CN101825544B - 单驱动双轴向旋转摆动的球-块磨损试验机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种单驱动双轴向旋转摆动的球-快磨损试验机。包括机座、动力传递部分和加载部分。所述动力传递部分通过电机、曲柄摇杆机构、带轴摆动框架及其上的两级圆锥齿轮传动机构，驱动试样球随2个相互垂直轴做可调频率的双轴向旋转摆动；所述加载部分为砝码杠杆式加载机构，使杠杆上的试样块对所述试样球施加载荷。本发明的优点是：装置结构简单紧凑、加载传动可靠、两垂直轴的摆动频率可调，能够完全模拟球-块双轴向旋转摆动工况下的摩擦磨损。

Description

单驱动双轴向旋转摆动的球-块磨损试验机
技术领域
本发明涉及一种单驱动双轴向旋转摆动的球-缺磨损试验机，该装置可用于模拟点接触双轴向旋转摆动工况下的摩擦磨损试验。
背景技术
关节轴承的主要失效形式是磨损，由于磨损使轴承内部的游隙增大，从而引起轴承支承的动部件的振动和噪声增加，使机械的运行状态变差，导致不能正常工作，造成轴承在疲劳损坏前发生破坏。因此通过设计单驱动双轴向旋转摆动的球-缺磨损试验机来模拟研究点接触旋转摆动磨损寿命的影响因素，为提高其摩擦磨损性能提供改进依据。
前人在关节轴承磨损试验机上做了一些研究：姜韶峰、杨咸启等在“新型关节轴承寿命试验机及关节轴承寿命判断准则”(轴承，1996，(06)：30-33)文中以整个关节轴承为试验对象，主轴进行单方向旋转带动关节轴承进行摩擦磨损试验；S.J.Wiche、S.Keys等在“Abrasionwear tester for bulk solids handling applications”(Wear，2005，(258)：251-257，Australia)文中研制了圆盘磨损试验机，即模拟一个磨损臂在圆盘上的磨损情况，该试验机的圆盘固定，通过电机驱动磨损臂在圆盘的固定轨道上沿逆时针方向移动进行摩擦磨损试验；Horacio Vasquez、Karen Lozano等在“Design of a wear tester for nano-reinforced polymer composites”(Measurement，2008，(41)：870-877，USA)文中模拟人工关节运动情况，研制了往复式摩擦磨损试验机，即上试样销固定，下试样圆盘在曲柄摇杆的带动下做往复移动进行摩擦磨损试验。
关节轴承的多向旋转摆动因幅度大而不同于微动，又因旋转摆动不同于普通的往复直线运动，因此上述磨损试验机中的摩擦副和关节轴承运动方式不尽一样。
发明内容
本发明的目的在于提供一种单驱动双轴向旋转摆动的球-缺磨损试验机，能够模拟大多数关节轴承双轴向旋转摆动的运动方式，并进行重载磨损试验，具有装置结构简单紧凑、加载传动可靠、两垂直轴的摆动频率可调、实用性强的特点。
为达到上述目的，本发明的构思是：一种具有模拟点接触双轴向旋转摆动的单驱动双轴向旋转摆动的球-块磨损试验机。其特征在于试样球可以随2个相互垂直的轴做可调频率的旋转摆动，首先是电机通过曲柄摇杆驱动摆动框架轴旋转摆动，而此轴和摆动框架为一体，即带轴摆动框架，所以带轴摆动框架做同频旋转摆动，进而动力经框架通过其上的两级圆锥齿轮传动机构，驱动与摆动框架轴垂直的试样球轴也做旋转摆动。砝码载荷由杠杆机构放大后通过试样块施加在试样球上。试样球的双轴向旋转摆动频率与摆动幅度可由电机的转速以及试验机结构参数依需要进行调整。试样球和试样块为高副接触，接触应力可达数百MPa。其优点是：加载传动可靠、结构简单紧凑和完全模拟点接触双轴向旋转摆动运动方式。
根据上述发明构思，本发明采用下述技术方案：
一种单驱动双轴向旋转摆动的球-块磨损试验机，包括一个机座、一个电机、一个试样球和一个试样块，其特征在于：1)所述试样球固定安装在一根试样球轴的中央处，该试样球轴的两端通过轴承支承于一个带轴摆动框架上，并与该带轴摆动框架的轴线垂直相交；2)所述电机通过一个摆动传动机构联接所述带轴摆动框架；3)所述带轴摆动框架通过一个两级圆锥齿轮传动机构联接所述试样球轴；4)一根杠杆中部由一根杠杆支架支撑于机座上，该杠杆的一端支撑于所述试样块的下方，使试样块与所述试样球接触，另一端吊挂着一个砝码。
上述电机固定安装在机座上，所述带轴摆动框架的两边短轴分别通过轴承支承于机座上，所述摆动传动机构是：所述电机的输出轴通过一个曲柄摇杆机构联接该带轴摆动框架的一短轴。
上述两级圆锥齿轮传动机构是：一根齿轮轴通过轴承简支在带轴摆动框架底部中央，其中心线对准试样球中心，该齿轮轴上同轴固定安装一个圆锥齿轮B和一个圆锥齿轮C，在机座上固定安装一个圆锥齿轮A与所述圆锥齿轮B啮合，在所述试样球轴上固连一个圆锥齿轮D与所述圆锥齿轮C啮合。
本发明具有以下突出实质性特点和显著的技术进步：
(1)能完全模拟点接触旋转摆动方式。
(2)被测试样球和试样块是高副接触的重载摩擦磨损。
(3)被测试样球能随两个互相垂直的轴做双轴向频率可调的旋转摆动。
(4)加载传动可靠，结构简单紧凑，制造成本低，可以实现实时控制。
附图说明
图1是本发明一个实施例的结构示意图。
图2是图1中A-A处的剖视图。
具体实施方式
本发明的优选实施例结合附图详述如下：
实施例一：参看附图，本单驱动双轴向旋转摆动的球-块磨损试验机，包括一个机座15、一个电机1、一个试样球10和一个试样块11，所述试样球10固定安装在一根试样球轴9的中央处，该试样球轴9的两端通过轴承支承于一个带轴摆动框架3上，并与该带轴摆动框架3的轴线垂直相交；所述电机1通过一个摆动传动机构联接所述带轴摆动框架3；所述带轴摆动框架3通过一个两级圆锥齿轮传动机构联接所述试样球轴9；一根杠杆12中部由一根杠杆支架(14)支撑于机座15上，该杠杆12的一端支撑于所述试样块11的下方，使试样块11与所述试样球10接触，另一端吊挂着一个砝码13。
实施例二：本实施例与实施例一基本相同，特别之处如下：所述电机1固定安装在机座15上，所述带轴摆动框架3的两边短轴分别通过轴承支承于机座15上，所述摆动传动机构是：所述电机1的输出轴通过一个曲柄摇杆机构2联接该带轴摆动框架3的一个短轴。
实施例三：本实施例与实施例一基本相同，特别之处在于：所述两级圆锥齿轮传动机构是：一根齿轮轴6通过轴承简支在带轴摆动框架3底部中央，其中心线对准试样球10中心，该齿轮轴6上同轴固定安装一个圆锥齿轮B 5和一个圆锥齿轮C 7，在机座15上固定安装一个圆锥齿轮A 4与所述圆锥齿轮B 5啮合，在所述试样球轴(9)上固连一个圆锥齿轮D 8与所述圆锥齿轮C 7啮合。
工作原理是：电机1通过曲柄摇杆2带动带轴摆动框架3旋转摆动，动力再经此框架，由两级圆锥齿轮传动机构驱动试样球轴9做旋转摆动，试样球10固定在轴9上，这样就实现了试样球10同时随轴3和与之垂直的轴9作旋转摆动。加载杠杆12由固定于机座15上的杠杆支架14作支点，一端安装试样块11，另一端吊挂砝码13。载荷经杠杆机构放大后通过试样块(11)作用在球试样10上。当试验机构确定以后，被测试样球的摆动频率和摆动幅度可以由电机1的转速以及试验机结构参数依需要进行调整。

Claims (2)

1.一种单驱动双轴向旋转摆动的球-块磨损试验机，包括一个机座(15)、一个电机(1)、一个试样球(10)和一个试样块(11)，其特征在于：
1)所述试样球(10)固定安装在一根试样球轴(9)的中央处，该试样球轴(9)的两端通过轴承支承于一个带轴摆动框架(3)上，并与该带轴摆动框架(3)的轴线垂直相交；
2)所述电机(1)通过一个摆动传动机构联接所述带轴摆动框架(3)，所述摆动传动机构是：所述电机(1)的输出轴通过一个曲柄摇杆机构(2)联接该带轴摆动框架(3)的一短轴；
3)所述带轴摆动框架(3)通过一个两级圆锥齿轮传动机构联接所述试样球轴(9)；所述两级圆锥齿轮传动机构是：一根齿轮轴(6)通过轴承简支在带轴摆动框架(3)底部中央，其中心线对准试样球(10)中心，该齿轮轴(6)上同轴固定安装一个圆锥齿轮B(5)和一个圆锥齿轮C(7)，在机座(15)上固定安装一个圆锥齿轮A(4)与所述圆锥齿轮B(5)啮合，在所述试样球轴(9)上固连一个圆锥齿轮D(8)与所述圆锥齿轮C(7)啮合；
4)一根杠杆(12)中部由一根杠杆支架(14)支撑于机座(15)上，该杠杆(12)的一端支撑于所述试样块(11)的下方，使试样块(11)与所述试样球(10)接触，另一端吊挂着一个砝码(13)。
2.根据权利要求1所述的单驱动双轴向旋转摆动的球-块磨损试验机，其特征在于所述电机(1)固定安装在机座(15)上，所述带轴摆动框架(3)的两边短轴分别通过轴承支承于机座(15)上。
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