模组安装在基座上。直线轴承组件包括轴承座和滑杆，滑杆纵向设置且固定在基座上，连接块固定在轴承座上，力传感器设置在连接块的下端，配重块设置在连接块的上端，上试样夹具设置在力传感器的下端。光栅尺读数头固定在基座上且与光栅尺平行设置，光栅尺固定在连接块上且纵向设置。
进一步，连接块上设有安装轴，配重块为砝码，配重块的中心开有通孔，配重块套接在安装轴上。可以根据需要增加上试样与下试样之间的摩擦阻力。
进一步，基座为由底板和立板构成的L型。丝杆模组还包括座体，座体通过连接板固定在底板上；驱动电机的外壳固定在底板上。光栅尺读数头通过安装板固定在立板上，滑杆固定在立板上。
进一步，驱动电机转轴通过波纹联轴器与丝杆模组的丝杆连接。
进一步，驱动电机的外壳通过法兰与丝杆模组的座体相连。
进一步，立板的后侧一面安装有把手。便于用手握住。
进一步，上试样夹具与力传感器通过可拆的方式连接。可以方便更换上试样夹具，根据不同的上试样进行相应的更换。
进一步，驱动电机为交流伺服电机。
进一步，力传感器为二维力传感器。分别测量摩擦力和法向力。
将连接块向上移动到一定高度，将上试样安装在上试样夹具上，将下试样安装在下试样夹具上，向油槽中加入预设好的液体介质，放下连接块使安装在上试样夹具上的上试样和安装在下试样夹具上的下试样接触。将一定重量的配重块套接在安装轴上，启动伺服电机使其正反转，从而带动丝杆模组的滑块沿横向左右移动，使上试样和下试样的中心对齐。按试验要求设定驱动电机的转动频率及其转动角度，即下试样的沿横向左右往复运动的频率和幅值。试验过程中，力传感器实时采集纵向的加载力、横向的切向力，即摩擦力；光栅位移传感器实时采集连接块在纵向的位移变化。通过后续上位机处理软件得到上、下试样间的摩擦系数以及试验中磨损深度的变化。
与现有技术相比本发明的优点是：
1、本发明中的试验装置体积小、重量轻便于携带。2、本发明中试样的磨损深度可通过光栅尺和光栅尺读数头(即光栅位移传感器)进行实时采集。3、通过配重块可以改变上试样和下试样之间的压力，实现稳定加载。4、本发明结构简单，制造成本低。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它相关的附图。
图1是本发明的整机结构示意图。
图2是本发明去除外壳后的内部结构示意图。
具体实施方式
在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
参阅图1和图2，图2为本发明去除外壳1后的结构示意图。一种便携式摩擦磨损试验装置，包括基座、驱动电机2、丝杆模组4、上试样夹具13、下试样夹具、直线轴承组件17、力传感器11、连接块10、配重块9、光栅尺16、光栅尺读数头15和油槽12。
丝杆模组4包括丝杆和螺母座，丝杆横向设置，油槽12固定在螺母座上，下试样夹具固定在油槽12内，驱动电机2设置在基座上且驱动丝杆的旋转，丝杆模组4安装在基座上；驱动电机2为交流伺服电机。
直线轴承组件17包括轴承座和滑杆，滑杆纵向设置且固定在基座上，连接块10固定在轴承座上，力传感器11设置在连接块10的下端，力传感器11为二维力传感器。配重块9设置在连接块10的上端，上试样夹具13设置在力传感器11的下端。连接块10上设有安装轴8，配重块9为砝码，配重块9的中心开有通孔，配重块套接在安装轴8上。加载力用的配重块9为多个，为适应试验要求，这些配重块9分别采用不同密度的材料加工，同时其外形尺寸也加工的不一样，以满足试验时加载力的大小调控。
光栅尺读数头15固定在基座上且与光栅尺16平行设置，光栅尺16固定在连接块10上且纵向设置。
所述基座为由底板6和立板7构成的L型。丝杆模组4还包括座体，座体通过连接板20固定在底板6上；驱动电机2的外壳固定在底板6上。光栅尺读数头15通过安装板14固定在立板7上，滑杆固定在立板7上。驱动电机2转轴通过波纹联轴器与丝杆模组4的丝杆连接。驱动电机2的外壳通过法兰3与丝杆模组4的座体相连。立板7的后侧一面安装有把手。
驱动电机2是整个试验装置的动力提供单元，驱动电机由电机控制***控制，电机控制***可控制交流伺服电机的运行频率、运行幅值。
立板7和底板6为本试验装置中其它部件提供安装空间，作为一种优选两者成“L”型固定在一起。立板7的前侧面上加工有“L”型卡槽，便于安装外壳1。在立板7的后侧面安装有便于携带搬离试验装置的把手。底板6的底一侧面安装有四个对称的支撑脚5，用于调节整机的平行度，其材料为橡胶材料，以减小试验装置放置时的碰撞。
上试样夹具13与力传感器11通过可拆的方式连接。力传感器11上可安装不同类型的上试样夹具13，以适应不同试验要求，其下面是固定于丝杆模组4螺母座上的油槽12，油槽12内装有下试样夹具，油槽12采用有机玻璃制造，便于观测内部试验状态。
本试验装置的工作过程如下：电机控制***控制驱动电机2作正反转，通过联轴器、丝杆、螺母座最终转变为下试样往复运动，上试样压在下试样上，两者之间相对循环切向滑动，力传感器11采集加载力和摩擦力，光栅尺读数头15和光栅尺16采集连接块10位移变化，通过上位机处理得到摩擦系数和磨损深度的变化。
本发明工作状态时，四个支撑脚5放置在地面上，纵向即为竖直方向，横向为水平的左右方向。
以上所述仅为本发明的具体实施例，但本发明的技术特征并不局限于此，任何本领域的技术人员在本发明的领域内，所作的变化或修饰皆涵盖在本发明的专利范围之中。

Claims (5)

1.一种便携式摩擦磨损试验装置，其特征在于：包括基座、驱动电机(2)、丝杆模组(4)、上试样夹具(13)、下试样夹具、直线轴承组件(17)、力传感器(11)、连接块(10)、配重块(9)、光栅尺(16)、光栅尺读数头(15)和油槽(12)；其中，所述基座为由底板(6)和立板(7)构成的L型；
丝杆模组(4)包括丝杆和螺母座，丝杆横向设置，油槽(12)固定在螺母座上，下试样夹具固定在油槽(12)内，驱动电机(2)设置在基座上且驱动丝杆的旋转，丝杆模组(4)安装在基座上；
直线轴承组件(17)包括轴承座和滑杆，滑杆纵向设置且固定在基座上，连接块(10)固定在轴承座上，力传感器(11)设置在连接块(10)的下端，配重块(9)设置在连接块(10)的上端，上试样夹具(13)设置在力传感器(11)的下端；
光栅尺读数头(15)固定在基座上且与光栅尺(16)平行设置，光栅尺(16)固定在连接块(10)上且纵向设置，其中，光栅尺读数头(15)通过安装板(14)固定在立板(7)上，滑杆固定在立板(7)上；
所述连接块(10)上还设有安装轴(8)，所述配重块(9)为砝码，且配重块(9)的中心开有通孔，所述配重块(9)通过通孔套接在安装轴(8)上；
丝杆模组(4)还包括座体，其中，所述座体通过连接板(20)固定在底板(6)上；
驱动电机(2)的外壳固定在底板(6)上，其中，驱动电机(2)转轴通过波纹联轴器与丝杆模组(4)的丝杆连接，且驱动电机(2)的外壳通过法兰(3)与丝杆模组(4)的座体相连。
2.根据权利要求1所述的一种便携式摩擦磨损试验装置，其特征在于：立板(7)的后侧一面安装有把手。
3.根据权利要求1所述的一种便携式摩擦磨损试验装置，其特征在于：上试样夹具(13)与力传感器(11)通过可拆的方式连接。
4.根据权利要求1所述的一种便携式摩擦磨损试验装置，其特征在于：驱动电机(2)为交流伺服电机。
5.根据权利要求1所述的一种便携式摩擦磨损试验装置，其特征在于：力传感器(11)为二维力传感器。
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