CN103162953A - 一种自润滑衬垫性能试验机 - Google Patents

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Abstract

一种自润滑衬垫性能试验机，其主要包括动力机构、加载机构、衬垫夹具机构、磨损量检测机构及环境模拟机构。其中，动力机构采用胀套和同步带传动，实现回转无间隙，高速时可以起到减震的作用；加载机构采用钳式液压加载机构，利用杠杆原理实现增力，并实现加载同步，试验轴的支撑轴承不受径向力，使试验轴只受转矩作用，提高检测精度。本发明可根据试验标准在不同摆频、不同载荷、不同环境温度下评价关节轴承自润滑衬垫的性能，其适合的工况涵盖高速轻载、低速重载，能对自润滑衬垫的性能参数实现精确检测，最终为评价自润滑衬垫性能提供数据支持。

Description

一种自润滑衬垫性能试验机
技术领域
本发明涉及一种自润滑衬垫性能试验机。
背景技术
自润滑关节轴承结构简单、体积小、承载能力大且无需润滑，广泛应用于航天仪器、工程机械、水利工程、风电系统、纺织与食品加工等领域。自润滑衬垫性能直接决定自润滑关节轴承性能。随着航天航空和工程应用等领域的快速发展，对自润滑关节轴承衬垫性能的要求越来越苛刻，一种高性能的自润滑衬垫试验机，对综合评价关节轴承自润滑衬垫的性能有着重要的意义。
在已公开的中国专利中《低速重载纤维编织复合物自润滑衬垫试验机》(专利号200810079552.0)，《高速轻载纤维编织复合物自润滑衬垫试验机》（专利200810079554.X）都涉及到自润滑衬垫性能试验机。《低速重载纤维编织复合物自润滑衬垫试验机》摆动运动的实现采用曲柄摇杆机构，缺点是：曲柄摇杆机构在高速摆动时质心的偏离会产生振动；《高速轻载纤维编织复合物自润滑衬垫试验机》摆动运动的实现采用伺服电机和减速器，缺点是：减速器在高速摆动过程中的反向间隙也会产生振动；而且上述试验机载荷施加采用双向液压直接加载，导致液压系统庞大，同时由于液压缸加载不同步使试验轴变形，会直接影响测量结果。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能在重载荷和高频摆动工况环境下准确评价自润滑衬垫性能的自润滑衬垫性能试验机。本发明可根据试验标准在不同摆频、不同载荷、不同环境温度下评价关节轴承自润滑衬垫的性能。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该试验机主要包括：动力机构、加载机构、衬垫夹具机构、磨损量检测机构及环境模拟机构。其中，动力机构又包括：动力台、摆动油缸、第一胀套式同步带轮、同步带、同步带轮支撑座、第二胀套式同步带轮、带轮输出轴、胀套联轴器、扭矩传感器、胀紧套、静压主轴、ER刀柄及试件轴。固定在动力台上的摆动油缸其第一胀套式同步带轮通过同步带与设在同步带轮支撑座上的第二胀套式同步带轮相连，该第二胀套式同步带轮的轮轴与带轮输出轴相连；该带轮输出轴通过胀套联轴器与扭矩传感器连接；该扭矩传感器通过胀紧套与静压主轴连接；静压主轴与ER刀柄之间由莫氏锥面刚性连接；试件轴夹持在ER刀柄上。
加载机构主要包括：加载支撑铰链、液压缸、第一液压缸支撑铰链、第一钳式加载板、第二钳式加载板、心轴、拉压传感器及第二液压缸支撑铰。其中，水平的心轴穿过第一钳式加载板及第二钳式加载板构成的中间孔以及两侧加载支撑铰链通孔，并且两侧加载支撑铰链固定在工作台的底面上；液压缸两端分别通过第一液压缸支撑铰链和第二液压缸支撑铰固定在第一钳式加载板和第二钳式加载板的下端；拉压传感器通过螺纹连接固定在液压缸的推杆中间。
磨损量检测机构主要包括：位移挡板、位移传感器支架、位移挡板支架及位移传感器。其中，位移传感器通过位移传感器支架固定在第一钳式加载板的中间台阶面上；与位移传感器对应的位移挡板通过位移挡板支架固定在第二钳式加载板的中间台阶面上。
衬垫夹具机构主要包括：第一销轴、第一夹具导轨、第一夹具、第二夹具、第二夹具导轨及第二销轴。其中，第一自润滑衬垫、第二自润滑衬垫分别粘贴第一夹具和第二夹具两者相对的半圆槽上；第一夹具穿在第一夹具导轨上，第一夹具导轨通过设在第一钳式加载板内的第一销轴固定在第一钳式加载板上；第二夹具穿在第二夹具导轨上，第二夹具导轨通过设在第二钳式加载板内的第二销轴固定在第二钳式加载板上。
环境模拟机构主要包括：环境箱、密封元件、第一加热板、第二加热板和温度传感器。其中，设在工作台上的环境箱为开口向下并可将第一、二钳式加载板上部罩于其内的槽形箱体，其内设第一加热板和第二加热板。最好环境箱下开口与加载板之间设密封元件。
本发明的工作过程大致如下：通过与其配套的控制系统依次启动液压加载机构、环境模拟机构和动力机构，液压缸推动第一钳式加载板、第二钳式加载板绕心轴同步转动；第一钳式加载板带动穿在第一夹具导轨上的第一夹具，第二钳式加载板带动穿在第二夹具导轨上的第二夹具，使衬垫夹具机构中间距离减小，而分别粘贴在第一夹具和第二夹具的第一自润滑衬垫和第二自润滑衬垫与试件轴抱紧，使载荷作用在摩擦面上。由于采用钳式液压加载机构，在加载过程中第一钳式加载板、第二钳式加载板对衬垫夹具机构加载同步，而且试验轴不受径向力和轴向力，只受转矩作用，可以减小支撑轴承的摩擦和变形对试验的影响。固定在动力台上的摆动油缸通过第一胀套式同步带轮、同步带、同步带轮支撑座、第二胀套式同步带轮、带轮输出轴、胀套联轴器、扭矩传感器、胀紧套、静压主轴、ER刀柄使试件轴往复摆动。动力机构采用同步带传动，起到隔振的作用，减小因摆动油缸的振动对试验的影响，而且同步带传动无反向间隙；各部件采用胀紧套，实现无键连接，在高速摆动时，不会因接触间隙产生振动。衬垫的磨损量通过位移传感器支架、位移挡板支架反映为位移挡板和位移传感器的距离变化。衬垫温度由第一温度传感器和第二温度传感器分别测量。
本发明与现有技术相比具有如下优点：本发明适合的工况涵盖高速轻载、低速重载；动力系统采用胀套和同步带传动，实现回转无间隙，高速时可以起到减震的作用；加载系统采用钳式液压加载机构，利用杠杆原理实现增力，并实现加载同步，试验轴的支撑轴承不受径向力，使试验轴只受转矩作用，提高检测精度。
说明附图
图1为本发明主视示意简图；
图2为图1中加载机构及环境模拟机构局部示意简图；
图3为图1中A处局部放大示意简图。
图中：1-动力台、2-摆动油缸、3-第一胀套式同步带轮、4-同步带、5-同步带轮支撑座、6-第二胀套式同步带轮、7-带轮输出轴、8-胀套联轴器、9-扭矩传感器、10-胀紧套11-静压主轴、12-ER刀柄、13-环境箱、14工作台、15-加载支撑铰链、16-加载机构、17-工作台支架、18-液压缸、19-第一液压缸支撑铰链、20-位移挡板、21-位移传感器支架、22-第一钳式加载板、23-密封元件、24-第一加热板、25-夹具机构、26-第一自润滑衬垫、27-第二自润滑衬垫、28-温度传感器、29-第二加热板、30-第二钳式加载板、31-心轴、32-位移挡板支架、33-位移传感器、34-拉压传感器、35-第二液压缸支撑铰链、36-第一销轴、37-第一夹具导轨、38-试件轴、39-第一夹具、40-第二夹具、43-第一温度传感器、44-第二温度传感器。
具体实施方式
在图1所示的一种自润滑衬垫性能试验机主视示意简图中，固定在动力台上的摆动油缸其第一胀套式同步带轮通过同步带与设在同步带轮支撑座上的第二胀套式同步带轮相连，该第二胀套式同步带轮的轮轴与带轮输出轴相连；该带轮输出轴通过胀套联轴器与扭矩传感器连接；该扭矩传感器通过胀紧套与静压主轴连接；静压主轴与ER刀柄之间由莫氏锥面刚性连接；试件轴夹持在ER刀柄上。
在图2所示的一种自润滑衬垫性能试验机加载机构及环境模拟机构局部示意简图中，水平的心轴穿过第一钳式加载板及第二钳式加载板构成的中间孔以及两侧加载支撑铰链通孔，并且两侧加载支撑铰链固定在工作台的底面上；液压缸两端分别通过第一液压缸支撑铰链和第二液压缸支撑铰固定在第一钳式加载板和第二钳式加载板的下端；拉压传感器通过螺纹连接固定在液压缸的推杆中间。位移传感器通过位移传感器支架固定在第一钳式加载板的中间台阶面上；与位移传感器对应的位移挡板通过位移挡板支架固定在第二钳式加载板的中间台阶面上。设在工作台上的环境箱为开口向下并可将第一、二钳式加载板上部罩于其内的槽形箱体，其内设第一加热板和第二加热板。环境箱下开口与加载板之间设密封元件。
在图3所示的一种自润滑衬垫性能试验机局部放大示意简图中，第一自润滑衬垫、第二自润滑衬垫分别粘贴第一夹具和第二夹具两者相对的半圆槽上；第一夹具穿在第一夹具导轨上，第一夹具导轨通过设在第一钳式加载板内的第一销轴固定在第一钳式加载板上；第二夹具穿在第二夹具导轨上，第二夹具导轨通过设在第二钳式加载板内的第二销轴固定在第二钳式加载板上。

Claims (2)

1.一种自润滑衬垫性能试验机，其特征在于：固定在动力台上的摆动油缸其第一胀套式同步带轮通过同步带与设在同步带轮支撑座上的第二胀套式同步带轮相连，该第二胀套式同步带轮的轮轴与带轮输出轴相连，该带轮输出轴通过胀套联轴器与扭矩传感器连接，该扭矩传感器通过胀紧套与静压主轴连接，静压主轴与ER刀柄之间由莫氏锥面刚性连接，试件轴夹持在ER刀柄上；水平的心轴穿过第一钳式加载板及第二钳式加载板构成的中间孔以及两侧加载支撑铰链通孔，并且两侧加载支撑铰链固定在工作台的底面上，液压缸两端分别通过第一液压缸支撑铰链和第二液压缸支撑铰固定在第一钳式加载板和第二钳式加载板的下端，拉压传感器通过螺纹连接固定在液压缸的推杆中间；位移传感器通过位移传感器支架固定在第一钳式加载板的中间台阶面上，与位移传感器对应的位移挡板通过位移挡板支架固定在第二钳式加载板的中间台阶面上；设在工作台上的环境箱为开口向下并可将第一、二钳式加载板上部罩于其内的槽形箱体，其内设第一加热板和第二加热板；第一自润滑衬垫、第二自润滑衬垫分别粘贴第一夹具和第二夹具两者相对的半圆槽上，第一夹具穿在第一夹具导轨上，第一夹具导轨通过设在第一钳式加载板内的第一销轴固定在第一钳式加载板上，第二夹具穿在第二夹具导轨上，第二夹具导轨通过设在第二钳式加载板内的第二销轴固定在第二钳式加载板上。
2.根据权利要求1所述的自润滑衬垫性能试验机，其特征在于：环境箱下开口与加载板之间设密封元件。
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