CN105300823A

CN105300823A - 一种带切向速度的小载荷冲击磨损试验机

Info

Publication number: CN105300823A
Application number: CN201510661743.8A
Authority: CN
Inventors: 崔顺; 王静; 张永亮
Original assignee: Qingdao University of Technology
Current assignee: Qingdao University of Technology
Priority date: 2015-10-14
Filing date: 2015-10-14
Publication date: 2016-02-03

Abstract

本发明提供一种带切向速度的小载荷冲击磨损试验机，包括基座、运动系统、试件安装系统和冲击装置；所述基座设置上台面4与下底板1；所述上台面4设置安装孔；所述运动系统设置于上台面4与下底板1之间，并通过固定装置与上台面4固定连接；运动系统设置联轴器9，通过联轴器9将运动系统与试件安装系统6连接；所述试件安装系统包括主轴16及安装于主轴16上方的圆盘试件11。本发明的试验机适用于小载荷的冲击磨损试验，通过冲击装置、运动系统、试件安装系统的设置，可实现对切向速度的冲击工况的磨损实验，自动化程度高，工作载荷稳定，持久工作能力好、精度高，试验数据的重现性好。

Description

一种带切向速度的小载荷冲击磨损试验机

技术领域

本发明涉及冲击磨损试验机技术领域，特别涉及一种带切向速度的小载荷冲击磨损试验机。

背景技术

在工程试验的各种磨损失效中，冲击磨损是比较普遍的一种情况，但却是被了解最少的一类磨损。冲击磨损也称之为碰撞磨损，是一物体（反复）冲击另一物体表面造成的破坏。

众所周知，实际工况中很少存在单纯的冲击载荷，冲击往往伴随着两冲击物体的相对运动，而这种运动的方向又总是垂直于冲击运动的方向，比如在滚动轴承中，滚动体对轴承内、外圈会产生冲击，而其自身又有一个切向速度，因此，建立一种带有切向速度的小载荷冲击磨损试验机有着很大的实际意义。

专利号为ZL200710048612.8，小载荷冲击磨损试验机，该发明公开了一种小载荷冲击磨损试验机，其底座的后部固定有立板，顶杆向下的激振器安装在立板上部前面，激振器顶杆的末端依次联接压电式阻抗传感器和上试样夹持装置；底座上位于上试样夹持装置下方的位置，固定有下试样夹持装置。

然而，虽然该申请的小载荷冲击磨损试验机虽然较好地实现了对单纯冲击的模拟，但是难以针对工程实际工况中广泛存在的带有切向速度的冲击工况予以适用。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出一种带切向速度的小载荷冲击磨损试验机，其具体的技术方案如下：

一种带切向速度的小载荷冲击磨损试验机，包括基座、运动系统、试件安装系统和冲击装置；所述基座设置上台面4与下底板1；所述上台面4设置安装孔；所述运动系统设置于上台面4与下底板1之间，并通过固定装置与上台面4固定连接；运动系统设置联轴器9，通过联轴器9将运动系统与试件安装系统6连接；所述试件安装系统包括主轴16及安装于主轴16上方的圆盘试件11；所述冲击装置包括激振器22和冲击头，所述冲击装置通过立柱20与上台面3固定连接。

进一步地，所述运动系统包括伺服电机6、减速器7、支撑柱8、联轴器9，所述伺服电机6与减速器7使用螺纹连接，减速器7与支撑柱8使用螺纹连接，减速器7输出轴经由联轴器9与试件安装系统的主轴16连接。

进一步地，所述的试件安装系统包括主轴16、轴承一13、轴承二15、外套筒14、内套筒19、上端盖12、下端盖18，主轴16与轴承一13及轴承二15内圈配合，轴承一13、轴承二15外圈与外套筒14配合，通过内套筒19、上端盖12，下端盖18和预紧螺母17来压紧轴承一13、轴承二15，上端盖12，下端盖18由螺栓固定在外套筒14上，主轴16上端放置圆盘试件11，由压盖10压紧固定。

进一步地，所述冲击装置包括激振器22与冲击头；所述激振器22设置激振器支架21，激振器支架21由螺栓和螺母固定在立柱20上端，立柱20下端与上台面3固定。

进一步地，所述冲击头，包括加速度传感器24、上球盒25、下球盒27及联接杆23，联接杆23一端经螺纹联接固定在激振器22的输出轴上，另一端经螺纹联接加速度传感器24，加速度传感器24另一端经螺纹联接固定上球盒25，上球盒25与下球盒27螺纹联接，上球盒25与下球盒27内部固定设置钢球26。

进一步地，所述圆盘试件11所在介质槽16为凹形，可以容纳各种润滑剂。

本发明所提供的一种带切向速度的小载荷冲击磨损试验机，具有以下优点：

第一、本发明的试验机适用于小载荷的冲击磨损试验，通过冲击装置、运动系统、试件安装系统的设置，可实现对切向速度的冲击工况的磨损实验，自动化程度高，工作载荷稳定，持久工作能力好、精度高，试验数据的重现性好。

第二、本发明使用加速度传感器来监控冲击力值，配合电荷放大器使用，反馈迅速灵敏，信号方便接收以及后续编程；

第三、本发明使用电磁激振器施力，配合数字合成函数信号发生器/计数器和功率放大器使用，可以输出正弦波，方波，TTL波，频率从1μHz~120MHz可调。

第四、本发明可采用伺服电机搭配减速器来驱动，伺服电机能够实现无级调速，同时具有精度高、噪音小、振动小的优点，搭配减速器后低速运转稳定无爬行，可以精确控制试件的线速度。使用弹簧联轴器联接输出轴与输入轴，可以有效的弥补轴之间的误差，保证运转的稳定

第五、本发明工作原理简单，受冲击试块基体可以为非金属或金属，冲击条件多样，而且便于线切割后直接用扫描电镜观测接触凹坑的塑性变形和磨损情况。

附图说明

图1是本发明整体结构示意图；

图2是本发明基座结构示意图；

图3是本发明运动系统结构示意图；

图4是本发明试件安装系统示意图；

图5是本发明试件安装系统剖面图；

图6是本发明冲击装置结构示意图；

图7是本发明冲击装置局部放大示意图。

图中标号：

1：下底板，2：支柱，3：支撑螺钉，4：上台面，5：螺栓，6：伺服电机，7：减速器，8：支撑柱，9：联轴器，10：压盖，11：圆盘试件，12：上端盖，13：轴承一，14：外套筒，15：轴承二，16：主轴，17：预紧螺母，18：下端盖，19：内套筒，20：立柱，21:激振器支架，22:激振器，23:连接杆，24:加速度传感器，25:上球盒，26:钢球，27:下球盒。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明一种带切向速度的小载荷冲击磨损试验机作进一步详细的说明。

一种带切向速度的小载荷冲击磨损试验机，包括基座、运动系统、试件安装系统和冲击装置；所述基座设置上台面3与下底板1；所述上台面3设置安装孔；所述运动系统设置于上台面3与下底板1之间，并通过固定装置与上台面3固定连接；运动系统设置联轴器9，通过联轴器9将运动系统与试件安装系统6连接；所述试件安装系统包括主轴16及安装于主轴16上方的圆盘试件11；所述圆盘试件11优选为凹形，可以容纳多种润滑剂。所述冲击装置包括激振器22和冲击头，所述冲击装置通过立柱20与上台面3固定连接。所述运动系统包括伺服电机6、减速器7、支撑柱8、联轴器9，所述伺服电机6与减速器7使用螺纹连接，减速器7与支撑柱8使用螺纹连接，减速器7输出轴经由联轴器9与试件安装系统的主轴16连接。所述的试件安装系统包括主轴16、轴承一13、轴承二15、外套筒14、内套筒19、上端盖12、下端盖18，主轴16与轴承一13及轴承二15内圈配合，轴承一13、轴承二15外圈与外套筒14配合，通过内套筒19、上端盖12，下端盖18和预紧螺母17来压紧轴承一13、轴承二15，上端盖12，下端盖18由螺栓固定在外套筒14上，主轴16上端放置圆盘试件11，由压盖10压紧固定。所述冲击装置包括激振器22与冲击头；所述激振器22设置激振器支架21，激振器支架21由螺栓和螺母固定在立柱20上端，立柱20下端与上台面3固定。所述冲击头，包括加速度传感器24、上球盒25、下球盒27及联接杆23，联接杆23一端经螺纹联接固定在激振器22的输出轴上，另一端经螺纹联接加速度传感器24，加速度传感器24另一端经螺纹联接固定上球盒25，上球盒25与下球盒27螺纹联接，上球盒25与下球盒27内部固定设置钢球26。

实施例1：

如图1所示，本实施例的带切向速度的小载荷冲击磨损试验机，试验台包括基座，运动系统，试件安装系统和冲击装置，运动系统受PLC和伺服放大器控制，由上位机将运动参数传达给PLC。

如图2所示，基座的组成为：四个支撑螺钉3固定在下底板1，四个支柱2一端用螺栓5固定在下底板1上，另一端支撑起上台面4并用螺栓5紧固。

如图3所示，运动系统的组成为：伺服电机6与减速器7使用螺纹联接，减速器7与减速器支撑柱8使用螺纹联接，减速器支撑柱8用螺栓固定于上台面4，减速器7输出轴经由联轴器9与试件安装系统的主轴16联接。

如图4、图5所示，试件安装系统的组成为：主轴16与轴承13，15内圈配合，轴承13，15外圈与外套筒14配合，通过内套筒19、上端盖12，下端盖18和预紧螺母17来压紧轴承13，15，上端盖12，下端盖18由螺栓固定在外套筒14上，主轴16上端放置圆盘试件11，由压盖10压紧固定。

如图6、图7所示，冲击装置的组成为：激振器支架21由螺栓和螺母固定在立柱20上端，激振器22由螺栓固定在激振器支架21上，联接杆23一端经螺纹联接固定在激振器22的输出轴上，另一端经螺纹联接加速度传感器24，加速度传感器24另一端经螺纹联接固定上球盒25，上球盒25与下球盒27螺纹联接，其内固定有钢球26。

速度传感器联接电荷放大器与数据采集卡，最后由计算机汇总分析。使用时，由使用数字合成函数信号发生器/计数器和功率放大器设定冲击频率和冲击力，频率从1μHz～120MHz可调，冲击力从0到50N可调，兼备计数功能；使用直径9mm轴承钢球冲击试样表面；冲击角度为垂直冲击（试件表面水平）；冲击次数从1次-上百万次可以调整；电机转速与冲击频率一直，保证圆盘试件上同一位置受到冲击。

数据采集处理系统由压电式力与加速度传感器、电荷放大器、数据采集卡及计算机组成。在计算机上使用LABVIEW软件编程，对采集到的信号进行技术初级以及数学积分运算，生成冲击力-时间曲线和加速度-时间曲线以及冲击力、加速度、冲击速度数据文件。

以上所述者，仅为本发明的较佳实施例而已，不能以此限定本发明实施的范围，即但凡依本发明申请专利范围及发明说明内容所作的简单的等效变化与修饰，皆仍属本发明专利涵盖的范围内。

Claims

1.一种带切向速度的小载荷冲击磨损试验机，其特征在于：包括基座、运动系统、试件安装系统和冲击装置；所述基座设置上台面（4）与下底板（1）；所述上台面（4）设置安装孔；所述运动系统设置于上台面（4）与下底板（1）之间，并通过固定装置与上台面（4）固定连接；运动系统设置联轴器（9），通过联轴器（9）将运动系统与试件安装系统6连接；所述试件安装系统包括主轴（16）及安装于主轴（16）上方的圆盘试件（11）；所述冲击装置包括激振器（22）和冲击头，所述冲击装置通过立柱（20）与上台面（3）固定连接。

2.根据权利要求1所述的一种带切向速度的小载荷冲击磨损试验机，其特征在于：所述运动系统包括伺服电机（6）、减速器（7）、支撑柱（8）、联轴器（9），所述伺服电机（6）与减速器（7）使用螺纹连接，减速器（7）与支撑柱（8）使用螺纹连接，减速器（7）输出轴经由联轴器（9）与试件安装系统的主轴（16）连接。

3.根据权利要求1所述的一种带切向速度的小载荷冲击磨损试验机，其特征在于：所述的试件安装系统包括主轴（16）、轴承一（13）、轴承二（15）、外套筒（14）、内套筒（19）、上端盖（12）、下端盖（18），主轴（16）与轴承一（13）及轴承二（15）内圈配合，轴承一（13）、轴承二（15）外圈与外套筒（14）配合，通过内套筒（19）、上端盖（12），下端盖（18）和预紧螺母17来压紧轴承一（13）、轴承二（15），上端盖（12），下端盖（18）由螺栓固定在外套筒（14）上，主轴（16）上端放置圆盘试件（11），由压盖10压紧固定。

4.根据权利要求1所述的一种带切向速度的小载荷冲击磨损试验机，其特征在于：所述冲击装置包括激振器（22）与冲击头；所述激振器（22）设置激振器支架（21），激振器支架（21）由螺栓和螺母固定在立柱（20）上端，立柱（20）下端与上台面（3）固定。

5.根据权利要求1所述的一种带切向速度的小载荷冲击磨损试验机，其特征在于：所述冲击头，包括加速度传感器（24）、上球盒（25）、下球盒（27）及联接杆（23），联接杆（23）一端经螺纹联接固定在激振器（22）的输出轴上，另一端经螺纹联接加速度传感器（24），加速度传感器（24）另一端经螺纹联接固定上球盒（25），上球盒（25）与下球盒（27）螺纹联接，上球盒（25）与下球盒（27）内部固定设置钢球（26）。

6.根据权利要求1所述的一种带切向速度的小载荷冲击磨损试验机，其特征在于：所述圆盘试件（11）所在介质槽16为凹形，可以容纳各种润滑剂。