CN104568632B - 测试纤维对硬质材料磨损的试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种测试纤维对硬质材料磨损的试验装置，纤维具有供硬质材料伸入的检测孔，包括：底座；驱动部件，驱动部件固定在底座上，驱动部件具有可转动地输出轴；传动部件，传动部件的一端与驱动部件的输出轴连接，传动部件的另一端与硬质材料连接以驱动硬质材料转动；夹紧部件，夹紧部件与底座连接，夹紧部件夹持在纤维上以对纤维径向定位，夹紧部件施加的径向夹紧力可调节；压力测量件，压力测量件与夹紧部件连接以检测纤维对硬质材料的径向压力；扭矩测量件，扭矩测量件与传动部件连接以检测纤维对硬质材料施加的扭矩。本发明的测试纤维对硬质材料磨损的试验装置，能够准确模拟纤维对硬质材料的摩擦磨损状态、摩擦系数测量精度高。

Description

测试纤维对硬质材料磨损的试验装置

技术领域

本发明涉及摩擦系数检测设备领域，具体而言，涉及一种测试纤维对硬质材料磨损的试验装置。

背景技术

相关技术中，在棉花采摘机械、纺织机械和农业机械中广泛存在纤维与硬质材料接触部位过度磨损的问题，造成机械设备的零部件磨损寿命不足。虽然纤维对硬质材料的磨损现象广为人知，但其磨损机理尚不清楚。传统的商用摩擦磨损试验机难以有效模拟纤维对硬质材料磨损的情况，特别是缺乏有效的安装以及夹紧纤维的的方法。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种准确模拟以及测试纤维对硬质材料磨损的试验装置。

根据本发明实施例的测试纤维对硬质材料磨损的试验装置，所述试验装置用于检测硬质材料与纤维之间的磨损，所述纤维具有供所述硬质材料伸入的检测孔，包括：底座；驱动部件，所述驱动部件固定在所述底座上，所述驱动部件具有可转动地输出轴；传动部件，所述传动部件的一端与所述驱动部件的输出轴连接，所述传动部件的另一端与所述硬质材料连接以驱动所述硬质材料转动；夹紧部件，所述夹紧部件与所述底座连接，所述夹紧部件夹持在所述纤维上以对所述纤维径向定位，所述夹紧部件施加的径向夹紧力可调节；压力测量件，所述压力测量件与所述夹紧部件连接以检测所述纤维对所述硬质材料的径向压力；扭矩测量件，所述扭矩测量件与所述传动部件连接以检测所述纤维对所述硬质材料施加的扭矩。

根据本发明实施例的测试纤维对硬质材料磨损的试验装置，能够准确模拟纤维对硬质材料的摩擦磨损状态、摩擦系数测量精度高。

优选地，所述夹紧部件包括三爪卡盘，所述三爪卡盘包括固定盘以及三个移动压杆，所述固定盘与所述底座连接，所述三个移动压杆沿所述固定盘的径向延伸且沿周向分布。

优选地，所述夹紧部件还包括多个压紧板，所述压紧板连接在所述移动压杆上且所述压紧板的内侧与所述纤维的部分周面配合。

优选地，所述压紧板为圆弧形，多个所述压紧板沿周向均布以构成大体圆环形结构。

优选地，所述压紧板的内侧具有多个凹槽。

优选地，所述传动部件包括：传动轴，所述传动轴的第一端与所述驱动部件的输出轴连接；连接轴，所述连接轴的第一端与所述传动轴的第二端连接，且所述连接轴可转动地设在底座的轴承座上，所述扭矩测量件连接在所述传动轴的第一端和第二端之间。

优选地，所述传动部件还包括夹紧器，所述夹紧器连接在所述连接轴的第二端上，所述夹紧器的夹紧尺寸可调节。

优选地，所述轴承座的位置沿竖直方向可调节。

优选地，所述连接轴为阶梯轴，所述连接轴与所述轴承座通过轴肩进行轴向定位。

优选地，所述扭矩测量件外套在所述传动部件上，所述扭矩测量件的位置沿竖直方向可调节。

优选地，所述纤维为棉花、麻布或羊毛。

附图说明

图1是根据本发明实施例的测试纤维对硬质材料磨损的试验装置。

图2是根据本发明实施例的试验装置的硬质材料与纤维配合处的截面示意图。

附图标记：

试验装置100，硬质材料200，纤维300，检测孔301，

底座10，轴承座11，第一支座12，第二支座13，第三支座14，第四支座15，

驱动部件20，输出轴21，

传动部件30，传动轴31，连接轴32，轴肩321，夹紧器33，联轴器34，

夹紧部件40，三爪卡盘41，固定盘411，移动压杆412，压紧板42，凹槽421，

压力测量件50，扭矩测量件60，竖直方向A。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参照图1-2描述本发明实施例的测试纤维对硬质材料磨损的试验装置100。

如图1所示，根据本发明实施例的测试磨擦的试验装置100，该试验装置100用于检测硬质材料200与纤维300之间的磨损，纤维300具有供硬质材料200伸入的检测孔301。

其中，测试纤维对硬质材料磨损的试验装置100包括：底座10、驱动部件20、传动部件30、夹紧部件40、压力测量件50、扭矩测量件60。驱动部件20固定在底座10上，驱动部件20具有可转动地输出轴21，传动部件30的一端与驱动部件20的输出轴21连接，传动部件30的另一端与硬质材料200连接以驱动硬质材料200转动，夹紧部件40与底座10连接，夹紧部件40夹持在纤维300上以对纤维300径向定位，夹紧部件40对纤维300的径向夹紧力可调节，压力测量件50与夹紧部件40连接以检测纤维300对硬质材料200的径向压力，扭矩测量件60与传动部件30连接以检测纤维300对硬质材料200施加的扭矩。

根据本发明实施例的测试纤维对硬质材料磨损的试验装置100，通过驱动部件20、传动部件30带动硬质材料200转动，通过夹紧部件40对纤维300进行夹紧固定，硬质材料200伸入纤维300的检测孔301中且转动的硬质材料200与固定不动的纤维300之间产生切向摩擦力，该切向摩擦力的数值可通过扭矩测量件60所检测的纤维300对硬质材料200施加的扭矩与测量轴的半径相除计算得出；同时，设置在夹紧部件40上的压力测量件50能够准确检测硬质材料200所受的径向压力，根据径向压力以及切向摩擦力可计算出硬质材料200与纤维300之间的摩擦系数。

驱动部件30可为驱动电机，扭矩测量件60可采用扭矩传感器，压力测量件50可以是压力传感器。实际测量时，驱动电机的转速不同时，即硬质材料200的转速不同时，最终得到的硬质材料200与纤维300之间的摩擦系数不同；夹紧部件40对纤维300的夹紧力不同，即硬质材料200所受的径向压力不同时，最终得到的硬质材料200与纤维300之间的摩擦系数不同。本领域技术人员利用该试验设备检测摩擦系数时，可调节驱动电机的转速以及夹紧部件40的夹紧力，从而实时测量出多组扭矩以及径向压力数值，根据多组数值可得出相应检测模式下的摩擦系数，使测量结果更加准确。

此外，扭矩测量件60采用动态扭矩传感器可以实时测量纤维300与硬质材料200之间的摩擦力矩的变化，使测量范围宽而且测量准确，适合用于各种纤维300与硬质材料200之间的摩擦磨损性能测试。

需要说明的是，在图2所示的具体示例中，纤维300的外侧壁的轴向投影可以为圆形，本发明的纤维300的外侧壁的轴向投影不限于圆形，也可以是方形或其它形状；在图2所示的具体示例中纤维300的检测孔301为圆形、硬质材料200的外壁的轴向投影可以为圆形，然而本发明并不限于此，检测孔301和硬质材料200的外壁形状只要能实现纤维300对硬质材料200的径向压力以及纤维300与硬质材料200之间的切向摩擦力的检测即可。

如图1所示，在一优选实施例中，夹紧部件40包括：三爪卡盘41，三爪卡盘41包括固定盘411以及三个移动压杆412，固定盘411与底座10连接，三个移动压杆412沿固定盘411的径向延伸且沿周向分布。具体地，固定盘411上具有多个沿径向延伸的、用于容纳移动压杆412的滑槽，移动压杆412移动至任意指定位置时时均能在该位置锁紧以保证夹紧的可靠性，三个移动压杆412与纤维300的外侧壁相止抵以对纤维300进行夹紧。由此，利用三爪卡盘41的自动定心的特点能够将纤维300均匀压紧在硬质材料200的外围，不仅实现了对纤维300的同步均匀压紧，而且能够准确调节夹紧部件40上移动压杆412的的夹紧力。本领域普通技术人员可以理解，夹紧部件40还可以是四爪卡盘、五爪卡盘等等。

进一步地，如图1、2所示，夹紧部件40还包括多个压紧板42，压紧板42连接在移动压杆412上且压紧板42的内侧与纤维300的部分周面配合。具体地，每个移动压杆412的一端可移动地设置在固定盘411上，另一端连接压紧板42的外表面，每个压紧板42的内表面分别与纤维300的部分周面配合。这样，移动压杆412上设置的压紧板42增大了其对纤维300的夹紧面积，使夹紧力分布更均匀，此外，压力测量件50可直接设置在压紧板42上，便于径向压力的检测。

具体而言，结合图2看，压紧板42为圆弧形，多个压紧板42沿周向均布以构成大体圆环形结构。其中，纤维300的外侧壁为圆柱形，多个压紧板42沿周向均布且形成大体环形结构，多个压紧板42与纤维300的外侧壁全部或部分贴合，压力测量件50连接在驱动压杆或压紧板42上。由此，压紧板42对纤维300的压紧力沿径向均匀分布，进一步增强了测量的准确性。

如图2所示，有利地，压紧板42的内侧具有多个凹槽421。其中，每个凹槽421沿轴向延伸且多个凹槽421沿周向均布，每个凹槽421的底壁低于压紧板42的内表面。这样，压紧板42的内侧为凹凸不平的结构，有效防止了纤维300的径向转动，增强了夹紧的稳定性。

在一实施例中，参照图1，传动部件30包括：传动轴31以及连接轴32，传动轴31的第一端与驱动部件20的输出轴21连接，连接轴32的第一端与传动轴31的第二端连接，且连接轴32可转动地设在底座10的轴承座11上，扭矩测量件60连接在传动轴31的第一端和第二端之间，连接轴32、传动轴31以及硬质材料200同轴设置。由此，传动轴31和连接轴32的设置便于扭矩测量件60的布置，避免了试验装置100内部零部件之间的干涉。其中传动轴的数量不限于一个，例如，传动轴还可以是多个，多个传动轴通过联轴器连接且多个传动轴的中心线重合，位于两端的连接轴分别与输出轴、连接轴固定连接。

进一步地，在图1所示的具体示例中，传动部件30还包括夹紧器33，夹紧器33连接在连接轴32的第二端上，夹紧器33的夹紧尺寸可调节。具体地，传动轴31与连接轴32之间可通过联轴器34连接。这样，夹紧器33的设置使试验装置100可测试多种尺寸不同的硬质材料200的磨损情况，具有更好的通用性。

优选地，轴承座11的位置沿竖直方向A可调节。优选地，扭矩测量件60外套在传动部件30上，扭矩测量件60的位置沿竖直方向A可调节。综上，扭矩测量件60与轴承座11均外套在传动部件30的传动轴31上，轴承座11以及扭矩测量件60沿竖直方向A可调节，有利于将驱动部件20的输出轴和硬质材料200的转动轴的同轴度控制在指定精度范围内，从而提高试验装置100的测量精度。

具体而言，底座10可以由多个支座组成，多个支座相对固定，多个支座之间可以连接也可以各自独立。例如，在图1所示的具体示例中，驱动部件20、扭矩测量件60、轴承座11、夹紧部件40分别通过互相独立的第一支座12、第二支座13、第三支座14、第四支座15固定。

如图1所示，优选地，连接轴32为阶梯轴，连接轴32与底座10通过轴肩321进行轴向定位。

在上述实施例中，纤维300为棉花、麻布或羊毛。然而，本发明不限于此，纤维300还可以是聚酯纤维等合成纤维。

根据本发明实施例的试验装置100的其他构成例如数据输出部件、数据处理部件等以及操作对于本领域普通技术人员而言都是已知的，这里不再详述。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“竖直”指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种测试纤维对硬质材料磨损的试验装置，其特征在于，所述试验装置用于检测硬质材料与纤维之间的磨损，所述纤维具有供所述硬质材料伸入的检测孔，包括：

底座；

驱动部件，所述驱动部件固定在所述底座上，所述驱动部件具有可转动地输出轴；

传动部件，所述传动部件的一端与所述驱动部件的输出轴连接，所述传动部件的另一端与所述硬质材料连接以驱动所述硬质材料转动；

夹紧部件，所述夹紧部件与所述底座连接，所述夹紧部件夹持在所述纤维上以对所述纤维径向定位，所述夹紧部件施加的径向夹紧力可调节，所述夹紧部件包括三爪卡盘，所述三爪卡盘包括固定盘以及三个移动压杆，所述固定盘与所述底座连接，所述三个移动压杆沿所述固定盘的径向延伸且沿周向分布；

压力测量件，所述压力测量件与所述夹紧部件连接以检测所述纤维对所述硬质材料的径向压力；

扭矩测量件，所述扭矩测量件与所述传动部件连接以检测所述纤维对所述硬质材料施加的扭矩。

2.根据权利要求1所述的测试纤维对硬质材料磨损的试验装置，其特征在于，所述夹紧部件还包括多个压紧板，所述压紧板连接在所述移动压杆上且所述压紧板的内侧与所述纤维的部分周面配合。

3.根据权利要求2所述的测试纤维对硬质材料磨损的试验装置，其特征在于，所述压紧板为圆弧形，多个所述压紧板沿周向均布以构成大体圆环形结构。

4.根据权利要求2所述的测试纤维对硬质材料磨损的试验装置，其特征在于，所述压紧板的内侧具有多个凹槽。

5.根据权利要求1所述的测试纤维对硬质材料磨损的试验装置，其特征在于，所述传动部件包括：

传动轴，所述传动轴的第一端与所述驱动部件的输出轴连接；

连接轴，所述连接轴的第一端与所述传动轴的第二端连接，且所述连接轴可转动地设在底座的轴承座上，所述扭矩测量件连接在所述传动轴的第一端和第二端之间。

6.根据权利要求5所述的测试纤维对硬质材料磨损的试验装置，其特征在于，所述传动部件还包括夹紧器，所述夹紧器连接在所述连接轴的第二端上，所述夹紧器的夹紧尺寸可调节。

7.根据权利要求5所述的测试纤维对硬质材料磨损的试验装置，其特征在于，所述轴承座的位置沿竖直方向可调节。

8.根据权利要求5所述的测试纤维对硬质材料磨损的试验装置，其特征在于，所述连接轴为阶梯轴，所述连接轴与所述轴承座通过轴肩进行轴向定位。

9.根据权利要求1所述的测试纤维对硬质材料磨损的试验装置，其特征在于，所述扭矩测量件外套在所述传动部件上，所述扭矩测量件的位置沿竖直方向可调节。

10.根据权利要求1所述的测试纤维对硬质材料磨损的试验装置，其特征在于，所述纤维为棉花、麻布或羊毛。