CN102207438B - 一种滚动摩擦磨损试验机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种滚动摩擦磨损试验机，包括机架、驱动组块、传动组块、加载组块、扭矩检测系统、恒温水浴槽(6)和恒温水浴槽座板(7)。所述机架由机架背板(11)和机架底板(12)组成；所述扭矩检测系统包括：扭矩传感器(51)和信号采集处理仪表(52)。所述信号采集处理仪表(52)固定于机架背板(11)上且与扭矩传感器(51)连接；所述恒温水浴槽座板(7)设置在机架底板(12)上，所述恒温水浴槽(6)可移动地设置在所述恒温水浴槽座板上，其内可容纳对偶摩擦盘(35)和待检测试样(47)。所述滚动摩擦磨损试验机可以模拟不同的温度和液体环境，进行聚合物与对偶件的滚动摩擦磨损试验。

Description

一种滚动摩擦磨损试验机

技术领域

本发明涉及一种滚动摩擦磨损试验机，尤其涉及一种用于测试聚合物材料滚动接触性能的滚动摩擦磨损试验机。

背景技术

聚合物材料因具有较好的耐磨性、耐疲劳性、比强度及可加工性等优点，已普遍在滚动接触工况下应用，如：聚合物滚动轴承，聚合物胶辊等。材料的摩擦学性能除了跟材料物理性能和接触副形式有关外，还受温度和润滑环境影响。聚合物材料是典型的粘弹性材料，在线性滚动接触时，除了界面存在微滑动外，因材料自身的弹性滞后也会产生滚动阻力，从而在接触界面上会产生摩擦热，而且自由滚动时，弹性滞后产生的热量远大于微滑动所产生的热量，如果这部分热量可以及时散失，聚合物材料在滚动接触中主要表现为表面疲劳失效，如果这部分热量不能及时散失，会导致聚合物弹性降低、粘性升高，最终产生粘着失效，而滚动接触时的散热性又跟环境温度和润滑情况有关。因此，在对聚合物滚动摩擦学性能试验时，需要在不同的载荷、转速、温度和润滑条件下进行。

在已经公开的中国专利申请号为03151240.2、专利名称为：滚动与摩擦复合试验机的专利文献中，公开了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。

在已经公开的中国专利申请号为03230586.9、专利名称为：轴承球滚动接触疲劳寿命试验机的专利文献中，公开了一种专用于轴承球体接触疲劳试验机。该试验机通过监控振幅参量的变化判别试验轴承球体的接触疲劳失效。

在已经公开的中国专利申请号为200510012674.4、专利名称为：测工况模拟滚动接触疲劳试验机的专利文献中，公开了一种在线检测工况模拟滚动接触疲劳试验机。其包括驱动、加载、试验装置和信号采集各部分，其中：温度控制腔套装在传动轴上，试验腔的下端与传动轴的端部过盈配合并置于温度控制腔之中，试验腔内放置上试件、滚动体、下试件，在上试件上设置急停凸轮，急停凸轮的上端面装有滚针推力轴承并与加载杠杆下部的压力块相配合。其可模拟实际工况对表面涂层或非涂层摩擦副表面接触疲劳摩擦磨损过程、对表面涂层工艺、润滑油和润滑脂润滑效果、对推力轴承的使用寿命等进行检测。

以及目前市场上，应用较为广泛的摩擦磨损试验的设备为双盘摩擦磨损试验机。这些设备主要用于滚滑条件下聚合物材料与金属件之间的摩擦试验，可对滚动摩擦力进行检测，但不能在不同温度和润滑条件进行聚合物材料的滚动摩擦磨损试验。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种能在不同温度和润滑条件下对聚合物进行滚动摩擦试验的滚动摩擦磨损试验机。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种滚动摩擦磨损试验机，其包括机架、驱动组块、传动组块、加载组块、扭矩检测系统、包括恒温水浴槽和恒温水浴槽座板。

所述机架由机架背板和机架底板组成；

所述驱动组块包括：调速电机、第一皮带轮、皮带和第二皮带轮；

所述的传动组块包括：第一调节座板，第一带座轴承、第二座轴承、第一轴、第一联轴器、第二联轴器、第三带座轴承、第二调节座板、第四带座轴承、第二轴和对偶摩擦盘；

所述的加载组块包括：第一导轨、第一滑块、第二导轨、第二滑块、U形座板、第五带座轴承、第六带座轴承、第三轴、导向轮、导向轮心轴、钢丝绳和加载砝码；

所述扭矩检测系统包括：扭矩传感器和信号采集处理仪表；

其中，以上各部件的具体连接关系如下：

所述调速电机固定在机架背板上，第一皮带轮与电机输出轴连接，第二皮带轮与第一轴连接，皮带联接第一皮带轮和第二皮带轮；

所述第一调节座板固定在机架背板上，第一带座轴承、第二带座轴承和第三带座轴承依次固定在第一调节座板上，第二调节座板固定在机架背板上，第四带座轴承固定在第二调节座板上，且第一轴与第一带座轴承和第二带座轴承同轴涨紧联接，第二轴与第三带座轴承和第四带座轴承同轴涨紧联接，第一联轴器同轴联接第一轴一端和扭矩传感器一端，第二联轴器同轴联接第二轴一端和扭矩传感器另一端；对偶摩擦盘与第二轴另一端同轴固定联接；

所述第一导轨和第二导轨平行固定于机架背板上，第一滑块设置于第一导轨上，第二滑块设置于第二导轨上，U形座板与第一滑块和第二滑块固定联接，且使得第四带座轴承位于其U形凹槽内，第五轴承座和第六带座轴承固定在U形座板上且与第三轴同轴涨紧联接；导向轮心轴垂直固定在机架背板上且与导向轮同轴联接，钢丝绳一端与U形座板联接，另一端绕过导向轮后与加载砝码联接；

所述信号采集处理仪表固定于机架背板上且与扭矩传感器连接；

所述恒温水浴槽座板设置在机架底板上，所述恒温水浴槽可移动地设置在所述恒温水浴槽座板上，所述恒温水浴槽内可容纳对偶摩擦盘和待检测试样。

在所述的滚动摩擦磨损试验机中，所述第二轴的轴线和第三轴的轴线到机架背板所在面的距离相等。

在所述的滚动摩擦磨损试验机中，所述滚动摩擦磨损试验机检测的试样为圆盘状，所述试样与第三轴同轴固定联接。

本发明所述的滚动摩擦磨损试验机，通过调节加载砝码的重量、调速电机的转速、恒温水浴箱内液体的容量和温度，来实现对不同载荷、转速、温度和液体环境下的滚动摩擦磨损试验。而且还可以通过扭矩传感器和信号采集处理仪表检测各种工况下的扭矩，来判断该试验工况下试样是否失效。由此，通过上述方法，可进行聚合物材料在特定载荷、转速、温度和润滑条件下滚动接触摩擦磨损试验，分析材料的抗疲劳和抗粘着性能。

附图说明

图1为本发明所述滚动摩擦磨损试验机的立体结构示意图；

图2为为图1所示滚动摩擦磨损试验机的分解示意图。

具体实施方式

以下，用实施例结合附图对本发明作更详细的描述。本实施例仅仅是对本发明最佳实施方式的描述，并不对本发明的范围有任何限制。

实施例

如图1和图2所示，所述滚动摩擦磨损试验机包括：机架，驱动组块、传动组块、加载组块、扭矩检测系统、恒温水浴槽6和恒温水浴槽座板7。其中，所述的驱动组块包括：调速电机21、第一皮带轮22、皮带23和第二皮带轮24；所述的传动组块包括：第一调节座板311，第一带座轴承321、第二座轴承322、第一轴331、第一联轴器341、第二联轴器342、第三带座轴承323、第二调节座板312、第四带座轴承324、第二轴332和对偶摩擦盘35；所述扭矩检测系统5包括：扭矩传感器51和信号采集处理仪表52；所述的加载组块包括：第一导轨411、第一滑块421、第二导轨412、第二滑块422、U形座板43、第五带座轴承441、第六带座轴承442、第三轴45、导向轮461、导向轮心轴462、钢丝绳463和加载砝码464。所述机架1的截面为T形，由机架背板11和机架底板12组成。

以上各部件的具体连接关系为，所述调速电机21固定在机架1上，第一皮带轮22与电机21输出轴连接，第二皮带轮24与第一轴331连接，皮带23联接第一皮带轮22和第二皮带轮24；第一调节座板311固定在机架背板11上，第一带座轴承321、第二带座轴承322和第三带座轴承323依次固定在第一调节座板311上，第二调节座板312固定在机架背板11上，第四带座轴承324固定在第二调节座板312上，且第一轴331与第一带座轴承321和第二带座轴承322同轴涨紧联接，第二轴332与第三带座轴承323和第四带座轴承324同轴涨紧联接，第一联轴器341同轴联接第一轴331一端和扭矩传感器51一端，第二联轴器同轴联接第二轴332一端和扭矩传感器51另一端；对偶摩擦盘35与第二轴332另一端同轴固定联接。另外，所述第一导轨411和第二导轨412平行固定于机架背板11上，第一滑块421设置于第一导轨411上，第二滑块422设置于第二导轨412上，U形座板43与第一滑块421和第二滑块422固定联接，且使得第四带座轴承324位于其U形凹槽内，第五轴承座441和第六带座轴承442固定在U形座板43上且与第三轴45同轴涨紧联接；导向轮心轴462垂直固定在机架背板11上且与导向轮461同轴联接，钢丝绳463一端与U形座板43联接，另一端绕过导向轮461后加载砝码464联接。所述信号采集处理仪表52固定于机架背板上且与扭矩传感器51连接。所述恒温水浴槽座板7设置在机架底板12上，恒温水浴槽6可移动式设置在水浴槽座板7上，其内可容纳对偶摩擦盘35和试样47。

优选的是，所述第二轴332的轴线和第三轴45的轴线与机架背板11距离相同。

优选的是，所述试样47为圆盘状，且与第三轴45同轴固定联接。

本发明的滚动摩擦磨损试验机功能是这样实现的：试样47安装在第三轴45上后，将恒温水浴槽座板7设置于恒温水浴槽6和机架底板12之间，并向恒温水浴槽6内添加试验所需的液体，使得液面覆盖试样47和对偶摩擦盘35。向加载组块4中的钢丝绳463端部添加加载砝码464，使U形座板43在钢丝绳463的牵引下通过第一滑块421和第二滑块422沿第一导轨411和第二导轨412直线靠近传动组块3，从而带动其上的第五带座轴承441、第六带座轴承442、第三轴45和试样47移向传动组块3，使得试样47与传动组块3中的对偶摩擦盘35接触。当驱动组块2中调速电机21启动时，扭矩依次经第一皮带轮22、皮带23、第二皮带轮24、第一轴331、第一联轴器341、扭矩传感器51、第二联轴器342、第二轴332传递给对偶摩擦盘35，进而带动试样47转动。

实验时，通过调节加载砝码464重量、调速电机21转速、恒温水浴箱6内液体及温度便可进行不同载荷、转速、温度和液体环境下的滚动摩擦磨损试验，并通过扭矩传感器51和信号采集处理仪表52检测各种工况下的扭矩。当信号采集处理仪表52所显示的扭矩值为一稳定值时，经过一定试验时间后，观察试样47表面形貌并称取试样47的重量，如果试样47表面出现裂纹或者凹坑状脱落，则说明试样已经在该工况下出现疲劳失效；当信号采集处理仪表52所显示的扭矩值稳定上升且最终急剧上升时，说明试样在该工况下滚动接触产生的热量不能及时散失，造成材料粘性上升，视为该工况下试样已经失效。由此，通过上述方法，可进行聚合物材料在特定载荷、转速、温度和润滑条件下滚动接触摩擦磨损试验，分析材料的抗疲劳和抗粘着性能。

本发明的优点在于：可以模拟不同的温度和液体环境，进行聚合物与对偶件的滚动摩擦磨损试验。

Claims (3)

1.一种滚动摩擦磨损试验机，包括机架、驱动组块、传动组块、加载组块和扭矩检测系统，其特征在于：

所述滚动摩擦磨损试验机还包括恒温水浴槽(6)和恒温水浴槽座板(7)；

所述机架由机架背板(11)和机架底板(12)组成；

所述驱动组块包括：调速电机(21)、第一皮带轮(22)、皮带(23)和第二皮带轮(24)；

所述的传动组块包括：第一调节座板(311)，第一带座轴承(321)、第二座轴承(322)、第一轴(331)、第一联轴器(341)、第二联轴器(342)、第三带座轴承(323)、第二调节座板(312)、第四带座轴承(324)、第二轴(332)和对偶摩擦盘(35)；

所述的加载组块包括：第一导轨(411)、第一滑块(421)、第二导轨(412)、第二滑块(422)、U形座板(43)、第五带座轴承(441)、第六带座轴承(442)、第三轴(45)、导向轮(461)、导向轮心轴(462)、钢丝绳(463)和加载砝码(464)；

所述扭矩检测系统包括：扭矩传感器(51)和信号采集处理仪表(52)；

其中，

所述调速电机(21)固定在机架背板(11)上，第一皮带轮(22)与电机(21)输出轴连接，第二皮带轮(24)与第一轴(331)连接，皮带(23)联接第一皮带轮(22)和第二皮带轮(24)；

所述第一调节座板(311)固定在机架背板(11)上，第一带座轴承(321)、第二带座轴承(322)和第三带座轴承(323)依次固定在第一调节座板(311)上，第二调节座板(312)固定在机架背板(11)上，第四带座轴承(324)固定在第二调节座板(312)上，且第一轴(331)与第一带座轴承(321)和第二带座轴承(322)同轴涨紧联接，第二轴(332)与第三带座轴承(323)和第四带座轴承(324)同轴涨紧联接，第一联轴器(341)同轴联接第一轴(331)一端和扭矩传感器(51)一端，第二联轴器同轴联接第二轴(332)一端和扭矩传感器(51)另一端；对偶摩擦盘(35)与第二轴(332)另一端同轴固定联接；

所述第一导轨(411)和第二导轨(412)平行固定于机架背板(11)上，第一滑块(421)设置于第一导轨(411)上，第二滑块(422)设置于第二导轨(412)上，U形座板(43)与第一滑块(421)和第二滑块(422)固定联接，且使得第四带座轴承(324)位于其U形凹槽内，第五轴承座(441)和第六带座轴承(442)固定在U形座板(43)上且与第三轴(45)同轴涨紧联接；导向轮心轴(462)垂直固定在机架背板(11)上且与导向轮(461)同轴联接，钢丝绳(463)一端与U形座板(43)联接，另一端绕过导向轮(461)后与加载砝码(464)联接；

所述信号采集处理仪表(52)固定于机架背板(11)上且与扭矩传感器(51)连接；

所述恒温水浴槽座板(7)设置在机架底板(12)上，所述恒温水浴槽(6)可移动地设置在所述恒温水浴槽座板(7)上，所述恒温水浴槽(6)内可容纳对偶摩擦盘(35)和待检测试样(47)。

2.根据权利要求1所述的滚动摩擦磨损试验机，其特征在于：所述第二轴(332)的轴线和第三轴(45)的轴线到机架背板(11)所在面的距离相等。

3.根据权利要求1所述的滚动摩擦磨损试验机，其特征在于：所述滚动摩擦磨损试验机检测的试样(47)为圆盘状，所述试样(47)与第三轴(45)同轴固定联接。

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