CN106124348A - 一种材料磨损量和磨损温度场的测量装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种材料磨损量和磨损温度场的测量装置。其技术方案是：摩擦机构(1)的电机(7)与磨盘(11)轴连接，可旋转压梁座(9)铰接有压梁(10)，待测量的试样(13)装在压梁(10)的试样固定套(12)内。流量控制机构(3)的润滑剂容器(18)通过软管依次与增压器(19)、滑动阀(20)和滴管(21)连接；磨损测量机构(4)的丝杆(27)下端穿过丝杆座(26)与滑块(25)球铰，滑块(25)和压头(23)通过弹簧(24)连接，加载立柱(22)侧壁上设有磨损标尺(32)和载荷标尺(30)。测温机构(5)的热电偶固定杆(33)装有热电偶(34)；电机控制器(2)与电机(7)电连接；热电偶(34)与无纸温度记录仪(6)电连接。本发明具有结构简单、成本低、维修方便和通用性强的特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种摩擦磨损测量技术领域。尤其涉及一种材料磨损量和磨损温度场的测量装置。
背景技术
摩擦磨损在传动领域是材料失效的主要形式之一，通常发生在相互接触并发生相对运动的材料表面，摩擦过程中产生的温度、接触材料之间的接触载荷和润滑剂对磨损程度有很大的影响，因此研究材料的摩擦工况特性十分重要。目前新材料飞速发展，耐磨材料的研发也日益受到重视，对于基体材料和涂层材料的抵抗摩擦磨损性能的检测是必不可少的，在研究基体材料耐磨性的检测领域，摩擦磨损试验装置是一种常见且实用的测试设备。
现有摩擦磨损检测设备很少同时考虑载荷、润滑剂、磨损量及磨损温度测量的综合进行，如“一种实时观测与记录微动摩擦磨损的装置”（CN201110271627.7），不能有效对材料包括温度等摩擦磨损特性进行预判，同时现有的摩擦磨损实验装备多价格昂贵，设备复杂，零部件更换不易，使用领域对于材料要求比较苛刻等，甚至一旦某部零部件损坏，整个装置就无法使用，需要整体更换。
发明内容
本发明旨在克服现有技术缺陷，目的在于提供一种结构简单、成本低廉、维修方便和通用性强的材料磨损量和磨损温度场的测量装置。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：所述测量装置由摩擦机构、电机控制器、流量控制机构、磨损测量机构、测温机构和无纸温度记录仪组成。
所述摩擦机构由电机、工作台、可旋转压梁座、压梁、磨盘、试样固定套和压梁定位板组成。电机固定在工作台的面板下平面，电机与磨盘轴连接；工作台的面板固定有压梁定位板和可旋转压梁座，压梁定位板位于磨盘的右侧，可旋转压梁座位于磨盘的左侧。可旋转压梁座的上部铰接有压梁，压梁的另一端与压梁定位板的后侧面相接触，压梁的下平面装有试样固定套，试样固定套位于磨盘半径0.6~0.8倍处的正上方，试样装在试样固定套内。
所述流量控制机构由下横梁、垂直杆、上横梁、润滑剂容器、增压器、滑动阀和滴管组成。工作台的面板固定有垂直杆，垂直杆位于可旋转压梁座右侧，垂直杆的上端固定有上横梁，上横梁的伸出端端部装有润滑剂容器，靠近垂直杆的下部固定有下横梁。下横梁的伸出端端部装有滴管，润滑剂容器通过软管依次与增压器、滑动阀和滴管连接。
所述磨损测量机构由加载立柱、压头、弹簧、滑块、丝杆座、丝杆、转轮、载荷指针和磨损指针组成。工作台的面板上固定有加载立柱，加载立柱位于压梁定位板的正后方，加载立柱的前侧面开有“T”形导槽，加载立柱的右侧面设有磨损标尺和载荷标尺。“T”形导槽内由下往上依次装有压头和滑块，压头和滑块通过弹簧连接，丝杆座固定在加载立柱的上部，丝杆的下端穿过丝杆座中心与滑块球铰，丝杆的上端固定有转轮。
压头和滑块的右侧面对应地装有磨损指针和载荷指针，所述磨损指针和载荷指针指向对应的磨损标尺和载荷标尺。
所述测温机构由热电偶固定杆、热电偶和支柱组成。在工作台的面板固定有支柱，支柱位于压梁定位板右侧，支柱固定有热电偶固定杆，热电偶固定杆的伸出端端部装有热电偶，热电偶测量端和试样的凹槽紧密相接触。
电机控制器和无纸温度记录仪分别固定在工作台的面板上。电机控制器的R、S和T三个接线脚通过电线与所述电机的U、V和W三个接线端对应连接；所述热电偶的L、N两个接线脚通过电线与无纸温度记录仪的L、N两个接线口连接。
所述可旋转压梁座9由底板、“凸”形螺杆和压梁座组成；压梁座为方块，方块上部的中间位置处开有通槽，通槽两侧开有通孔，通孔通过销柱与压梁活动连接，所述方块下端面中心处开有螺孔；底板为方形块，方形块的中心设有沉孔，沉孔中心开有通孔，在沉孔周边均匀分布有2~4个螺孔；“凸”形螺杆呈螺栓状，“凸”形螺杆穿过所述通孔与压梁座螺纹连接，“凸”形螺杆与底板活动连接。
所述试样固定套的外形为圆柱体凸台，圆柱体凸台上端面中心位置处开有锥孔，下端面中心位置处开有圆孔，所述锥孔中心线和圆孔中心线为同一条直线，所述锥孔和圆孔相通；圆柱形凸台的上部设有外螺纹，圆柱形凸台的下部沿径向方向开有螺孔，所示圆孔与所述螺孔相通。
所述压头是由为方块和“T”型块组成的整体，方块下平面的中心位置处设有圆柱体。
所述试样的形状为带有开口槽的圆柱体，或为带有开口槽的方柱体。
由于采用上述技术方案，本发明与现有技术相比具有如下积极效果：
本发明由摩擦机构、电机控制器、流量控制机构、磨损测量机构、测温机构和无纸温度记录仪组成。通过调节电机的转速、润滑剂的流量和加载磨损载荷，即可实现不同条件下的材料摩擦磨损试验，结构简单，维修方便。
本发明通过调节电机控制器，使电机获得不同转速，实现了磨盘与试样接触时的不同摩擦速度；热电偶将采集到的摩擦过程中的温度信号传递到无纸温度记录仪，在无纸温度记录仪的面板上则能显示出磨损温度变化曲线，也能显示出磨损点的瞬间温度值；通过无纸温度记录仪的USB接口还能将测量到的磨损温度数据导出。
试样固定套的圆孔用于安放试样，试样固定套的锥孔可以稳定地疏导润滑剂，也可以在试验完成后便于卸掉试样；在试样固定套的螺孔中安装螺钉，可对试样进行定位。
滑动阀控制滴管中润滑剂的滴下速度，润滑剂容器中液面的改变量表明摩擦试验中润滑剂的消耗量，配合秒表记录一段时间内滴管中滴下的液滴数量和润滑剂容器中液面的下降量，可确定摩擦磨损过程中润滑剂的添加率(即单位时间内滴到磨损面上润滑剂的体积)。
压头和压梁接触，载荷指针初始位置与载荷标尺的“0”位对齐，磨损指针初始位置与磨损标尺的“0”位对齐；转动转轮使丝杆推动滑块向下移动并压缩弹簧，滑块移动后的载荷指针在载荷标尺上所指的尺度即为加载载荷值；试样磨损完成后，紧密接触压梁的压头向下移动，磨损指针在磨损标尺上所指的尺度即为磨损值。
本发明可实现在不同摩擦速度时的材料磨损量和磨损截面温度场的测量，也可实现不同润滑剂和不同添加率时的材料磨损量和磨损截面温度场的测量，也可实现不同载荷时的材料磨损量和磨损截面温度场的测量，还可实现摩擦速度、润滑剂、载荷混合改变时的材料磨损量和磨损截面温度场的测量，通用性强。
本发明在使用时：载荷加载范围为30N~130N，磨损测量范围1mm~20mm；磨盘11的转速为32r/min、48r/min、64r/min和80r/min中的一种；温度测量范围为50℃~1100℃。磨损量测量精度可达0.1mm，提高了测试结果的精确性。本发明可根据需要选用不同型号的热电偶，以满足测量条件的多样化；本发明待测量的试样13的外形可以是圆形，也可以是方形，降低了试样13外形尺寸的要求；通用性强，降低了试验成本。
因此，本发明具有结构简单、成本低、维修方便和通用性强的特点。
附图说明
图1是本发明的一种结构示意图；
图2是图1中摩擦机构1的结构示意图；
图3是图1中流量控制机构3的放大结构示意图；
图4是图1中磨损测量机构4的放大结构示意图；
图5是图4的右视示意图；
图6是图1中磨损测温机构5的放大结构示意图；
图7是图2可旋转压梁座9的剖面放大示意图；
图8是图2中试样固定套12的剖面放大示意图；
图9是图5中压头23的俯视放大示意图；
图10是图5中A-A剖面放大示意图；
图11是电机控制器2与电机7的电连接示意图；
图12是热电偶34与无纸温度记录仪6的电连接示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的描述，并非对其保护范围的限制。
实施例1
一种材料磨损量和磨损温度场的测量装置。如图1所示，所述测量装置由摩擦机构1、电机控制器2、流量控制机构3、磨损测量机构4、测温机构5和无纸温度记录仪6组成。
如图2所示，所述摩擦机构1由电机7、工作台8、可旋转压梁座9、压梁10、磨盘11、试样固定套12和压梁定位板14组成。电机7固定在工作台8的面板下平面，电机7与磨盘11轴连接。工作台8的面板固定有压梁定位板14和可旋转压梁座9，压梁定位板14位于磨盘11的右侧，可旋转压梁座9位于磨盘11的左侧。可旋转压梁座9的上部铰接有压梁10，压梁10的另一端与压梁定位板14的后侧面相接触，压梁10的下平面装有试样固定套12，试样固定套12位于磨盘11半径0.6~0.7倍处的正上方，试样13装在试样固定套内。
如图1和图3所示，所述流量控制机构3由下横梁15、垂直杆16、上横梁17、润滑剂容器18、增压器19、滑动阀20和滴管21组成。工作台8的面板固定有垂直杆16，垂直杆16位于可旋转压梁座9右侧，垂直杆16的上端固定有上横梁17，上横梁17的伸出端端部装有润滑剂容器18，靠近垂直杆16的下部固定有下横梁15。下横梁15的伸出端端部装有滴管21，润滑剂容器18通过软管依次与增压器19、滑动阀20和滴管21连接。
如图1、图4和图5所示，所述磨损测量机构4由加载立柱22、压头23、弹簧24、滑块25、丝杆座26、丝杆27、转轮28、载荷指针29和磨损指针31组成。工作台8的面板上固定有加载立柱22，加载立柱22位于压梁定位板14的正后方，加载立柱22的前侧面开有“T”形导槽39，加载立柱22的右侧面设有磨损标尺32和载荷标尺30。如图4和图5所示，“T”形导槽39内由下往上依次装有压头23和滑块25，压头23和滑块25通过弹簧24连接，丝杆座26固定在加载立柱22的上部，丝杆27的下端穿过丝杆座26中心与滑块25球铰，丝杆27的上端固定有转轮28。
如图4和图5所示，压头23和滑块25的右侧面对应地装有磨损指针31和载荷指针29，所述磨损指针31和载荷指针29指向对应的磨损标尺32和载荷标尺30。
如图1和图6所示，所述测温机构5由热电偶固定杆33、热电偶34和支柱35组成。在工作台8的面板固定有支柱35，支柱35位于压梁定位板14右侧，支柱35固定有热电偶固定杆33，热电偶固定杆33的伸出端端部装有热电偶34，热电偶34测量端和试样13的凹槽紧密相接触。
如图1所示，电机控制器2和无纸温度记录仪6分别固定在工作台8的面板上。如图11所示，电机控制器2的R、S和T三个接线脚通过电线与所述电机7的U、V和W三个接线端对应连接。如图12所示，所述热电偶34的L、N两个接线脚通过电线与无纸温度记录仪6的L、N两个接线口连接。
如图7所示，所述可旋转压杆座9由底板36、“凸”形螺杆37和压梁座38组成。压梁座38为方块，方块上部的中间位置处开有通槽，通槽两侧开有通孔，通孔通过销柱与压梁10活动连接。所述方块下端面中心处开有螺孔。底板36为方形块，方形块的中心设有沉孔，沉孔中心开有通孔，在沉孔周边均匀分布有2~4个螺孔。“凸”形螺杆37呈螺栓状，“凸”形螺杆37穿过所述通孔与压梁座38螺纹连接，“凸”形螺杆37与底板36活动连接。
如图8所示，所述试样固定套12的外形为圆柱体凸台，圆柱体凸台上端面中心位置处开有锥孔，下端面中心位置处开有圆孔，所述锥孔中心线和圆孔中心线为同一条直线，所述锥孔和圆孔相通。圆柱形凸台的上部设有外螺纹，圆柱形凸台的下部沿径向方向开有螺孔，所示圆孔与所述螺孔相通。
如图8所示，所述压头23是由为方块和“T”型块组成的整体，方块下平面的中心位置处设有圆柱体。
本实施例在使用时：待测量的试样13的形状为带有开口槽的方柱体；载荷加载范围为30N~100N；磨损测量范围0.1mm~10mm；磨盘11的转速为32r/min、或为48r/min；温度测量范围为50℃~700℃。
实施例2
一种材料磨损量和磨损温度场的测量装置。除下述情形外，其余同实施例1。
试样固定套位于磨盘半径0.7~0.8倍处的正上方。
本实施例在使用时：待测量的试样13的形状为带有开口槽的圆柱体；载荷加载范围为50~130N，磨损测量范围1~20mm；磨盘11的转速为64r/min或为80r/min中的一种；温度测量范围为200~1100℃。
本具体实施方式与现有技术相比具有如下积极效果：
本具体实施方式由摩擦机构1、电机控制器2、流量控制机构3、磨损测量机构4、测温机构5和无纸温度记录仪6组成。通过调节电机7的转速、润滑剂的流量和加载磨损载荷，即可实现不同条件下的材料摩擦磨损试验，结构简单，维修方便。
本具体实施方式通过调节电机控制器2，使电机7获得不同转速，实现了磨盘11与试样13接触时的不同摩擦速度；热电偶34将采集到的摩擦过程中的温度信号传递到无纸温度记录仪6，在无纸温度记录仪6的面板上则能显示出磨损温度变化曲线，也能显示出磨损点的瞬间温度值；通过无纸温度记录仪6的USB接口还能将测量到的磨损温度数据导出。
试样固定套12的圆孔用于安放试样13，试样固定套12的锥孔可以稳定地疏导润滑剂，也可以在试验完成后便于卸掉试样13；在试样固定套12的螺孔中安装螺钉，可对试样13进行定位。
滑动阀20控制滴管21中润滑剂的滴下速度，润滑剂容器18中液面的改变量表明摩擦试验中润滑剂的消耗量，配合秒表记录一段时间内滴管21中滴下的液滴数量和润滑剂容器18中液面的下降量，可确定摩擦磨损过程中润滑剂的添加率即单位时间内滴到磨损面上润滑剂的体积。
压头23和压梁10接触，载荷指针29初始位置与载荷标尺30的“0”位对齐，磨损指针31初始位置与磨损标尺32的“0”位对齐；转动转轮28使丝杆27推动滑块25向下移动并压缩弹簧24，滑块25移动后的载荷指针29在载荷标尺30上所指的尺度即为加载载荷值；试样13磨损完成后，紧密接触压梁10的压头23向下移动，磨损指针31在磨损标尺32上所指的尺度即为磨损值。
本具体实施方式可实现在不同摩擦速度时的材料磨损量和磨损截面温度场的测量，也可实现不同润滑剂和不同添加率时的材料磨损量和磨损截面温度场的测量，也可实现不同载荷时的材料磨损量和磨损截面温度场的测量，还可实现摩擦速度、润滑剂、载荷综合改变时的材料磨损量和磨损截面温度场的测量，通用性强。
本具体实施方式在使用时：载荷加载范围为30N~130N，磨损测量范围1mm~20mm；磨盘11的转速为32r/min、48r/min、64r/min和80r/min中的一种；温度测量范围为50℃~1100℃。磨损量测量精度可达0.1mm，提高了测试结果的精确性。本具体实施方式可根据需要选用不同型号的热电偶，以满足测量条件的多样化；本具体实施方式待测量的试样13的外形可以是圆形，也可以是方形，降低了试样13外形尺寸的要求；通用性强，降低了试验成本。
因此，本具体实施方式具有结构简单、成本低、维修方便和通用性强的特点。
Claims (4)
1.一种材料磨损量和磨损温度场的测量装置，其特征在于所述测量装置由摩擦机构(1)、电机控制器(2)、流量控制机构(3)、磨损测量机构(4)、测温机构(5)和无纸温度记录仪(6)组成；
所述摩擦机构(1)由电机(7)、工作台(8)、可旋转压梁座(9)、压梁(10)、磨盘(11)、试样固定套(12)和压梁定位板(14)组成；电机(7)固定在工作台(8)的面板下平面，电机(7)与磨盘(11)轴连接；工作台(8)的面板固定有压梁定位板(14)和可旋转压梁座(9)，压梁定位板(14)位于磨盘(11)的右侧，可旋转压梁座(9)位于磨盘(11)的左侧；可旋转压梁座(9)的上部铰接有压梁(10)，压梁(10)的另一端与压梁定位板(14)的后侧面相接触，压梁(10)的下平面装有试样固定套(12)，试样固定套(12)位于磨盘(11)半径0.6~0.8倍处的正上方；
所述流量控制机构(3)由下横梁(15)、垂直杆(16)、上横梁(17)、润滑剂容器(18)、增压器(19)、滑动阀(20)和滴管(21)组成；工作台(8)的面板固定有垂直杆(16)，垂直杆(16)位于可旋转压梁座(9)右侧，垂直杆(16)的上端固定有上横梁(17)，上横梁(17)的伸出端端部装有润滑剂容器(18)，靠近垂直杆(16)的下部固定有下横梁(15)；下横梁(15)的伸出端端部装有滴管(21)，润滑剂容器(18)通过软管依次与增压器(19)、滑动阀(20)和滴管(21)连接；
所述磨损测量机构(4)由加载立柱(22)、压头(23)、弹簧(24)、滑块(25)、丝杆座(26)、丝杆(27)、转轮(28)、载荷指针(29)和磨损指针(31)组成；工作台(8)的面板上固定有加载立柱(22)，加载立柱(22)位于压梁定位板(14)的正后方，加载立柱(22)的前侧面开有“T”形导槽(39)，加载立柱(22)的右侧面设有磨损标尺(32)和载荷标尺(30)；“T”形导槽(39)内由下往上依次装有压头(23)和滑块(25)，压头(23)和滑块(25)通过弹簧(24)连接，丝杆座(26)固定在加载立柱(22)的上部，丝杆(27)的下端穿过丝杆座(26)中心与滑块(25)球铰，丝杆(27)的上端固定有转轮(28)；
压头(23)和滑块(25)的右侧面对应地装有磨损指针(31)和载荷指针(29)，所述磨损指针(31)和载荷指针(29)指向对应的磨损标尺(32)和载荷标尺(30)；
所述测温机构(5)由热电偶固定杆(33)、热电偶(34)和支柱(35)组成；在工作台(8)的面板固定有支柱(35)，支柱(35)位于压梁定位板(14)右侧，支柱(35)固定有热电偶固定杆(33)，热电偶固定杆(33)的伸出端端部装有热电偶(34)；
电机控制器(2)和无纸温度记录仪(6)分别固定在工作台(8)的面板上；电机控制器(2)的R、S和T三个接线脚通过电线与所述电机(7)的U、V和W三个接线端对应连接；所述热电偶(34)的L、N两个接线脚通过电线与无纸温度记录仪(6)的L、N两个接线口连接。
2.根据权利要求1所述材料磨损量和磨损温度场的测量装置，其特征在于所述可旋转压杆座(9)由底板(36)、“凸”形螺杆(37)和压梁座(38)组成；压梁座(38)为方块，方块上部的中间位置处开有通槽，通槽两侧开有通孔，通孔通过销柱与压梁(10)活动连接，所述方块下端面中心处开有螺孔；底板(36)为方形块，方形块的中心设有沉孔，沉孔中心开有通孔，在沉孔周边均匀分布有2~4个螺孔；“凸”形螺杆(37)呈螺栓状，“凸”形螺杆(37)穿过所述通孔与压梁座(38)螺纹连接，“凸”形螺杆(37)与底板(36)活动连接。
3.根据权利要求1所述材料磨损量和磨损温度场的测量装置，其特征在于所述试样固定套(12)的外形为圆柱体凸台，圆柱体凸台上端面中心位置处开有锥孔，下端面中心位置处开有圆孔，所述锥孔中心线和圆孔中心线为同一条直线，所述锥孔和圆孔相通；圆柱形凸台的上部设有外螺纹，圆柱形凸台的下部沿径向方向开有螺孔，所示圆孔与所述螺孔相通。
4.根据权利要求1所述材料磨损量和磨损温度场的测量装置，其特征在于所述压头(23)是由为方块和“T”型块组成的整体，方块下平面的中心位置处设有圆柱体。
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