CN106353213A - 一种摩擦磨损试验机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种摩擦磨损试验机，包括滑动磨擦试验装置、旋转磨擦试验装置以及向滑动磨擦试验装置和旋转磨擦试验装置提供动力的动力机构，动力机构包括气缸、曲轴、驱动连杆以及径向输出连杆，曲轴具有连接杆以及轴向错开设置的主轴颈、第一连杆颈轴、第二连杆颈轴，主轴颈、第一连杆颈轴和第二连杆颈轴分别通过连接杆连接起来，驱动连杆一端与气缸铰接，另一端与第一连杆颈轴连接，径向输出连杆一端与第二连杆颈轴连接，另一端与滑动磨擦试验装置连接，曲轴端部的主轴颈和旋转磨擦试验装置连接。本发明可进行线性往复磨擦试验和旋转磨擦试验，解决了不同运动形式的磨擦试验需要使用不同试验装置的问题，减少了试验成本。

Description

一种摩擦磨损试验机

技术领域

本发明涉及一种试验装置，具体涉及一种摩擦磨损试验机。

背景技术

现代工业发展越来越快，但随之也产生了许多问题，其中机器的磨损造成了人力、物力以及财力的极大浪费，因此对摩擦磨损性能的研究占有举足轻重的地位，其中包括整机和零件的摩擦磨损的台架研究，以及相应材料的摩擦磨损机理研究，而对摩擦磨损的研究非常复杂，不同的工况、不同运动形式以及不同接触副都会产生不同的变化，因此多功能的摩擦磨损试验机是十分必要的。

发明内容

针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是：提供一种摩擦磨损试验机。

本发明的目的通过下述技术方案实现：一种摩擦磨损试验机，包括滑动磨擦试验装置、旋转磨擦试验装置以及向滑动磨擦试验装置和旋转磨擦试验装置提供动力的动力机构，动力机构包括气缸、曲轴、驱动连杆以及径向输出连杆，曲轴具有连接杆以及轴向错开设置的主轴颈、第一连杆颈轴、第二连杆颈轴，主轴颈位于曲轴主轴线上，第一连杆颈轴以及第二连杆颈轴分别位于曲轴主轴线的两侧，主轴颈、第一连杆颈轴和第二连杆颈轴分别通过连接杆连接起来，驱动连杆一端与气缸铰接，另一端与第一连杆颈轴连接，径向输出连杆一端与第二连杆颈轴连接，另一端与滑动磨擦试验装置连接，曲轴端部的主轴颈和旋转磨擦试验装置连接。

优选的，所述动力机构为两个以上，相邻两动力机构的曲轴的一端相连接起来，滑动磨擦试验装置与动力机构数量相同，且一一对应连接起来。

优选的，所述滑动磨擦试验装置包括试验平台、上夹头、下夹头、滑座以及加力泵，加力泵设置于滑座上，上夹头安装于加力泵输出端上，试验平台上设置有滑轨，试验平台底部设置有滑槽，滑槽与滑轨相配合，下夹头设置于试验平台上，径向输出连杆与滑座相铰接。

优选的，所述上夹头和下夹头均包括锁紧螺栓以及两个夹块，一个夹块开设通孔，另一夹块开设有螺纹孔，锁紧螺栓穿过通孔与螺纹孔连接，上夹头的一夹块固定于加力泵输出端上，下夹头的一夹块固定于试验平台上。

优选的，所述动力机构为两个，两所述动力机构的曲轴的一端相连接起来，所述滑动磨擦试验装置为两个，两动力机构分别驱动两滑动磨擦试验装置，还包括升降驱动装置，升降驱动装置具有升降轴，两个滑动磨擦试验装置的试验平台分别上下设置在升降轴上。

优选的，所述旋转磨擦试验装置包括上旋转试样夹头、下旋转试样夹头、升降平台以及轴向加力泵，轴向加力泵连接在曲轴端部的主轴颈上，上旋转试样夹头连接于轴向加力泵上，下旋转试样夹头设置于升降平台上，上旋转试样夹头与下旋转试样夹头之间形成用于装夹旋转试样的旋转试样装夹区。

优选的，所述上旋转试样夹头轴向开设有装夹孔，装夹孔壁面上相对开设有两个装夹螺孔，还设置有分别连接到装夹螺孔中将旋转试样夹紧的锁紧螺栓，下旋转试样夹头顶部绕下旋转试样夹头轴心线均匀设置有试样定位销，各试样定位销之间围成旋转试样定位区。

优选的，还设置有冷却装置、加热系统以及用于检测曲轴端部的主轴颈输出扭矩的力矩传感器，上旋转试样夹头和下旋转试样夹头上分别开设有水流通道，冷却装置的冷却水管分别与上旋转试样夹头和下旋转试样夹头上的水流通道连接；加热系统包括加热腔，上旋转试样夹头与下旋转试样夹头将旋转试样夹持于加热腔中。

优选的，加热系统还包括支架，支架包括固定支架和转动架体，转动架体铰接于固定支架上，加热腔安装于转动架体上，所述加热腔包括两个腔壁，一个腔壁固定于转动架体上，两个腔壁一侧相铰接起来，两个腔壁的另一侧设置有使两个腔壁扣合起来的卡扣，至少一腔壁内侧设置有发热丝，两个腔体腔壁扣合起来后在两腔壁内侧形成加热腔室。

优选的，所述径向输出连杆包括中间连接杆、连接柱以及分别连接在中间连接杆两端的第一铰接端和第二铰接端，第一铰接端具有套接在第二连杆颈轴上的套环，第二铰接端具有与滑动磨擦试验装置相铰接的输出连接端，第一铰接端和第二铰接端上均具有杆连接部，杆连接部处凸出有连接块，连接块上开设有第一铰接孔，中间连接杆两端分别设置有连接槽口，连接槽口两侧壁上开设有第二铰接孔，连接块连接到连接槽口中，所述连接柱穿过铰接孔后两端分别连接到第二铰接孔中。

本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：

1、本发明通过一个动力机构就可以控制多个运动，可同时输出线性往复运动和旋转运动两种不同的运动方式，因此，本发明可同时进行线性往复磨擦试验和旋转磨擦试验，解决了不同运动形式的磨擦试验需要使用不同试验装置的问题，减少了试验成本，本发明还具有适用性强、结构简单且噪音小的优点。

2、本发明的径向输出连杆具有可拆卸的特点，因此，本发明不仅可实现单独的线性往复运动(旋转磨擦试验装置不装夹旋转试样，即旋转磨擦试验装置相当于零负载)或者旋转运动，还可以实现线性往复运动和旋转运动同时进行。极大地丰富了本发明的试验形式，可满足更多的需求，也缩短了试验周期。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是图1拆除冷却装置、加热系统以及力矩传感器后的结构示意图。

图3是本发明的旋转磨擦试验装置的结构示意图。

图4是本发明的径向输出连杆的局部结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例一：

一种摩擦磨损试验机，包括滑动磨擦试验装置1、旋转磨擦试验装置2以及向滑动磨擦试验装置和旋转磨擦试验装置提供动力的动力机构，动力机构包括气缸3、曲轴、驱动连杆4以及径向输出连杆5，曲轴具有连接杆7以及轴向错开设置的主轴颈6、第一连杆颈轴、第二连杆颈轴，主轴颈位于曲轴主轴线上，第一连杆颈轴以及第二连杆颈轴分别位于曲轴主轴线的两侧，主轴颈、第一连杆颈轴和第二连杆颈轴分别通过连接杆连接起来，驱动连杆一端与气缸铰接，另一端与第一连杆颈轴连接，径向输出连杆一端与第二连杆颈轴连接，另一端与滑动磨擦试验装置连接，曲轴端部的主轴颈和旋转磨擦试验装置连接。

优选的，所述动力机构为两个以上，相邻两动力机构的曲轴的一端相连接起来，滑动磨擦试验装置与动力机构数量相同，且一一对应连接起来。动力机构之间通过对接可实现多输出的效果，即可同时进行多个滑动磨擦试验。

优选的，所述动力机构为两个，两所述动力机构的曲轴的一端相连接起来，滑动磨擦试验装置与动力机构数量相同，且一一对应连接起来。

优选的，所述滑动磨擦试验装置包括试验平台8、上夹头9、下夹头10、滑座11以及加力泵12，加力泵设置于滑座上，上夹头安装于加力泵输出端上，试验平台上设置有滑轨，试验平台底部设置有滑槽，滑槽与滑轨相配合，下夹头设置于试验平台上，径向输出连杆与滑座相铰接。

优选的，所述上夹头和下夹头均包括锁紧螺栓以及两个夹块，一个夹块开设通孔，另一夹块开设有螺纹孔，锁紧螺栓穿过通孔与螺纹孔连接，上夹头的一夹块固定于加力泵输出端上，下夹头的一夹块固定于试验平台上。

优选的，所述动力机构为两个，所述两动力机构的曲轴的一端相连接起来，所述滑动磨擦试验装置为两个，两动力机构分别驱动两滑动磨擦试验装置，还包括升降驱动装置，升降驱动装置具有升降轴13，两个滑动磨擦试验装置的试验平台分别上下设置在升降轴上。

优选的，所述旋转磨擦试验装置包括上旋转试样夹头14、下旋转试样夹头15、升降平台16以及轴向加力泵17，轴向加力泵连接在曲轴端部的主轴颈上，上旋转试样夹头连接于轴向加力泵上，下旋转试样夹头设置于升降平台上，上旋转试样夹头与下旋转试样夹头之间形成用于装夹旋转试样的旋转试样装夹区。

优选的，所述上旋转试样夹头轴向开设有装夹孔，装夹孔壁面上相对开设有两个装夹螺孔，还设置有分别连接到装夹螺孔中将旋转试样夹紧的锁紧螺栓18，下旋转试样夹头顶部绕下旋转试样夹头轴心线均匀设置有试样定位销19，各试样定位销之间围成旋转试样定位区。

优选的，还设置有冷却装置20、加热系统21以及用于检测曲轴端部的主轴颈输出扭矩的力矩传感器22，上旋转试样夹头和下旋转试样夹头上分别开设有水流通道，冷却装置的冷却水管分别与上旋转试样夹头和下旋转试样夹头上的水流通道连接；加热系统包括加热腔，上旋转试样夹头与下旋转试样夹头将旋转试样夹持于加热腔中。

优选的，加热系统还包括支架，支架包括固定支架和转动架体，转动架体铰接于固定支架上，加热腔安装于转动架体上，所述加热腔包括两个腔壁，一个腔壁固定于转动架体上，两个腔壁一侧相铰接起来，两个腔壁的另一侧设置有使两个腔壁扣合起来的卡扣，两腔壁内侧设置有发热丝，两个腔壁扣合起来后在两腔壁内侧形成加热腔室。

优选的，所述径向输出连杆包括中间连接杆23、连接柱24以及分别连接在中间连接杆两端的第一铰接端25和第二铰接端，第一铰接端具有套接在第二连杆颈轴上的套环，第二铰接端具有与滑动磨擦试验装置相铰接的输出连接端，第一铰接端和第二铰接端上均具有杆连接部，杆连接部处凸出有连接块26，连接块上开设有第一铰接孔，中间连接杆两端分别设置有连接槽口，连接槽口两侧壁上开设有第二铰接孔，连接块连接到连接槽口中，所述连接柱穿过铰接孔后两端分别连接到第二铰接孔中。

当需要使用滑动磨擦试验装置进行试验时，用中间连接杆将第一铰接端和第二铰接端连接起来，连接处通过连接柱连接起来。当需要两个滑动磨擦试验装置同时工作时，可用两中间连接杆分别与对应的第一铰接端和第二铰接端连接起来，将动力输出到两个滑动磨擦试验装置。

本发明的工作过程及工作原理：工作时，两个气缸分别先后伸出，驱动曲轴转动，具体的，两气缸的活塞杆同时伸出，通过驱动连杆同时驱动两第一连杆颈轴绕曲轴轴心线转动，此时，两个第二连杆颈轴绕曲轴轴心线转动从而带动两径向输出连杆移动，两滑座在径向输出连杆的推动下沿试验平台上的滑轨向前移动；当两个气缸的活塞杆缩回时，两滑座在径向输出连杆的拉动下，沿试验平台上的滑轨向后移动，从而实现滑座的往复移动，从而实现滑动磨擦试验。

滑动磨擦试验装置工作前，将滑动磨擦试样夹紧，具体的，滑动磨擦试样包括滑动试样和滑动对磨副，滑动试样和滑动对磨副分别装夹到上夹头和下夹头上(滑动试样和滑动对磨副装夹的上下位置可根据需要设置，例如：可根据需要将滑动试样安装到上夹头或下夹头上)，上夹头和下夹头锁紧均通过拧紧锁紧螺栓进行锁紧；当需要滑动试样和滑动对磨副在设定的压力下进行试验时，可通过加力泵向下施加压力，从而实现在设定的压力下进行试验；而为了方便滑动磨擦试样的安装，特别是安装较大的滑动试样和滑动对磨副时，本发明设置了升降驱动装置，可通过调整升降驱动装置使试验平台下降到合适的位置后再进行安装。

旋转磨擦试验装置的工作过程及工作原理：在主轴颈的带动下，动力输出到旋转磨擦试验装置，具体的，旋转试样包括旋转磨擦对磨副以及旋转磨擦试样，旋转磨擦对磨副和旋转磨擦试样分别安装到上旋转试样夹头和下旋转试样夹头，(旋转磨擦对磨副和旋转磨擦试样装夹的上下位置可根据需要设置，例如：可根据需要将旋转磨擦对磨副和旋转磨擦试样安装到上夹头或下夹头上)，曲轴端部的主轴颈通过带动轴向加力泵使上旋转试样夹头转动，从而实现旋转磨擦试验，当需要在设定压力下进行旋转磨擦试验时，可通过轴向加力泵对上旋转试样夹头施加压力从而使旋转磨擦对磨副和旋转磨擦试样在设定的压力下进行旋转磨擦试验，而为了方便旋转试样的安装，特别是安装较大的滑动磨擦试样时，本发明设置了升降驱动装置，可通过调整升降驱动装置使下旋转试样夹头下降到合适的位置后再进行安装。

当需要旋转磨擦试验在高温下进行时，调整转动架体，使加热腔靠近，使旋转试样进入到两个腔壁之间，然后通过卡扣将两个腔壁扣合起来，从而使旋转试样装入到加热腔室中，发热丝工作，使旋转试样在高温下进行旋转磨擦试验。

当需要在常温下进行旋转磨擦试验时，将调整转动架体，使加热腔离开旋转试样即可。

当需要对上旋转试样夹头与下旋转试样夹头降温，以提高上旋转试样夹头与下旋转试样夹头的寿命时，冷却装置工作，将冷却水送入到上旋转试样夹头和下旋转试样夹头上的水流通道，从而对上旋转试样夹头和下旋转试样夹头降温。

本发明的滑动磨擦试验装置和旋转磨擦试验装置分别进行平面-平面磨擦副磨擦试验，此外可将球形滑动试样装入到滑动磨擦试验装置中，进行球面-平面磨擦副磨擦试验；

本发明可将球头销旋转磨擦试样和盘形旋转磨擦对磨副装入到旋转磨擦试验装置中，进行球面-平面磨擦副磨擦试验。

可见本发明可以进行4种接触副形式的磨擦试验。

本发明还可以对上述4种接触副形式结合到以下五种试验中。

第一种是单一线性往复摩擦磨损试验：可选择一个滑动磨擦试验装置，并将滑动磨擦试样装夹到该滑动磨擦试验装置中，然后启动本发明就可以进行单一线性往复摩擦磨损试验。

第二种是单一的旋转摩擦磨损试验，可将中间连接杆折除，减少阻力，然后将旋转试样装入到旋转磨擦试验装置，然后启动本发明就可以进行单一的旋转摩擦磨损试验。

第三种是一个线性往复摩擦磨损试验和旋转摩擦磨损试验同时进行，选择一个滑动磨擦试验装置，并将滑动磨擦试样装夹到该滑动磨擦试验装置中，然后将旋转试样装入到旋转磨擦试验装置，然后启动本发明就可以同时进行一个线性往复摩擦磨损试验和旋转摩擦磨损试验。

第四种是两个线性往复摩擦磨损试验同时进行，将两个滑动磨擦试样分别装夹到滑动磨擦试验装置中，然后启动本发明就可以进行两个线性往复摩擦磨损试验，方便将两个滑动磨擦试样进行对比，减少需两次试验周期长的问题。

第五种是两个线性往复摩擦磨损试验和旋转摩擦磨损试验同时进行，将两个滑动磨擦试样分别装夹到滑动磨擦试验装置，再将旋转试样装入到旋转磨擦试验装置，然后启动本发明就可以同时进行两个线性往复摩擦磨损试验和旋转摩擦磨损试验。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种摩擦磨损试验机，其特征在于：包括滑动磨擦试验装置、旋转磨擦试验装置以及向滑动磨擦试验装置和旋转磨擦试验装置提供动力的动力机构，动力机构包括气缸、曲轴、驱动连杆以及径向输出连杆，曲轴具有连接杆以及轴向错开设置的主轴颈、第一连杆颈轴、第二连杆颈轴，主轴颈位于曲轴主轴线上，第一连杆颈轴以及第二连杆颈轴分别位于曲轴主轴线的两侧，主轴颈、第一连杆颈轴和第二连杆颈轴分别通过连接杆连接起来，驱动连杆一端与气缸铰接，另一端与第一连杆颈轴连接，径向输出连杆一端与第二连杆颈轴连接，另一端与滑动磨擦试验装置连接，曲轴端部的主轴颈和旋转磨擦试验装置连接。

2.根据权利要求1所述的摩擦磨损试验机，其特征在于：所述动力机构为两个以上，相邻两动力机构的曲轴的一端相连接起来，滑动磨擦试验装置与动力机构数量相同，且一一对应连接起来。

3.根据权利要求1所述的摩擦磨损试验机，其特征在于：所述滑动磨擦试验装置包括试验平台、上夹头、下夹头、滑座以及加力泵，加力泵设置于滑座上，上夹头安装于加力泵输出端上，试验平台上设置有滑轨，试验平台底部设置有滑槽，滑槽与滑轨相配合，下夹头设置于试验平台上，径向输出连杆与滑座相铰接。

4.根据权利要求3所述的摩擦磨损试验机，其特征在于：所述上夹头和下夹头均包括锁紧螺栓以及两个夹块，一个夹块开设通孔，另一夹块开设有螺纹孔，锁紧螺栓穿过通孔与螺纹孔连接，上夹头的一夹块固定于加力泵输出端上，下夹头的一夹块固定于试验平台上。

5.根据权利要求4所述的摩擦磨损试验机，其特征在于：所述动力机构为两个，两所述动力机构的曲轴的一端相连接起来，所述滑动磨擦试验装置为两个，两动力机构分别驱动两滑动磨擦试验装置，还包括升降驱动装置，升降驱动装置具有升降轴，两个滑动磨擦试验装置的试验平台分别上下设置在升降轴上。

6.根据权利要求1所述的摩擦磨损试验机，其特征在于：所述旋转磨擦试验装置包括上旋转试样夹头、下旋转试样夹头、升降平台以及轴向加力泵，轴向加力泵连接在曲轴端部的主轴颈上，上旋转试样夹头连接于轴向加力泵上，下旋转试样夹头设置于升降平台上，上旋转试样夹头与下旋转试样夹头之间形成用于装夹旋转试样的旋转试样装夹区。

7.根据权利要求6所述的摩擦磨损试验机，其特征在于：所述上旋转试样夹头轴向开设有装夹孔，装夹孔壁面上相对开设有两个装夹螺孔，还设置有分别连接到装夹螺孔中将旋转试样夹紧的锁紧螺栓，下旋转试样夹头顶部绕下旋转试样夹头轴心线均匀设置有试样定位销，各试样定位销之间围成旋转试样定位区。

8.根据权利要求6所述的摩擦磨损试验机，其特征在于：还设置有冷却装置、加热系统以及用于检测曲轴端部的主轴颈输出扭矩的力矩传感器，上旋转试样夹头和下旋转试样夹头上分别开设有水流通道，冷却装置的冷却水管分别与上旋转试样夹头和下旋转试样夹头上的水流通道连接；加热系统包括加热腔，上旋转试样夹头与下旋转试样夹头将旋转试样夹持于加热腔中。

9.根据权利要求8所述的摩擦磨损试验机，其特征在于：加热系统还包括支架，支架包括固定支架和转动架体，转动架体铰接于固定支架上，加热腔安装于转动架体上，所述加热腔包括两个腔壁，一个腔壁固定于转动架体上，两个腔壁一侧相铰接起来，两个腔壁的另一侧设置有使两个腔壁扣合起来的卡扣，至少一腔壁内侧设置有发热丝，两个腔体腔壁扣合起来后在两腔壁内侧形成加热腔室。

10.根据权利要求1所述的摩擦磨损试验机，其特征在于：所述径向输出连杆包括中间连接杆、连接柱以及分别连接在中间连接杆两端的第一铰接端和第二铰接端，第一铰接端具有套接在第二连杆颈轴上的套环，第二铰接端具有与滑动磨擦试验装置相铰接的输出连接端，第一铰接端和第二铰接端上均具有杆连接部，杆连接部处凸出有连接块，连接块上开设有第一铰接孔，中间连接杆两端分别设置有连接槽口，连接槽口两侧壁上开设有第二铰接孔，连接块连接到连接槽口中，所述连接柱穿过铰接孔后两端分别连接到第二铰接孔中。