CN100562741C - 径向滑动轴承摩擦磨损在线测量试验机 - Google Patents

径向滑动轴承摩擦磨损在线测量试验机 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种径向滑动轴承摩擦磨损在线测量试验机。该发明包括驱动、加载、试验装置和信号采集各部分，其中：上试样(23)固定在上试样夹具(22)的弧形凹槽中，上试样(23)置于下试样(25)之上，下试样(25)与支撑轴(37)的中部用平键联接，下试样(25)的下部分置于油池(26)中，上试样夹具(22)的上弧形面与承压轴承(20)外圈相接触；本发明可对摩擦副表面瞬时摩擦磨损过程进行在线检测；当发现胶合失效、磨损失效时进行急停保护瞬时摩擦状态；可对摩擦副材料、润滑油和润滑脂润滑效果进行检测评定并能实现加速摩擦磨损试验，缩短磨损试验时间。

Description

径向滑动轴承摩擦磨损在线测量试验机
技术领域
本发明涉及一种径向滑动轴承摩擦磨损试验机，特别是一种能加速磨损并在线检测摩擦系数、温度的径向滑动轴承摩擦磨损试验机。
背景技术
目前国内外对机械材料的摩擦力和摩擦系数的测量有各种通用摩擦磨损试验机，能达到精确测量。但是，这些通用试验机只能用于研究材料的摩擦磨损规律，而不能直接研究实际零件在摩擦过程的摩擦系数、摩擦力及摩擦温度。尤其对于径向滑动轴承，在不同的润滑状态(边界润滑状态及流体动力润滑状态)，摩擦副及润滑介质的摩擦学性能(摩擦系数、摩擦力、温度和磨损量)的测试至今尚未完全解决。
《加速磨损在线测量试验机》(中国专利95208823.1)公开的是一种对滑动推力轴承进行加速磨损实验并能在线测量实验机，其主要特点是针对滑动推力轴承，具有加速磨损试验功能并能在线检测。但是，这种试验机不能测量摩擦系数和温度。《滚动与摩擦复合试验机》(中国专利03151240.2)公开的是一种可变速的滚动与滑动摩擦复合试验机，其主要特点是具有复合试验功能。但是，这种试验机只能用于常温、常规、无润滑环境下的摩擦试验。上述两种试验机均无捕捉试验过程中摩擦副胶合失效和磨损失效瞬间状态的功能；无同时在线测量摩擦副温度、摩擦力及摩擦系数的功能；无模拟实际工况润滑状态、工况温度、工况载荷等功能。
发明内容
为了满足工程应用对摩擦副材料、润滑介质使用性能精确评估要求，本发明提供一种径向滑动轴承摩擦磨损在线测量试验机，通过对载荷、转速、温度、润滑形式等多参数控制来模拟不同的润滑状态的实际工况。本发明不仅对摩擦副表面瞬时摩擦磨损过程进行在线检测，而且当发现胶合失效、磨损失效时进行急停保护瞬时摩擦状态；可对摩擦副材料、对表面涂层工艺、润滑油和润滑脂润滑效果进行检测评定并能实现加速摩擦磨损试验，缩短磨损试验时间。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：这种径向滑动轴承摩擦磨损在线测量试验机，构成包括驱动、加载、驱动、油品分析与润滑装置和信号采集各部分，其中：
试验装置部分由箱体、上试样夹具、上试样、上试样固定件、下试样和油池构成，上试样固定在上试样夹具的弧形凹槽中，上试样置于下试样之上，下试样与支撑轴的中部用平键联接，下试样的下部分置于油池中，上试样夹具的上弧形面与承压轴承外圈相接触。
加载部分由加载杠杆、砝码加载装置、支架、承压杆、承压座、承压轴、承压轴承构成，加载杠杆一端与支架铰链连接，另一端安装砝码加载装置，承压杆一端置于加载杠杆之下，另一端与承压座螺纹联接，承压座底部与承压轴螺钉联接，承压轴承安装于承压轴中部。
驱动部分的变频电机固定在机座上，变频电机通过第一联轴器、扭矩转速传感器、第二联轴器与支撑轴传动连接，支撑轴由向心球轴承和圆柱滚子轴承支撑。
油品分析与润滑部分由流量计、管道、润滑泵站和油品分析仪构成，润滑泵站通过管道与油池相连通。
信号采集部分由扭矩转速传感器、温度传感器、测力传感器、加速度传感器、数据转接卡和计算机构成，扭矩转速传感器安装电机与支撑轴之间，温度传感器置于上试样孔内；测力传感器及其支撑保护装置布置于实验箱体一侧，下试样转动过程中上试样夹具通过传力杆将摩擦力信号传递给测力传感器；加速度传感器安装在加载杠杆加载端的上部；接触开关固定在测力传感器支撑保护装置侧面；上述传感器的输出信号通过转接卡输入到计算机进行处理。
上述的径向滑动轴承摩擦磨损在线测量试验机，所说的测力传感器支撑保护装置由限位螺母、前支撑架、阶梯轴、弹簧、弹簧压紧螺母、后支撑架和传感器固定盘组成。弹簧套在阶梯轴中，弹簧一端由旋在阶梯轴上螺纹段的弹簧压紧螺母固定，另一端与后支撑架接触。阶梯轴由后支撑架和前支撑架中铜套支撑，阶梯轴一端通过限位螺母限制其轴向位置，另一端与传感器固定盘联接；摩擦力测量装置的测力传感器固定在传感器固定盘上，测力传感器的测力端与摩擦力传递杆一端接触，摩擦力传递杆的另一端通过钢球与上试样夹具接触，钢球置于钢球固定套中，钢球固定套与摩擦力传递杆螺纹联接。
上述的径向滑动轴承摩擦磨损在线测量试验机，所说的上试样夹具加工有上下面分别加工有凹槽，槽底部为弧形。
上述的径向滑动轴承摩擦磨损在线测量试验机，所说的上试样为上下面为圆弧形，中部加工孔。
本发明的有益效果是：通过向润滑介质添加磨粒，实现摩擦副磨粒磨损试验；通过向润滑介质添加添加剂，实现摩擦副摩擦化学反应试验；可以直接将涂层材料沉积在上试样表面，也可将涂层材料沉积在下试样表面，对各种表面涂层材料滑动摩擦磨损进行检测评定；采用杠杆加载有效控制和模拟实际工况载荷；测试系统对摩擦力、摩擦扭矩、温度、转速、振动加速度及其变化进行在线精确测量和记录；采用急停机构和故障诊断系统能在线诊断表面失效，并能实时进行急停，保护瞬时接触表面状态；可在线监测润滑系统润滑油的成份变化，可对润滑油、润滑脂油品性能参数和摩擦学参数进行评价。
附图说明
图1是径向滑动轴承摩擦磨损在线测量试验机主视图；
图2是径向滑动轴承摩擦磨损在线测量试验机左视图；
图3为图2的局部放大图；
图4为测力传感器支撑保护装置结构示意图；
图5为上试样夹具的结构示意图；
图6为上试样的结构示意图。
在图1、图2中，1.箱体，2.砝码加载装置，3.加速度传感器，4.后支撑架，5.弹簧，6.阶梯轴，7.限位螺母，8.弹簧压紧螺母，9.前支撑架，10.接触开关，11.传感器固定盘，12.测力传感器，13.摩擦力传递杆，14.钢球固定套，15.钢球，16.杠杆，17.承压杆，18.支架，19.承压座，20.承压轴承，21.承压轴，22.上试样夹具，23.上试样，24.上试样固定件，25.下试样，26.油池，27.油品分析仪，28.第一管道，29.第二管道，30.流量计，31.润滑泵站，32.变频电机，33.机架，34.扭矩转速传感器，35.向心球轴承，36.轴承座，37.支撑轴，38.温度传感器，39.下试样固定件，40.圆柱滚子轴承，41.轴承座，42.第一联轴器，43.第二联轴器。
具体实施方式
实施例
图1是本发明公开的实施例，实验之前，按试验要求将所需检测的上试样下表面加工为内圆弧(见图6)，将下试样加工为圆盘。将向心球轴承、下试样、下试样固定件及圆柱滚子轴承安装在支撑轴上，之后将轴系组件安装于轴承座36和轴承座上，启动变频电机调整转速，然后加载，启动润滑装置和信号采集装置。由变频电机通过第一联轴器42、扭矩转速传感器、第二联轴器43带动支撑轴转动，支撑轴带动下试样一起转动。根据试验要求，将润滑油由润滑系统、第二管道流至下试样外表面上，对试样润滑后由油池、油品分析仪和第一管道后流入润滑泵站。砝码加载装置2通过杠杆放大所施加的载荷，通过承压杆、承压座、承压轴承、承压轴、上试样夹具施加在上试样上(见图5)。振动信号通过杠杆放大传递给加速度传感器；扭矩信号和转速信号通过安装于变频电机和支撑轴之间的扭矩转速传感器采集；温度信号通过置于上试样23中部的温度传感器采集(见图3)，摩擦力信号由上试样夹具、钢球和摩擦力传递杆传递给测力传感器。当试样表面产发生胶合失效、磨损失效时，进行急停保护瞬时，由于上试样和下试样之间摩擦力增大，带动摩擦力传递杆、测力传感器移动，触发接触开关实现自动停机。临界摩擦力通过弹簧和弹簧压紧螺母设定(见图4)；同时故障诊断系统通过控制软件设定温度信号、振动信号和扭矩信号阀值实现急停。

Claims (4)

1.一种径向滑动轴承摩擦磨损在线测量试验机，其特征于：构成包括驱动、加载、试验装置、油品分析与润滑装置和信号采集各部分，其中：
试验装置部分由箱体(1)、上试样夹具(22)、上试样(23)、上试样固定件(24)、下试样(25)和油池(26)构成，所说的上试样(23)的上下表面加工成同心内圆弧形，上试样(23)侧面中部加工孔，下试样(25)加工成圆盘；上试样(23)固定在上试样夹具(22)的弧形凹槽中，上试样(23)置于下试样(25)之上，下试样(25)与支撑轴(37)的中部用平键联接，下试样(25)的下部分置于油池(26)中，上试样夹具(22)的上弧形面与承压轴承(20)外圈相接触；
加载部分由加载杠杆(16)、砝码加载装置(2)、支架(18)、承压杆(17)、承压座(19)、承压轴(21)和承压轴承(20)构成，加载杠杆(16)一端与支架(18)铰链连接，另一端安装砝码加载装置(2)，承压杆(17)一端置于加载杠杆(16)之下，另一端与承压座(19)螺纹联接，承压座(19)底部与承压轴(21)螺钉联接，承压轴承(20)安装于承压轴(21)中部；
驱动部分的变频电机(32)固定在机座上，变频电机(32)通过第一联轴器(42)、扭矩转速传感器(34)、第二联轴器(43)与支撑轴(37)连接，支撑轴(37)由向心球轴承(35)和圆柱滚子轴承(40)支撑；
油品分析与润滑装置由流量计(30)、第一管道(28)、第二管道(29)、润滑泵站(31)和油品分析仪(27)构成，润滑泵站(31)通过第一管道(28)、油品分析仪(27)与油池(26)相连通，润滑泵站还通过流量计(30)、第二管道(29)将润滑油送至下试样(25)外表面上；
信号采集部分由扭矩转速传感器(34)、温度传感器(38)、测力传感器(12)、加速度传感器(3)、数据转接卡和计算机构成，扭矩转速传感器(34)安装于变频电机(32)与支撑轴(37)之间，温度传感器(38)置于上试样(23)孔内；测力传感器(12)及其测力传感器支撑保护装置设置于箱体(1)的一侧，下试样(25)转动过程中上试样夹具(22)通过摩擦力传递杆(13)将摩擦力信号传递给测力传感器(12)；加速度传感器(3)安装在加载杠杆(16)加载端的上部；接触开关(10)固定在前支撑架(9)侧面；上述传感器的输出信号通过数据转接卡输入到计算机进行处理。
2.根据权利要求1所述的径向滑动轴承摩擦磨损在线测量试验机，其特征在于：所说的测力传感器支撑保护装置的弹簧(5)套装在阶梯轴(6)上，弹簧(5)一端由旋在阶梯轴(6)上螺纹段的弹簧压紧螺母(8)固定，另一端与后支撑架(4)接触，阶梯轴(6)由后支撑架(4)和前支撑架(9)中的铜套支撑，阶梯轴(6)一端通过限位螺母(7)限制其轴向位置，另一端与传感器固定盘(11)联接。
3.根据权利要求1或2所述的径向滑动轴承摩擦磨损在线测量试验机，其特征在于：所说的测力传感器(12)固定在传感器固定盘(11)上，测力传感器(12)的测力端与摩擦力传递杆(13)一端接触，摩擦力传递杆(13)的另一端通过钢球(15)与上试样夹具(22)接触，钢球(15)置于钢球固定套(14)中，钢球固定套(14)与摩擦力传递杆(13)螺纹联接。
4.根据权利要求1所述的径向滑动轴承摩擦磨损在线测量试验机，其特征在于：所说的上试样夹具(22)上下面分别加工有凹槽，槽底部为弧形。
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