CN101504357A - 一种在线测量的摩擦磨损试验机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种在线测量的摩擦磨损试验机，包括：实验台，设置在实验台上的摩擦磨损实验装置和表面形貌测量装置，其特征在于，摩擦磨损实验装置包含：应变梁，设置在实验台上的支架和旋转平台，旋转平台固定下试件，支架位于旋转平台一侧；支架上设置有旋转轴，旋转轴上固定有摆动梁，摆动梁的一端固定有配重杆，配重杆上设置有配重块，摆动梁的另一端固定在应变梁的一端，应变梁的另一端固定有夹头，夹头固定上试件，夹头上设置砝码盘，砝码盘放置砝码；应变梁上设置有测量上试件和下试件之间的摩擦力的力传感器；表面形貌测量装置包含：设置在实验台上的三坐标调整台，三坐标调整台上设置有表面形貌仪，表面形貌仪的探针伸入旋转平台的上方。
Description
技术领域
本发明涉及研究材料的摩擦磨损变化规律的试验设备，特别涉及一种在线测量的摩擦磨损试验机，用于在摩擦磨损实验中，在线测量工程材料的摩擦磨损情况。
背景技术
评定工程材料的摩擦磨损特性时，通常要将测试样品或试件置于摩擦磨损试验机上进行试验，通过测定摩擦系数和磨损量对材料性能进行评价。摩擦磨损试验过程中，不同阶段摩擦系数的变化、表面形貌的变化和磨损量的变化对于研究材料摩擦磨损变化规律起着关键的作用。
摩擦系数通常可以通过测力传感器在线的测量，而磨损量的测量通常是先将试件装夹在试验机上，经过一段时间的试验后将试件取下，然后对试件的磨损进行测量。常用的磨损测量方法有称重法，测长法和测量表面轮廓法。
通常情况下，摩擦磨损试验机和磨损的测量设备都是独立的，因此不论何种测量方法都无法对磨损过程中不同阶段的表面形貌和磨损量进行在线测量，从而不便于研究材料磨损的变化规律。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的在于提供一种在线测量的摩擦磨损试验机，它能够在摩擦磨损过程中，在线测量的试件不同阶段的摩擦系数、表面形貌和磨损量。
为了达到上述目的，本发明是以下述技术方案予以实现的。一种在线测量的摩擦磨损试验机，包括：实验台，设置在实验台上的摩擦磨损实验装置和表面形貌测量装置，其特征在于，
所述摩擦磨损实验装置包含：应变梁，设置在实验台上的支架和旋转平台，旋转平台固定下试件，支架位于旋转平台一侧；支架上设置有旋转轴，旋转轴上固定有摆动梁，摆动梁的一端固定有配重杆，配重杆上设置有配重块，摆动梁的另一端固定在应变梁的一端，应变梁的另一端固定有夹头，夹头固定上试件，夹头上设置砝码盘，砝码盘放置砝码；所述应变梁上设置有测量上试件和下试件之间的摩擦力的力传感器；
所述表面形貌测量装置包含：设置在实验台上的三坐标调整台，三坐标调整台上设置有表面形貌仪，表面形貌仪的探针伸入所述旋转平台的上方。
本发明的进一步特点在于：
所述支架上设置有调节螺钉，调节螺钉抵压摆动梁的靠近配重杆的一端。
所述配重块和配重杆通过螺纹连接。
所述旋转轴通过轴承与支架连接。
所述旋转平台固定有下试件托盘，下试件托盘上对称设置有多个垫块，垫块的中间设置有条形孔，条形孔内设置有锁定螺钉。
所述表面形貌仪通过支持杆固定在三坐标调整台上，表面形貌仪伸出三坐标调整台。
本发明在线测量摩擦磨损试验机，与现有的销盘式摩擦磨损试验机相比，本发明具有以下有益效果：
(1)能实现下试件表面形貌的在线测量。在进行低速摩擦磨损实验时(下试件托盘转速≤30rpm)，不需将旋转平台停下就可以对试件表面形貌进行测量。在进行中高速摩擦磨损实验时(下试样托盘转速>30rpm)，把旋转平台停下，不需将试验件取下即可对试件的表面形貌进行测量；方便在线采集应变梁的应变信号和下试件的表面形貌数据，计算出摩擦系数和磨损量。
(2)所述的摆动梁的一端固定有配重杆，配重杆上设置有配重块，配重块在配重杆上的位置可调，不仅便于在加载前将摆动梁调节平衡，而且可以对加载的载荷大小进行调整；调节螺钉抵压摆动梁的靠近配重杆的一端，试验时，可以通过调节螺钉将上试件平稳压在下试件上，从而避免对脆性材料进行摩擦磨损试验时，将摆动梁放下时，上试样对下试样造成破坏，试验结束时，可以通过调节螺钉将上试件与下试件分离；下试件托盘上对称设置有多个垫块，垫块中间设置有条形孔，条形孔内设置有锁定螺钉，下试件通过多个锁定螺钉固定在下试件托盘上，这种结构可以实现对多种形状和大小的下试件进行固定。
附图说明
图1是本发明的一种在线测量的摩擦磨损试验机的结构主视图；
图2是图1的俯视图；
图3是图1的A-A剖面图；
图中：1、实验台；2、三坐标调整台；3、支持杆；4、表面形貌仪；5、旋转平台；6、支架；7、旋转轴；8、摆动梁；9、配重杆；10、配重块；11、应变梁；12、夹头；13、砝码盘；14、砝码；15、调节螺钉；16、下试件托盘；17、垫块；18、锁定螺钉。
具体实施方式
参照图1、图2，本发明的在线测量的摩擦磨损试验机，主要包括：实验台1，设置在实验台1上的摩擦磨损实验装置和表面形貌测量装置。
摩擦磨损实验装置中，在实验台1上设置支架6和旋转平台5，支架6位于旋转平台5的右侧，旋转平台5通过电机驱动。结合图3所示，旋转平台5上固定下试件托盘16，下试件托盘16上对称设置有四个垫块17，垫块17中间设置有条形孔，条形孔内设置有锁定螺钉18，下试件通过四个锁定螺钉18固定在下试件托盘16。旋转轴7的两端通过轴承连接在支架6上，旋转轴7中间固定摆动梁8，摆动梁8的一端固定配重杆9，配重杆9上设置有配重块10，配重块10可为多个，配重块10与配重杆9通过螺纹连接，方便调整；摆动梁8的另一端纵向固定应变梁11的一端，应变梁11的另一端固定有夹头12，夹头12固定上试件，上试件可以为柱状或球状。夹头12上方固定砝码盘13，砝码盘13内放置砝码14，用来提供上试件对下试件的正压力。应变梁11可以为单片梁或双片梁，应变梁11的前、后侧分别粘附有电阻应变片，作为力传感器，来测量上试件与下试件之间产生的摩擦力。支架6上设置有调节螺钉15，调节螺钉15抵压摆动梁8的靠近配重杆9的一端。试验时，可以通过调节螺钉15将上试件平稳压在下试件上；试验结束时，可以通过调节螺钉15将上试件与下试件分离。
在表面形貌测量装置中，三坐标调整台2设置在实验台1上，位于旋转平台5左侧，表面形貌仪4通过支持杆3固定在三坐标调整台2上，并伸出三坐标调整台2。通过调整三坐标调整台2，可以使表面形貌仪4的探针伸入旋转平台5的上方，方便测量下试件的表面形貌。
低速摩擦磨损试验(下试样托盘转速≤30rpm)：
(1)首先对应变梁11进行标定，得出应变信号与摩擦力的对应关系。
(2)通过调节调节螺钉15使上试件与下试件相接触，调节摆动梁8平衡后，根据实验要求加载砝码组。调节三坐标调整台2使表面形貌仪4的探针与下试件相接触。上试件保持静止，下试件在电机的驱动下相对于上试件做圆周运动。
(3)实验过程中，应变梁11的应变信号可以通过力传感器实时的记录，通过数据处理可以把采集到的应变信号转化为摩擦系数；通过控制表面形貌仪4的探针在下试件上滑动扫描，可以测量不同阶段下试件磨损表面的表面形貌，采集得到的表面形貌数据进行储存并绘成曲线图，从中可以得到磨损表面的粗糙度，同时根据测量得到的表面形貌的变化可以计算出相应的磨损量。
中高速摩擦磨损实验(下试样托盘转速>30rpm)：
基本步骤与低速摩擦磨损试验时相同，所不同的是为了避免损坏表面形貌仪，表面形貌仪4的探针不能与下试件接触。需要测量下试件磨损量时，需将试验机旋转平台5停下，调节三坐标调整台2使表面形貌仪探针与下试件相接触，然后测量下试件的表面形貌。测量完毕，调节三坐标调整台2使表面形貌仪4的探针与下试件相分离，继续进行下一阶段的摩擦磨损试验。
Claims (6)
1、一种在线测量的摩擦磨损试验机，包括：实验台(1)，设置在实验台(1)上的摩擦磨损实验装置和表面形貌测量装置，其特征在于，
所述摩擦磨损实验装置包含：应变梁(11)，设置在实验台(1)上的支架(6)和旋转平台(5)，旋转平台(5)固定下试件，支架(6)位于旋转平台(5)一侧；支架(6)上设置有旋转轴(7)，旋转轴(7)上固定有摆动梁(8)，摆动梁(8)的一端固定有配重杆(9)，配重杆(9)上设置有配重块(10)，摆动梁(8)的另一端固定在应变梁(11)的一端，应变梁(11)的另一端固定有夹头(12)，夹头(12)固定下试件，夹头(12)上设置砝码盘(13)，砝码盘(13)放置砝码(14)；所述应变梁(11)上设置有测量上试件和下试件之间的摩擦力的力传感器；
所述表面形貌测量装置包含：设置在实验台(1)上的三坐标调整台(2)，三坐标调整台(2)上设置有表面形貌仪(4)，表面形貌仪(4)的探针伸入所述旋转平台(5)的上方。
2、根据权利要求1所述的一种在线测量的摩擦磨损试验机，其特征在于，所述支架(6)上设置有调节螺钉(15)，调节螺钉(15)抵压摆动梁(8)的靠近配重杆(9)的一端。
3、根据权利要求1所述的一种在线测量的摩擦磨损试验机，其特征在于，所述配重块(10)和配重杆(9)通过螺纹连接。
4、根据权利要求1所述的一种在线测量的摩擦磨损试验机，其特征在于，所述旋转轴(7)通过轴承与支架(6)连接。
5、根据权利要求1所述的一种在线测量的摩擦磨损试验机，其特征在于，所述旋转平台(5)固定有下试件托盘(16)，下试件托盘(16)上对称设置有多个垫块(17)，垫块(17)的中间设置有条形孔，条形孔内设置有锁定螺钉(18)。
6、根据权利要求1所述的一种在线测量的摩擦磨损试验机，其特征在于，所述表面形貌仪(4)通过支持杆(3)固定在三坐标调整台(2)上，表面形貌仪(4)伸出三坐标调整台(2)。
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