CN103403522B - 三模块一体式磨损试验机 - Google Patents

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Abstract

本发明的三模块一体式磨损试验机其组成包括：上下直线电动机（103），驱动使上部试片（117）的位置上下移动；上下直线导轨（107），使上部试片（117）沿着所述直线导轨（107）上下移动；左右直线电动机（109），驱动使上部试片（117）的位置左右移动；左右直线导轨（111），使上部试片（117）沿着左右直线导轨（111）左右移动。因此将往复运动磨损试验、销盘磨损试验、环块磨损试验用一个试验机进行。

Description

三模块一体式磨损试验机
技术领域
本发明涉及试验试片磨损性能的磨损试验机，具体是可以用一个试验机进行往复运动式磨损试验、销盘磨损试验、环块磨损试验的三模块一体式磨损试验机。
背景技术
在我们日常生活中发生的所有磨擦磨损现象是在两个物体之间以各种形态接触时出现。磨擦和磨损试验是两个以上的物体接触的接触面上的磨擦力、磨损量和磨擦系数等进行测定的试验，根据接触形态对上述结果产生很大影响。磨擦和磨损试验是除了两个材料接的触之外，还应存在旋转运动、直线运动、冲击等各种形态驱动才能从工程学上了解耐磨损特性。所述磨擦和磨损试验是对超薄薄膜的涂层面、软质材料、硬质材料等各种材料进行。材料具有的磨擦系数和磨损的一般特性是了解拟适用材料所具特性的物理性质的重要依据，需准确测定。
磨损试验是在上部试片上施加负荷，使之接触到下部试片，并使用双轴载何传感器继续测定对上部试片的磨擦力，将该测定数据转换成磨擦力测定。一般试验两个物体接触所致磨损的方法中，有往复运动式磨损试验、销盘(Pinon Disc)磨损试验、环块(Block on Ring)磨损试验，磨擦和磨损试验时通过齿轮或者滑动接收电动机的旋转而进行磨擦运动。磨擦和磨损试验是利用圆运动或圆弧或直线等往复运动进行磨擦和磨损试验，在对上部试片施加荷重的状态下，用双轴载荷传感器测定对上部和下部试片的磨擦力。
大部分磨擦和磨损试验机是一般一台试验机具有一种驱动形态，若想实现不同的接触形态，需分别制作驱动装置进行测试，即各种驱动形态试验需要使用不同的试验机而造成不便，因此需要对此进行改进。
发明内容
技术问题
本发明的目的在于，提供一种用一台磨损试验机根据磨损试验目的进行往复运动式磨损试验、销盘磨损试验和环块磨损试验的三模块一体式磨损试验机，以解决所述问题。
技术方案
为实现所述目的，本发明的三模块一体式磨损试验机其组包括：上下直线电动机(103)，驱动使上部试片(117)的位置上下移动；上下直线导轨(107)，随着所述上下直线电动机(103)旋转，使上部试片(117)沿着上下直线导轨(107)上下移动；左右直线电动机(109)，驱动使上部试片(117)的位置左右移动；左右直线导轨(111)，随着所述左右直线电动(109)旋转，使上部试片(117)沿着左右直线导轨(111)左右移动；双轴载荷传感器(113)，测定施加于上部试片(117)的上下方向荷重和左右方向力量；上部试片固定夹具(115)，将上部试片(117)固定在所述双轴载荷传感器(113)上；下部试片驱动电动机(127)，驱动下部试片使下部试片旋转；下部试片驱动电动机延长轴(133)，使所述下部试片驱动电动机(127)的下部试片驱动电动机驱动轴(129)延长；下部试片驱动电动机驱动轴联轴器(131)，连接所述下部试片驱动电动机(127)的下部试片驱动电动机驱动轴(129)和所述下部试片驱动电动机延长轴(133)；纵锥齿轮(135)，连接于所述下部试片驱动电动机延长轴(133)进行旋转运动；横锥齿轮(155)，与所述横锥齿轮(135)啮合使所述纵锥齿轮(135)的垂直旋转变成该横锥齿轮(155)的水平旋转；销盘驱动装置(125)，随着所述横锥齿轮(155)旋转而旋转；销盘下部试片固定夹具(121)，随着所述销盘驱动装置(125)旋转而旋转；环块固定夹具(137)，与所述下部试片驱动电动机延长轴(133)连接进行垂直旋转运动；往复运动驱动带(123)，随着所述销盘驱动装置(125)旋转而旋转；往复运动驱动装置(149)，随着所述往复运动驱动带(123)旋转而旋转；往复运动切换部(151)，随着所述往复运动驱动装置(149)旋转而旋转；往复运动第一连接部(153)，在所述往复运动切换部(151)的上部一侧上偏心安装，使所述往复运动切换部(151)的旋转运动切换成往复运动，且向上方凸出形成；连接杆(301)，由直线或弯曲线形成，两侧形成通孔的连接杆第一插入部(303)和连接杆第二插入部(305)，并将所述连接杆第一插入部(303)插入所述往复运动第一连接部(153)连接而使所述往复运动切换部(151)的旋转运动切换成往复运动；往复运动下部试片固定夹具(311)，为往复运动磨损试验使下部试片得以装配；往复运动直线导轨(313)，由平行的两个长方形垂直平板形成，使所述往复运动下部试片固定夹具(311)进行往复运动；往复运动驱动部(309)，装配于所述往复运动下部试片固定夹具(311)的一侧，并为插进所述连接杆(301)上形成的连接杆第二插入部(305)，形成向上方凸出的往复运动第二连接部(307)而通过所述连接杆(301)的往复运动推拉所述往复运动下部试片固定夹具(311)。
有益效果
本发明的三模块一体式磨损试验机，其有益效果在于，不需要更换试验机，用一个试验机进行往复运动磨损试验和销盘磨损试验以及环块磨损试验而缩短试验时间，可以相互比较测定值，减少更换试验机而产生的磨损测定值的试验误差。而且将三个驱动电动机简化为一个而节省试验机的制作成本。
附图说明
图1是本发明的三模块一体式磨损试验机的正视图；
图2a是销盘(Pin on Disk)磨损试验概念图；
图2b是往复运动式磨损试验概念图；
图2c是环块(Block On Ring)磨损试验概念图；
图3是试验驱动部的透视图；
图4是未标出销盘下部试片固定夹具的试验驱动部的正视图。
附图标记说明
101:主体构架，             103:上下直线电动机,
105:上下直线电动机固定部， 107:上下直线导轨,
109:左右直线电动机，       111:左右直线导轨,
113:双轴载荷传感器，       115:上部试片固定夹具,
117:上部试片,              119:销盘下部试片,
121:销盘下部试片固定夹具,
123:往复运动驱动带,       125:销盘驱动装置,
127:下部试片驱动电动机,   129:下部试片驱动电动机驱动轴,
131:下部试片驱动电动机驱动轴联轴器,
133:下部试片驱动电动机延长轴, 135:纵锥齿轮,
137:环块驱动轴,           139:环块下部试片,
141:驱动机前面架,         143:驱动机下部架,
145:驱动机后面架,         147:驱动机上部架,
149:往复运动驱动装置,     151:往复运动切换部,
153:往复运动第一连接部,   155:横锥齿轮
201:往复运动下部试片,     301:连接杆,
303:连接杆第一插入部,     305:连接杆第二插入部,
307:往复运动第二连接部,   309:往复运动驱动部,
311:往复运动下部试片固定夹具, 313:往复运动直线导轨,
315:往复运动直线导轨,
317:往复运动直线导轨磁铁固定部,
319:往复运动直线导轨固定磁铁,
321:往复运动直线盘固定磁铁,
503:往复运动驱动部固定螺丝。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的三模块一体式磨损试验机的一个实施例详细进行描述。
本发明的三模块一体式磨损试验机其组成包括：上下直线电动机(103)，驱动使上部试片(117)的位置上下移动；上下直线导轨(107)，随着所述上下直线电动机(103)旋转，使上部试片(117)沿着上下直线导轨(107)上下移动；左右直线电动机(109)，驱动使上部试片(117)的位置左右移动；左右直线导轨(111)，随着所述左右直线电动(109)旋转，使上部试片(117)沿着左右直线导轨(111)左右移动；双轴载荷传感器(113)，测定施加于上部试片(117)的上下方向荷重和左右方向力量；上部试片固定夹具(115)，将上部试片(117)固定在所述双轴载荷传感器(113)上；下部试片驱动电动机(127)，驱动下部试片使下部试片旋转；下部试片驱动电动机延长轴(133)，使所述下部试片驱动电动机(127)的下部试片驱动电动机驱动轴(129)延长；下部试片驱动电动机驱动轴联轴器(131)，连接所述下部试片驱动电动机(127)的下部试片驱动电动机驱动轴(129)和所述下部试片驱动电动机延长轴(133)；纵锥齿轮(135)，连接于所述下部试片驱动电动机延长轴(133)进行旋转运动；横锥齿轮(155)，与所述横锥齿轮(135)啮合使所述纵锥齿轮(135)的垂直旋转变成该横锥齿轮(155)的水平旋转；销盘驱动装置(125)，随着所述横锥齿轮(155)旋转而旋转；销盘下部试片固定夹具(121)，随着所述销盘驱动装置(125)旋转而旋转；环块固定夹具(137)，与所述下部试片驱动电动机延长轴(133)连接进行垂直旋转运动；往复运动驱动带(123)，随着所述销盘驱动装置(125)旋转而旋转；往复运动驱动装置(149)，随着所述往复运动驱动带(123)旋转而旋转；往复运动切换部(151)，随着所述往复运动驱动装置(149)旋转而旋转；往复运动第一连接部(153)，在所述往复运动切换部(151)的上部一侧上偏心安装，使所述往复运动切换部(151)的旋转运动切换成往复运动，且向上方凸出形成；连接杆(301)，由直线或弯曲线形成，两侧形成通孔的连接杆第一插入部(303)和连接杆第二插入部(305)，并将所述连接杆第一插入部(303)插入所述往复运动第一连接部(153)连接而使所述往复运动切换部(151)的旋转运动切换成往复运动；往复运动下部试片固定夹具(311)，为往复运动磨损试验使下部试片得以装配；往复运动直线导轨(313)，由平行的两个长方形垂直平板形成，使所述往复运动下部试片固定夹具(311)进行往复运动；往复运动驱动部(309)，装配于所述往复运动下部试片固定夹具(311)的一侧，并为插进所述连接杆(301)上形成的连接杆第二插入部(305)，形成向上方凸出的往复运动第二连接部(307)而通过所述连接杆(301)的往复运动推拉所述往复运动下部试片固定夹具(311)。
根据本发明的三模块一体式磨损试验机其特征在于，该组成还包括驱动部架，包括：驱动部前面架(141)，所述下部试片驱动电动机延长轴(133)被固定住；驱动部上部架(147)，所述往复运动驱动装置(149)和销盘驱动装置(125)被固定住；驱动部下部架(143)，所述下部试片驱动电动机(127)被固定住；驱动部后面架(145)，与所述驱动部前面架(141)一起支承所述驱动部上部架(147)。
根据本发明的三模块一体式磨损试验机其特征在于，在所述往复运动下部试片固定夹具(311)的一侧面还具备：由固定磁铁组成的往复运动下部试片固定夹具固定磁铁(321)；在所述往复运动直线导轨(313)的一侧面还具备由固定磁铁组成的往复运动直线导轨固定磁铁(319)。因此不进行往复运动磨损试验时，将所述连接杆(301)从往复运动第一连接部(153)和往复运动第二连接部(307)排除的状态下将所述往复运动下部试片固定夹具(311)向左推动，使所述往复运动直线导轨固定磁铁(319)和所述往复运动下部试片固定夹具固定磁铁(321)相互拉住而固定住所述往复运动下部试片固定夹具(311)。
根据图1，图1是本发明的三模块一体式磨损试验机的正视图。
为便于对图解的理解，正视图中已省略往复式驱动部分，包括用于往复运动磨损试验的往复运动直线导轨(见图3，313)和往复运动下部试片固定夹具(311)。
现有的多目的磨损试验机是根据磨损试验种类需要更换驱动部，但本发明的三模块一体式磨损试验机是将销盘(Pin on disk)磨损试验、环块(Blockon ring)磨损试验以及往复运动磨损试验用一个磨损试验机全部实现。不需要根据试验种类变更驱动部，减少重新装配试片时产生的装配误差，使磨损试验测定数据更加稳定。
而且试验人员固定住上部试片(117)的状态下只要移动上部试片(117)的位置，即可进行销盘(Pin on Disk)磨损试验、环块(Block on Ring)磨损试验以及往复运动磨损试验而提高试验的便利性的同时缩短试验时间。下部试片是通过一个下部试片驱动电动机(127)驱动，减少驱动电动机的数量而降低磨损试验机的生产成本。
进行环块磨损试验时在环块试验夹具(137)上装配环块下部试片(139)，驱动上下直线电动机(103)和左右直线电动机(109)，移动上部试片(117)的位置进行磨损试验，而进行销盘磨损试验时，将连接杆(见图3，311)向上拔去的状态下将往复运动下部试片固定夹具(见图3，311)向左侧移送固定住，在销盘下部试验固定夹具(121)上安装销盘下部试片(119)而进行磨损试验。往复运动直线导轨(见图3，313)的左侧端粘贴着往复运动直线导轨固定磁铁(见图3，319)，往复运动下部试片固定夹具(见图3，311)也在对应的位置具备往复运动直线导轨固定磁铁(见图3，319)而在连接杆(301)被拔出的状态下将往复运动下部试片固定夹具(见图3，311)向左侧推动则两个磁铁相互粘贴而被固定住。
上部试片(117)是通过上部试片固定夹具(115)粘贴在双轴向载荷传感器(113)上，在双轴载荷传感器(113)上测定垂直方向载荷而测定上部试片(117)和下部试片(119，139，201)之间发生的垂直载荷。利用在双轴载荷传感器(113)测定的水平方向载荷测定上部试片(117)和下部试片(119，139，201)之间发生的磨擦力，利用所测定的两个方向的载荷值测定磨擦系数。
装配上部试片(117)的双轴载荷传感器(113)是为向垂直和水平方向移动，分别装配于上下直线导轨(107)和左右直线导轨(111)上，利用上下直线电动机(103)，使两个试片之间的垂直方向载何保持恒定。此时在双轴载荷传感器(113)上测定的测定值作为用于控制垂直方向载荷的反馈信号使用。调节水平方向位置的左右直线电动机(109)是移动左右直线导轨(111)调节各磨损试验的上部试片位置。
本发明的三模块一体式磨损试验机是不管试验种类均保持初期生产时决定的装配公差而提高测定数据的反复度，试验人员不太熟练装配也可以更换试验种类进行试验，不需要装备设置时间，可迅速进行试验。
根据图2a和图2b以及图2c，图2a是销盘磨损试验的概念图，图2b是往复运动磨损试验的概念图，图2c是环块运动磨损试验的概念图。
根据图3，往复运动试验时在连接杆(见图3，301)的左侧连接杆第一插入部(303)上插入往复运动第一连接部(见图1，153)，在连接杆(见图3，301)的右侧连接杆第二插入部(305)上插入往复运动第二连接部(307)，使往复运动下部试片(201)位于往复运动下部试片固定夹具(311)上面后进行往复运动磨损试验。
根据图4，为往复磨损试验，下部试片驱动电动机(127)驱动而被下部试片驱动电动机驱动轴联轴器(131)延长的下部试片驱动电动机延长轴(133)旋转，从下部试片驱动电动机延长轴(133)接收动力的纵锥齿轮(135)使横锥齿轮(155)旋转，且横锥齿轮(155)旋转而旋转的销盘驱动装置(125)旋转，销盘驱动装置(125)旋转则由销盘驱动装置(125)和往复运动驱动带(123)捆绑的往复运动驱动装置(149)旋转。往复驱动装置(149)旋转则往复运动切换部(151)旋转，往复运动切换部(151)的旋转运动是偏心于往复运动切换部(151)的一侧，在向往复运动切换部(151)的上方凸出装配的往复运动第一连接部(153)上插入连接杆(301)的连接杆第一插入部(303)而连接，连接杆(301)的连接杆第二插入部(305)是被插入往复运动第二连接部(307)连接的连接杆(301)切换成往复运动。
连接杆(301)的往复运动是推拉往复运动动驱动部(30g)而进行往复运动，往复动运动驱动部(308)是推拉由平行的两个导轨组成的往复运动直线导轨(313)上形成的往复运动直线导轨(315)上安装的往复运动下部试片固定夹具(311)，推拉往复运动下部试片固定夹具(311)上安装的往复运动下部试片(201)引起往复运动而进行往复动磨损试验。
销盘磨损试验或者环块磨损试验是往复运动下部试片不需运动，可以分离连接杆(301)后把往复运动下部试片固定夹具(311)用手推到左侧端，则通过粘贴在往复运动下部试片固定夹具(311)的左侧端左右侧的往复运动下部试片固定夹具固定磁铁(321)和往复运动直线导轨(313)的左侧端上粘贴的往复运动直线导轨固定磁铁(319)之间作用的引力，往复运动下部试片固定夹具(311)被固定住。反之，进行往复运动磨损试验时，用手将往复运动下部试片固定夹具(311)向右拉，使两个磁铁分离后插入连接杆(301)装配后进行往复运动磨损试验。

Claims (3)

1.一种三模块一体式磨损试验机，进行磨损及摩擦试验的磨损试验机,其特征在于，包括：
上下直线电动机(103)，驱动使上部试片(117)的位置上下移动；
上下直线导轨(107)，随着所述上下直线电动机(103)旋转，使上部试片(117)沿着上下直线导轨(107)上下移动；
左右直线电动机(109)，驱动使上部试片(117)的位置左右移动；
左右直线导轨(111)，随着所述左右直线电动(109)旋转，使上部试片(117)沿着左右直线导轨(111)左右移动；
双轴载荷传感器(113)，测定施加于上部试片(117)的上下方向荷重和左右方向力量；
上部试片固定夹具(115)，将上部试片(117)固定在所述双轴载荷传感器(113)上；
下部试片驱动电动机(127)，驱动下部试片使下部试片旋转；
下部试片驱动电动机延长轴(133)，使所述下部试片驱动电动机(127)的下部试片驱动电动机驱动轴(129)延长；
下部试片驱动电动机驱动轴联轴器(131)，连接所述下部试片驱动电动机(127)的下部试片驱动电动机驱动轴(129)和所述下部试片驱动电动机延长轴(133)；
纵锥齿轮(135)，连接于所述下部试片驱动电动机延长轴(133)进行旋转运动；
横锥齿轮(155)，与所述横锥齿轮(135)啮合使所述纵锥齿轮(135)的垂直旋转变成该横锥齿轮(155)的水平旋转；
销盘驱动装置(125)，随着所述横锥齿轮(155)旋转而旋转；
销盘下部试片固定夹具(121)，随着所述销盘驱动装置(125)旋转而旋转；
环块固定夹具(137)，与所述下部试片驱动电动机延长轴(133)连接进行垂直旋转运动；
往复运动驱动带(123)，随着所述销盘驱动装置(125)旋转而旋转；
往复运动驱动装置(149)，随着所述往复运动驱动带(123)旋转而旋转；
往复运动切换部(151)，随着所述往复运动驱动装置(149)旋转而旋转；
往复运动第一连接部(153)，在所述往复运动切换部(151)的上部一侧上偏心安装，使所述往复运动切换部(151)的旋转运动切换成往复运动，且向上方凸出形成；
连接杆(301)，由直线或弯曲线形成，两侧形成通孔的连接杆第一插入部(303)和连接杆第二插入部(305)，并将所述连接杆第一插入部(303)插入所述往复运动第一连接部(153)连接而使所述往复运动切换部(151)的旋转运动切换成往复运动；
往复运动下部试片固定夹具(311)，为往复运动磨损试验使下部试片得以装配；
往复运动直线导轨(313)，由平行的两个长方形垂直平板形成，导引所述往复运动下部试片固定夹具(311)进行往复运动；
往复运动驱动部(309)，装配于所述往复运动下部试片固定夹具(311)的一侧，并为插进所述连接杆(301)上形成的连接杆第二插入部(305)，形成向上方凸出的往复运动第二连接部(307),而通过所述连接杆(301)的往复运动推拉所述往复运动下部试片固定夹具(311)。
2.根据权利要求1所述的三模块一体式磨损试验机，其特征在于，该组成还包括驱动部架，包括：驱动部前面架(141)，固定所述下部试片驱动电动机延长轴(133)；驱动部上部架(147)，固定所述往复运动驱动装置(149)和销盘驱动装置(125)；驱动部下部架(143)，固定所述下部试片驱动电动机(127)；驱动部后面架(145)，与所述驱动部前面架(141)一起支承所述驱动部上部架(147)。
3.根据权利要求1所述的三模块一体式磨损试验机，其特征在于，
在所述往复运动下部试片固定夹具(311)的一侧面还具备：由固定磁铁组成的往复运动下部试片固定夹具固定磁铁(321)；在所述往复运动直线导轨(313)的一侧面还具备由固定磁铁组成的往复运动直线导轨固定磁铁(319),
不进行往复运动磨损试验时，将所述连接杆(301)从往复运动第一连接部(153)和往复运动第二连接部(307)去除的状态下,将所述往复运动下部试片固定夹具(311)向左推动，使所述往复运动直线导轨固定磁铁(319)和所述往复运动下部试片固定夹具固定磁铁(321)相互吸引,而固定住所述往复运动下部试片固定夹具(311)。
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