CN105115845A - 一种材料剪切冲击磨损试验机及其试验方法 - Google Patents
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Abstract
一种材料剪切冲击磨损试验机及其试验方法，包括水平设置的转轴和安装在转轴上的转盘，所述转轴由动力装置带动旋转，所述转盘上安装有多个试件夹具，所述试件夹具将试件沿转盘径向固定，并且所述试件的试验端伸出所述转盘边缘，所述转盘下方安装有升降台，所述升降台通过垂直设置的减震器支撑，所述升降台上通过固定装置固定有摩擦材料，所述摩擦材料设置在所述试件的正下方并且所述摩擦材料的上表面水平，所述摩擦材料的上表面与转盘的间距使得至少试件在随转盘旋转到最低位置时与在初始位置时的摩擦材料接触。本发明可改变冲击部分的接触条件，改善散热效果，提高试验测量精度，为材料剪切冲击磨损的研究提供良好而仿真的试验研究设备。
Description
技术领域
本发明涉及一种材料剪切冲击磨损试验机及其试验方法。
背景技术
近年来，大量的研究报告显示，磨损是工件失效的主要形式之一，而其中尤以冲击磨损较为普遍。在各类机械中，许多零构件都存在不同程度的冲击磨损，如锻锤、模具凹凸模、油泵定子以及刀具剪口等。就这些工程应用而言，发生的并不是简单的冲击磨损，常伴随着剪切力的存在，称之为剪切冲击磨损。在工程应用中，有关剪切冲击磨损的认识还很缺乏，缺乏相关的研究和系统的认识。现有的冲击磨损试验机，种类较为单一，自动化程度不高，工作效率较低，试验周期较长；冲击部分的接触条件单一，常见为干接触，散热难以控制，使得无法对零构件的磨损环境进行准确地模拟研究。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足而提供一种适用于多种材料试样，可对同种摩擦材料或同种材料试样对不同摩擦材料在剪切冲击情况下的材料磨损进行对比试验，同时可改变冲击部分的接触条件，改善散热效果，提高试验测量精度，为材料剪切冲击磨损的研究提供良好而仿真的试验研究设备的材料剪切冲击磨损试验机及其试验方法。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种材料剪切冲击磨损试验机，包括水平设置的转轴和安装在转轴上的转盘，所述转轴由动力装置带动旋转，所述转盘上安装有多个试件夹具，所述试件夹具将试件沿转盘径向固定，并且所述试件的试验端伸出所述转盘边缘，所述转盘下方安装有升降台，所述升降台通过垂直设置的减震器支撑，所述升降台上安装有油盒，所述油盒内通过固定装置固定有摩擦材料，所述摩擦材料设置在所述试件的正下方并且所述摩擦材料的上表面水平，所述摩擦材料的上表面与转盘的间距使得至少试件在随转盘旋转到最低位置时与在初始位置时的摩擦材料接触。
所述减震器包括弹簧固定杆、压缩弹簧、调整螺母，所述升降台的底面固定有多根弹簧固定杆，机座上固定有与弹簧固定杆位置相匹配的导杆，所述导杆上设有外螺纹，所述调整螺母旋装在导杆的外螺纹上，所述压缩弹簧套装在弹簧固定杆和导杆上并且设置在升降台与调整螺母之间。
所述升降台与机座之间还安装有沿垂直方向设置的导向杆。
所述转盘上的多个试件在轴向上设有至少一个试件宽度的间隔。
所述转盘上安装有八个试件夹具，所述试件夹具以转盘的中心为对称轴均匀布设在转盘上。
所述油盒内还设有抽油加油装置。
所述动力装置包括电机和皮带传动装置，所述电机通过皮带传动装置带动转轴旋转。
还包括电控箱，所述电控箱内装有与电机连接的时间继电器和计数继电器，所述时间继电器设定试验时间和冲击频率，所述计数继电器计算冲击次数。
一种材料剪切冲击磨损试验方法，包括如下步骤：
a、试样制备：试样切割成方便试件夹具夹装大小，且试件的试验面无肉眼可见裂纹；试样摆放：制备好的试样通过试件夹具固定在转盘上并且试件伸出转盘外圈5mm；
b、摩擦块安放：将事先准备好的摩擦块放置到升降台上的油盒中并固定，摩擦块可以为单块，也可以为两块组合；
c、试验机参数设置：设置转盘转速为500r/min或550r/min或600r/min、正反转各20min或30min或60min交替运行、间歇1min或4min、运行总时间1463min，调整压缩弹簧的预紧力为20N；
d、进行试验，达到试验试件后，通过对试样的失重和磨损面的检测分析，得到试样的剪切冲击磨损性能。
由于采用上述方案，1、本发明使用转盘安放剪切冲击磨损样品，且转盘正反两面可交叉安放两组不同材料或同种材料的剪切冲击磨损样品，既可以对两种材料试样对同种摩擦材料或同种材料试样对不同摩擦材料的的剪切冲击磨损情况进行对比研究，同时也大大节约了剪切冲击磨损试验的时间，提高了工作效率。
2、本发明使用油盒来模拟零构件的工程应用环境，改善了单一的冲击接触条件，可实现多种工作环境的模拟试验。同时，散热效果的改变极大地提高了试验测量的精度。
3、本发明电控箱内装有时间继电器和计数继电器，使用时间继电器设定试验时间和冲击频率，自动化程度高，计数继电器计算冲击次数，数据采集处理器及时采集记录相关数据，便于分析研究。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为图1的剖视图。
具体实施方式
下面结合附图，进一步详细说明本专利的具体实施方式。
如图1至2所示，一种材料剪切冲击磨损试验机，包括水平设置的转轴和安装在转轴上的转盘1，所述转轴由电机8带动旋转，所述转盘1上安装有多个试件夹具2，所述试件夹具2将试件2沿转盘径向固定，并且所述试件2的试验端伸出所述转盘1边缘，所述转盘1下方安装有升降台6，所述升降台6通过垂直设置的减震器支撑，所述减震器包括弹簧固定杆、压缩弹簧10、调整螺母11，所述升降台6的底面固定有多根弹簧固定杆，机座7上固定有与弹簧固定杆位置相匹配的导杆，所述导杆上设有外螺纹，所述调整螺母11旋装在导杆的外螺纹上，所述压缩弹簧10套装在弹簧固定杆和导杆上并且设置在升降台与调整螺母之间，所述升降台与机座之间还安装有沿垂直方向设置的导向杆9。
所述升降台6上安装有油盒5，所述油盒内可以设置抽油加油装置，所述油盒5内通过固定装置固定有摩擦材料4，所述摩擦材料4设置在所述试件2的正下方并且所述摩擦材料4的上表面水平，所述摩擦材料4的上表面与转盘的间距使得至少试件在随转盘旋转到最低位置时与在初始位置时的摩擦材料接触。
在本例中，所述转盘1的正反两面分别安装有四个试件夹具3，所述试件夹具3以转盘的中心为对称轴均匀布设在转盘1上。
所述电机包括电机和皮带传动装置，所述电机通过皮带传动装置带动转轴旋转。还包括电控箱，所述电控箱内装有与电机连接的时间继电器和计数继电器，所述时间继电器设定试验时间和冲击频率，所述计数继电器计算冲击次数。
一种材料剪切冲击磨损试验方法，利用上述试验机，上述试验机的转盘转速可在1-1200r/min间无极调速，压缩弹簧刚度系数为6N/mm，试验方法具体包括如下步骤：
a、试样制备：试样切割成方便试件夹具夹装大小，本例中，试样的尺寸为30mm×9mm×9mm，且试件的试验面无肉眼可见裂纹；试样摆放：制备好的试样通过试件夹具固定在转盘上并且试件伸出转盘外圈5mm；
b、摩擦块安放：将事先准备好的摩擦块放置到升降台上的油盒中并固定，油盒中根据工作环境的需要，用抽油装置向油盒中加入相应的工作环境介质，摩擦块可以为单块，也可以为两块组合；本例中，单块摩擦块的尺寸为150mm×80mm×12mm，双块摩擦块的尺寸为各150mm×40mm×12mm；
c、试验机参数设置：设置转盘转速为500r/min或550r/min或600r/min、正反转各30min交替运行、间歇1min、总时间1463min，调整压缩弹簧的预紧力为20N；
d、进行试验，达到试验试件后，通过对试样的失重和磨损面的检测分析，得到试样的剪切冲击磨损性能。
本发明的工作原理为：先将两种不同材料(或同种材料)的剪切冲击磨损试件安装在转盘1的试件夹具上，在转盘正反两面各夹装两个同种材料试件，且呈180度圆周分布；通过固定装置将摩擦材料固定在油盒5中，并使用辅助抽油加油设备加入模拟的工作环境介质；通过电控箱设置设备的转速和运行时间，并设定相应的数据参数；启动设备，电机8带动通过传动装置带动安置在转轴上的转盘1转动，转盘1上的两种材料的样品交替地与固定在油盒5中的摩擦材料5发生冲击磨损，直至试验结束。
Claims (10)
1.一种材料剪切冲击磨损试验机，包括水平设置的转轴和安装在转轴上的转盘，所述转轴由动力装置带动旋转，其特征在于：所述转盘上安装有多个试件夹具，所述试件夹具将试件沿转盘径向固定，并且所述试件的试验端伸出所述转盘边缘，所述转盘下方安装有升降台，所述升降台通过垂直设置的减震器支撑，所述升降台上通过固定装置固定有摩擦材料，所述摩擦材料设置在所述试件的正下方并且所述摩擦材料的上表面水平，所述摩擦材料的上表面与转盘的间距使得至少试件在随转盘旋转到最低位置时与在初始位置时的摩擦材料接触。
2.根据权利要求1所述的材料剪切冲击磨损试验机，其特征在于：所述升降台上安装有油盒，所述摩擦材料设置在所述油盒内。
3.根据权利要求2所述的材料剪切冲击磨损试验机，其特征在于：所述减震器包括弹簧固定杆、压缩弹簧、调整螺母，所述升降台的底面固定有多根弹簧固定杆，机座上固定有与弹簧固定杆位置相匹配的导杆，所述导杆上设有外螺纹，所述调整螺母旋装在导杆的外螺纹上，所述压缩弹簧套装在弹簧固定杆和导杆上并且设置在升降台与调整螺母之间。
4.根据权利要求3所述的材料剪切冲击磨损试验机，其特征在于：所述升降台与机座之间还安装有沿垂直方向设置的导向杆。
5.根据权利要求1至4之一所述的材料剪切冲击磨损试验机，其特征在于：所述转盘上的多个试件沿轴向设有至少一个试件宽度的间隔。
6.根据权利要求5所述的材料剪切冲击磨损试验机，其特征在于：所述转盘上安装有八个试件夹具，所述试件夹具以转盘的中心为对称轴均匀布设在转盘上。
7.根据权利要求1所述的材料剪切冲击磨损试验机，其特征在于：所述油盒内还设有抽油加油装置。
8.根据权利要求1所述的材料剪切冲击磨损试验机，其特征在于：所述动力装置包括电机和皮带传动装置，所述电机通过皮带传动装置带动转轴旋转。
9.根据权利要求8所述的材料剪切冲击磨损试验机，其特征在于：还包括电控箱，所述电控箱内装有与电机连接的时间继电器和计数继电器，所述时间继电器设定试验时间和冲击频率，所述计数继电器计算冲击次数。
10.一种材料剪切冲击磨损试验方法，利用权利要求1至9之一所述的材料剪切冲击磨损试验机，其特征在于：包括如下步骤：
a、试样制备：试样切割成方便试件夹具夹装大小，且试件的试验面无肉眼可见裂纹；试样摆放：制备好的试样通过试件夹具固定在转盘上并且试件伸出转盘外圈3～6mm；
b、摩擦块安放：将事先准备好的摩擦块放置到升降台上的油盒中并固定，摩擦块可以为单块，也可以为两块组合；
c、试验机参数设置：设置转盘转速为500～600r/min、正反转各20～60min交替运行、间歇1～4min、运行总时间12～48小时，调整压缩弹簧的预紧力不低于20N；
d、进行试验，达到试验试件后，通过对试样的失重和磨损面的检测分析，得到试样的剪切冲击磨损性能。
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