CN103364296A - 一种高温摩擦磨损试验机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种高温摩擦磨损试验机，属于材料磨损试验技术领域。它解决了现有技术中试验机的测试精度低等技术问题。本试验机包括机架，机架上设置有转轴，机架上还设置有驱动装置，转轴的顶端具有托盘，托盘的表面涂覆有隔热层，托盘的表面还固定有摩擦盘；机架上设置有支架，支架设置有一根横梁，横梁上设置有力值传感器，横梁的一端设置有加载杆，加载杆的底端设置有试样夹头，本试验机还包括高温炉，高温炉内开设有加热腔，加载杆的底端插设于该加热腔内，加热腔的底部开设有一个开口，托盘位于开口外，摩擦盘位于加热腔内。本发明具有测试精度高等优点。

Description

一种高温摩擦磨损试验机

技术领域

本发明属于材料磨损试验技术领域，涉及一种高温摩擦磨损试验机。

背景技术

随着科学技术的不断发展，传统的单一的材料已经不能满足发展的需求，因此，很多研究人员逐渐将研究重心转到材料科学及材料加工上，通过淬火、渗碳、渗氮、深冷处理、固溶强化等各种手段来改善材料的性能。而表面技术作为一种对材料进行表面改性或在表面制备一新物质层以供特定用途的工艺方法，在材料科学技术领域得到广泛的使用。例如利用双辉等离子技术在碳钢表面制备TiC陶瓷膜的这一方案，就能够获得具有一定耐磨性及耐腐蚀性的陶瓷膜，提高材料的综合性能。而在渗镀完毕后，通常需要对材料进行摩擦磨损试验。

我国专利CN2499822Y公开了一种高温摩擦磨损试验装置，在该装置的机架上设有加载机构、高温炉以及轴承支架，陶瓷试样夹具在高温炉内，并分别和高温陶瓷轴相连，高温陶瓷轴和高温合金轴相连；高温合金轴位于轴承支架内，端部有传动皮轮和机架内的驱动电机相对应；另一高温合金轴上连接有摩擦力传感器、载荷传感器、加载机构等。

但是，现有技术中的高温合金轴很大一部分处于高温炉内，轴受热并且受到加载机械的加载力，特别容易发生形变弯曲，影响试验机的测试精度，更可能导致轴的旋转卡滞，使试验机出现故障。

发明内容

本发明是针对现有的技术存在的上述问题，提供一种高温摩擦磨损试验机，本发明所要解决的技术问题是：如何通过避免高温摩擦磨损试验机中的轴受热变形弯曲，提高试验机的测试精度。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：

一种高温摩擦磨损试验机，其特征在于，本试验机包括一个机架，所述机架上沿自身高度方向设置有一个转轴，所述机架上还设置有能够驱动该转轴旋转的驱动装置，所述转轴的顶端具有一个托盘，托盘的表面涂覆有一隔热层，所述托盘的表面还固定有一个摩擦盘；所述机架沿自身高度方向设置有一个支架，所述支架沿水平方向设置有一根横梁，所述横梁上设置有一个用于检测横梁侧面所受压力大小的力值传感器，所述横梁的一端垂直设置有加载杆，所述加载杆的底端设置有试样夹头，所述试样夹头位于摩擦盘的正上方，本试验机还包括一个高温炉，所述高温炉内开设有一个加热腔，所述加载杆的底端插设于该加热腔内，所述加热腔的底部开设有一个开口，所述托盘位于所述开口外，所述摩擦盘位于加热腔内。

在需要试验时，将通过试样夹头夹持住试样，然后将高温炉加热至预期温度，通过加载杆加载所需的载荷，然后通过驱动装置驱动转轴转动，从而测试材料在高温环境下的摩擦系数和磨损率；由于本试验机中只有摩擦盘位于加热腔内，而托盘位于开口外，且托盘的表面涂覆有一隔热层，测试时，加热腔中的热量很难传递至转轴上，转轴的温度较低，不易发生变形弯曲，从而提高本试验机的测试精度，也避免转轴因弯曲而发生卡滞，提高试验机的作用寿命；而设计有隔热层，同时使得加热腔内的温度不易散出，能够在隔热的同时，对加热腔起到良好的保温效果，降低电能的损耗。

在上述的一种高温摩擦磨损试验机中，所述机架包括底座，支撑杆和台面，所述支撑杆的两端分别固定于底座和台面上，所述台面上设置有两个相互平行的气缸，所述气缸包括缸体和活塞杆，所述缸体固定于台面上，所述活塞杆的下端插接于缸体内，所述活塞杆的上端与所述高温炉固连。高温炉通过气缸固定于台面上，当需要夹持试样时，可通过气缸收缩使高温炉下降，从而使试样夹头从高温炉从露出，方便试样的夹持固定。

在上述的一种高温摩擦磨损试验机中，所述试验机还包括一个套设于转轴上的轴套，所述轴套包括本体和位于本体上端的限位盘，所述限位盘的下端面与所述台面的上表面相固连，当所述气缸收缩时，所述限位盘能够与所述高温炉的底部相贴靠，所述限位盘内开设有填注有冷却液的冷却腔一，所述本体内开设有填注有冷却液的冷却腔二，所述冷却腔一与所述冷却腔二相连通。设计有轴套后，能够保证转轴的运行精度，避免转轴发生偏摆影响试验机的测试精度；同时，在轴套内开设有冷却腔一和冷却腔二，能够将转轴与轴套之间摩擦产生的热量，及加热腔中传递给转轴的热量快速地传导出去，避免转轴和轴套因过热而产生损坏；并且，本发明中将冷却腔一和冷却腔二设计于轴套上，是由于如果将冷却腔开设于转轴上，会导致转轴内部空心，机械强度较低，当转轴受到载荷时，转轴很容易发生变形或折断，而空心的转轴部分区域也很容易出现应力集中等现象，容易因疲劳出现裂纹；并且，当测试完毕后，能够通过气缸使高温炉下降，此时轴套上的限位盘能够与高温炉的炉底相抵靠，通过冷却腔一对高温炉进行降热，提高高温炉的冷却速度，实验者可及时对高温炉进行清扫、维护或修理。

在上述的一种高温摩擦磨损试验机中，所述加载杆的顶端固设有一个用于盛放砝码的砝码盘。设计有砝码盘后，方便根据不同的加载量对加载杆实施加载。

在上述的一种高温摩擦磨损试验机中，所述驱动装置包括设置于底座上的电机，所述电机的输出端固连有一个主动轮，所述转轴的下端套设有一个从动轮，所述主动轮和从动轮通过一根皮带相连。电机转动带动主动轮转动，主动轮通过皮带带动从动轮转动，进而带动转轴转动；设计有皮带后，方便驱动装置的安装布置。

在上述的一种高温摩擦磨损试验机中，作为另一种方案，所述驱动装置包括一个设置于底座上的电机，所述电机的输出端通过联轴器与所述转轴的下端相连。

在上述的一种高温摩擦磨损试验机中，所述隔热层采用石棉或玻璃纤维制成。石棉具有高挠性、耐化学和热侵蚀、电绝缘性等性能，是重要的防火、绝缘和保温材料，且相对成本较低；而玻璃纤维比有机纤维耐热，且隔热、隔音性能好。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、由于本试验机中只有摩擦盘位于加热腔内，而托盘位于开口外，且托盘的表面涂覆有一隔热层，测试时，加热腔中的热量很难传递至转轴上，转轴的温度较低，不易发生变形弯曲，从而提高本试验机的测试精度，也避免转轴因弯曲而发生卡滞，提高试验机的作用寿命；而设计有隔热层，同时使得加热腔内的温度不易散出，能够在隔热的同时，对加热腔起到良好的保温效果，降低电能的损耗；

2、设计有轴套后，能够保证转轴的运行精度，避免转轴发生偏摆影响试验机的测试精度；

3、在轴套内开设有冷却腔一和冷却腔二，能够将转轴与轴套之间摩擦产生的热量，及加热腔中传递给转轴的热量快速地传导出去，避免转轴和轴套因过热而产生损坏；

4、本发明中将冷却腔一和冷却腔二设计于轴套上，是由于如果将冷却腔开设于转轴上，会导致转轴内部空心，机械强度较低，当转轴受到载荷时，转轴很容易发生变形或折断，而空心的转轴部分区域也很容易出现应力集中等现象，容易因疲劳出现裂纹；并且，当测试完毕后，能够通过气缸使高温炉下降，此时轴套上的限位盘能够与高温炉的炉底相抵靠，通过冷却腔一对高温炉进行降热，提高高温炉的冷却速度，实验者可及时对高温炉进行清扫、维护或修理。

附图说明

图1是实施例中本试验机的结构示意图。

图2是实施例中本轴套和转轴的装配图。

图中，1、机架；2、转轴；3、底座；4、支撑杆；5、台面；6、电机；7、主动轮；8、从动轮；9、皮带；10、托盘；11、隔热层；12、摩擦盘；13、支架；14、横梁；15、力值传感器；16、加载杆；17、砝码盘；18、试样夹头；19、高温炉；20、缸体；21、活塞杆；22、加热腔；23、开口；24、本体；25、限位盘；26、冷却腔一；27、冷却腔二。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

如图1、图2所示，本试验机包括一个机架1，机架1上沿自身高度方向设置有一个转轴2，机架1上还设置有能够驱动该转轴2旋转的驱动装置。具体来说，本实施例中，机架1包括底座3，支撑杆4和台面5，支撑杆4的两端分别固定于底座3和台面5上，驱动装置包括设置于底座3上的电机6，电机6的输出端固连有一个主动轮7，转轴2的下端套设有一个从动轮8，主动轮7和从动轮8通过一根皮带9相连。作为另一种方案，驱动装置包括一个设置于底座3上的电机6，电机6的输出端通过联轴器与转轴2的下端相连。

如图1、图2所示，转轴2的顶端具有一个托盘10，托盘10的表面涂覆有一隔热层11，该隔热层11由石棉或玻璃纤维制成。托盘10的表面还固定有一个摩擦盘12；机架1沿自身高度方向设置有一个支架13，支架13沿水平方向设置有一根横梁14，横梁14上设置有一个用于检测横梁14侧面所受压力大小的力值传感器15，横梁14的一端垂直设置有加载杆16，加载杆16的顶端固设有一个用于盛放砝码的砝码盘17，加载杆16的底端设置有试样夹头18，试样夹头18位于摩擦盘12的正上方。

如图1、图2所示，本试验机还包括一个高温炉19，具体来说，台面5上设置有两个相互平行的气缸，气缸包括缸体20和活塞杆21，缸体20固定于台面5上，活塞杆21的下端插接于缸体20内，活塞杆21的上端与高温炉19固连。高温炉19内开设有一个加热腔22，加载杆16的底端插设于该加热腔22内，加热腔22的底部开设有一个开口23，托盘10位于所述开口23外，摩擦盘12位于加热腔22内。

如图1、图2所示，试验机还包括一个套设于转轴2上的轴套，轴套包括本体24和位于本体24上端的限位盘25，限位盘25的下端面与台面5的上表面相固连，当气缸收缩时，限位盘25能够与高温炉19的底部相贴靠，限位盘25内开设有填注有冷却液的冷却腔一26，本体24内开设有填注有冷却液的冷却腔二27，冷却腔一26与冷却腔二27相连通。该冷却液可为水或液态金属。

本发明的工作原理如下：在需要试验时，将通过试样夹头18夹持住试样，然后将高温炉19加热至预期温度，通过加载杆16加载所需的载荷，然后通过驱动装置驱动转轴2转动，从而测试材料在高温环境下的摩擦系数和磨损率；由于本试验机中只有摩擦盘12位于加热腔22内，而托盘10位于开口23外，且托盘10的表面涂覆有一隔热层11，测试时，加热腔22中的热量很难传递至转轴2上，转轴2的温度较低，不易发生变形弯曲，从而提高本试验机的测试精度，也避免转轴2因弯曲而发生卡滞，提高试验机的作用寿命；而设计有隔热层11，同时使得加热腔22内的温度不易散出，能够在隔热的同时，对加热腔22起到良好的保温效果，降低电能的损耗。在轴套内开设有冷却腔一26和冷却腔二27，能够将转轴2与轴套之间摩擦产生的热量，及加热腔22中传递给转轴2的热量快速地传导出去，避免转轴2和轴套因过热而产生损坏；并且，本发明中将冷却腔一26和冷却腔二27设计于轴套上，是由于如果将冷却腔开设于转轴2上，会导致转轴2内部空心，机械强度较低，当转轴2受到载荷时，转轴2很容易发生变形或折断，而空心的转轴2部分区域也很容易出现应力集中等现象，容易因疲劳出现裂纹。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (7)

1.一种高温摩擦磨损试验机，其特征在于，本试验机包括一个机架（1），所述机架（1）上沿自身高度方向设置有一个转轴（2），所述机架（1）上还设置有能够驱动该转轴（2）旋转的驱动装置，所述转轴（2）的顶端具有一个托盘（10），托盘（10）的表面涂覆有一隔热层（11），所述托盘（10）的表面还固定有一个摩擦盘（12）；所述机架（1）沿自身高度方向设置有一个支架（13），所述支架（13）沿水平方向设置有一根横梁（14），所述横梁（14）上设置有一个用于检测横梁（14）侧面所受压力大小的力值传感器（15），所述横梁（14）的一端垂直设置有加载杆（16），所述加载杆（16）的底端设置有试样夹头（18），所述试样夹头（18）位于摩擦盘（12）的正上方，本试验机还包括一个高温炉（19），所述高温炉（19）内开设有一个加热腔（22），所述加载杆（16）的底端插设于该加热腔（22）内，所述加热腔（22）的底部开设有一个开口（23），所述托盘（10）位于所述开口（23）外，所述摩擦盘（12）位于加热腔（22）内。

2.根据权利要求1所述的一种高温摩擦磨损试验机，其特征在于，所述机架（1）包括底座（3），支撑杆（4）和台面（5），所述支撑杆（4）的两端分别固定于底座（3）和台面（5）上，所述台面（5）上设置有两个相互平行的气缸，所述气缸包括缸体（20）和活塞杆（21），所述缸体（20）固定于台面（5）上，所述活塞杆（21）的下端插接于缸体（20）内，所述活塞杆（21）的上端与所述高温炉（19）固连。

3.根据权利要求2所述的一种高温摩擦磨损试验机，其特征在于，所述试验机还包括一个套设于转轴（2）上的轴套，所述轴套包括本体（24）和位于本体（24）上端的限位盘（25），所述限位盘（25）的下端面与所述台面（5）的上表面相固连，当所述气缸收缩时，所述限位盘（25）能够与所述高温炉（19）的底部相贴靠，所述限位盘（25）内开设有填注有冷却液的冷却腔一（26），所述本体（24）内开设有填注有冷却液的冷却腔二（27），所述冷却腔一（26）与所述冷却腔二（27）相连通。

4.根据权利要求3所述的一种高温摩擦磨损试验机，其特征在于，所述加载杆（16）的顶端固设有一个用于盛放砝码的砝码盘（17）。

5.根据权利要求4所述的一种高温摩擦磨损试验机，其特征在于，所述驱动装置包括设置于底座（3）上的电机（6），所述电机（6）的输出端固连有一个主动轮（7），所述转轴（2）的下端套设有一个从动轮（8），所述主动轮（7）和从动轮（8）通过一根皮带（9）相连。

6.根据权利要求4所述的一种高温摩擦磨损试验机，其特征在于，所述驱动装置包括一个设置于底座（3）上的电机（6），所述电机（6）的输出端通过联轴器与所述转轴（2）的下端相连。

7.根据权利要求1所述的一种高温摩擦磨损试验机，其特征在于，所述隔热层（11）采用石棉或玻璃纤维制成。

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