CN106442318B - 一种润滑剂摩擦力测试仪 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种润滑剂摩擦力测试仪，涉及润滑剂摩擦力测试技术领域；包括底座、加热炉、带上下滑动控制机构的测试轴、支架、动力主轴和控制系统；加热炉、支架和动力主轴都设置在底座上；动力主轴上设有扭矩传感器，动力主轴一端连接电机；动力主轴、扭矩传感器和测试轴都通过固定架固定在支架上；动力主轴和测试轴通过动力传送装置相连；测试轴垂直位于加热炉的正上方，测试轴下部连有曲杆，曲杆上连有滑块；测试轴上还设有压力调节装置；能模拟固体拉拔润滑剂在拉拔过程中的润滑状态,并能测试不同状态下的润滑剂的扭矩。
Description
技术领域
本发明涉及润滑剂摩擦力测试技术领域。
背景技术
在钢材冷拉拔成型领域中，线材与冷拉拔磨具之间往往存在相当大的接触压力。钢丝在拉拔力、模具压力以及钢丝与磨具之间的摩擦力综合作用下释放出大量的变形热和摩擦热，使金属和模具温度升高，并且金属在拉拔过程中不断有新生面产生，此新生面在高温高压作用下极易与模具“焊合”，为此在钢丝和模具之间所用润滑剂的润滑性能对防止钢丝烧结，减缓模具磨损，保证钢丝表面质量以及提高拉拔速度具有直接的意义。而现有的摩擦力测试仪不能模拟固体拉拔润滑剂在拉拔过程中的润滑状态。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种润滑剂摩擦力测试仪，结构简单，使用方便，能模拟固体拉拔润滑剂在拉拔过程中的润滑状态,并能测试不同状态下的润滑剂的扭矩。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：包括底座、加热炉、带上下滑动控制机构的测试轴、支架、动力主轴和控制系统；加热炉、支架和动力主轴都设置在底座上；动力主轴上设有扭矩传感器，动力主轴一端连接电机；动力主轴、扭矩传感器和测试轴都通过固定架固定在支架上；动力主轴和测试轴通过动力传送装置相连；测试轴垂直位于加热炉的正上方，测试轴下部连有曲杆，曲杆上连有滑块，滑块能在加热炉上的盘式件上滑动；测试轴上还设有压力调节装置；控制系统与电机、扭矩传感器相连。
作为优选，动力传送装置包括传送带和两个塔轮，两个塔轮分别设置在动力主轴和测试轴顶端，传送带套装在两个塔轮上。
作为优选，上下滑动控制机构包括测试轴上设有齿条，固定架上的齿轮与该齿条相配合，通过转动齿轮带动测试轴上下移动；齿轮外装有手柄外壳。
作为优选，压力调节装置包括杠杆和压力传感器，杠杆一端通过斜杆与齿轮上的手柄外壳固定连接，杠杆与斜杆铰接；杠杆另一端与压力传感器相连，压力传感器固定在支架上，压力传感器与控制系统相连。
作为优选，底座包括支撑面和4个支撑杆，支撑面在支撑杆上固定；至少一个支撑杆底端设有调节螺栓，调节螺栓与调节螺母相配合，调节螺母套装在调节螺栓上。
作为优选，支撑面上设有水平传感器，水平传感器与控制系统相连。
作为优选，滑块上设有倾斜面，倾斜面的倾斜角度与曲杆运动方向呈锐角。
作为优选，滑块上设有卡口，卡口与曲杆相配合，卡口通过螺丝与曲杆相连。
作为优选，扭矩传感器为数字传感器。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明结构简单，使用方便，通过动力轴带动测试轴旋转进而使润滑剂在盘式件中产生润滑，能模拟固体拉拔润滑剂在拉拔过程中的润滑状态；通过调节压力调节装置和加热炉加热温度，能测试不同状态下的润滑剂的扭矩。
附图说明
图1是本发明一个实施例的结构示意图。
图中：1、底座；2、加热炉；3、测试轴；4、支架；5、动力主轴；6、控制系统；7、扭矩传感器；8、固定架；9、动力传送装置；10、曲杆；11、滑块；12、盘式件；13、压力调节装置；14、手柄外壳；1.1、支撑面；1.2、支撑杆；1.3、调节螺栓；1.4、调节螺母；1.5、水平传感器；9.1、传送带；9.2、塔轮；13.1、杠杆；13.2、斜杆；13.3、压力传感器。
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详细的说明。
实施例1：
如图1所示，为本发明一种润滑剂摩擦力测试仪的一个实施例，包括底座1、加热炉2、带上下滑动控制机构的测试轴3、支架4、动力主轴5和控制系统6；加热炉2、支架4和动力主轴5都设置在底座1上；动力主轴5上设有扭矩传感器7，动力主轴5一端连接电机，电机与动力主轴5之间装有减速器，通过减速器控制转动速度；动力主轴5、扭矩传感器7和测试轴3都通过固定架8固定在支架4上；动力主轴5和测试轴3通过动力传送装置9相连；测试轴3垂直位于加热炉2的正上方，测试轴3下部连有曲杆10，曲杆10为L形，曲杆10一端与测试轴3相连，曲杆10另一端连接滑块11，曲杆10上连有滑块11，滑块11能在加热炉2上的盘式件12上滑动；测试轴3上还设有压力调节装置13；控制系统6与电机、扭矩传感器7相连。
本发明结构简单，使用方便，能模拟固体拉拔润滑剂在拉拔过程中的润滑状态,并能测试不同状态下的润滑剂的扭矩；底座1对整个装置起到支撑作用，底座1上支架4用于固定动力主轴5和测试轴3，底座1与支架4的配合使整个装置更加稳定牢固；加热炉2对盘式件12进行加热，进而对盘式件12上的润滑剂进行加热，通过调节加热炉2的加热温度来控制盘式件12温度，简单方便，容易操作；测试轴3能上下移动，通过测试轴3的上下移动带动滑块11上下移动，进而控制滑块11与盘式件12的接触或分离；动力主轴5通过减速器与电机相连，电机为动力主轴5的转动提供动力，动力主轴5通过动力传送装置9与测试轴3连接，动力主轴5通过动力传送装置9带动测试轴3转动，为测试轴3提供动力；压力调节装置13可以调节滑块11对盘式件12的压力，改变测试时的压力大小；通过动力传送装置9，动力主轴5带动测试轴3旋转，滑块11与盘试件12之间的摩擦产生阻力，形成摩擦扭矩负载，通过动力传送装置9传递到动力主轴5，由扭矩传感器7收集，并输出为电信号。
扭矩传感器7为数字传感器，与控制系统6相连，可输出到控制面板。
动力传送装置9包括传送带9.1和两个塔轮9.2，两个塔轮9.2分别设置在动力主轴5和测试轴3顶端，传送带9.1套装在两个塔轮9.2上，通过传送带9.1使动力主轴5带动测试轴3转动，通过改变两轴相连塔轮9.2的半径比可以改变测试轴3的转速，简单方便。
上下滑动控制机构包括测试轴3上设有齿条，固定架8上的齿轮与该齿条相配合，通过转动齿轮带动测试轴3上下移动；齿轮外装有手柄外壳14，调节时通过转动手柄外壳14带动齿轮转动，由于齿轮固定不动，所以在齿轮的作用下齿条会沿齿轮移动，也就是测试轴3会上下移动，通过移动测试轴3来控制滑块11与盘式件12的接触和分离，同时也能改变滑块11对盘式件12的压力。
压力调节装置13包括杠杆13.1和压力传感器13.3，杠杆13.1一端通过斜杆13.2与齿轮上的手柄外壳14固定连接，杠杆13.1与斜杆13.2铰接；杠杆13.1另一端与压力传感器13.3相连，杠杆13.1另一端与压力传感器13.3通过螺丝固定相连，压力传感器13.3可以从杠杆13.1上拆下，压力传感器13.3固定在支架4上，压力传感器13.3与控制系统6相连；杠杆13.1通过斜杆13.2与手柄外壳14相连，通过转动手柄外壳14使测试轴3上移或下移调节对盘式件12的压力，手柄外壳14会带动杠杆13.1向上或向下移动，手柄外壳14对杠杆13.1一端有牵引力，通过压力传感器13.3，读出压力，利用杠杆原理，通过调节压力调节装置13来设置滑块11对盘式件12的压力，简单方便；可以测得不同压力下得摩擦力和同样压力下不同温度下的摩擦力；
底座1包括支撑面1.1和4个支撑杆1.2，支撑面1.1在支撑杆1.2上固定；至少一个支撑杆1.2底端设有调节螺栓1.3，调节螺栓1.3与调节螺母1.4相配合，调节螺母1.4套装在调节螺栓1.3上，向上拧动调节螺母1.4，调节螺母1.4带动支撑杆1.2向上移动，向下拧动调节螺母1.4，支撑杆1.2向下移动，通过旋转调节螺母1.4可以调节支撑杆1.2的高度，进而调节支撑面1.1的水平，同时也能通过调节支撑面1.1的水平来调整盘式件12的水平情况，使盘式件12达到水平测试要求，在盘式件12上连接有水平传感器1.5，通过观察盘式件12上的水平传感器1.5来确定盘式件是否处于水平状态，在使用实验时需要盘式件12处于水平状态，才能达到准确检测的目的，简单省力，节约时间。
支撑面1.1上设有水平传感器1.5，水平传感器1.5与控制系统6相连，水平传感器1.5的设置方便观察支撑面1.1是否水平，能直观看出支撑面1.1偏向于哪侧，方便观察调节。
滑块11上设有倾斜面，倾斜面的倾斜角度与曲杆10运动方向呈锐角；动力主轴5带动测试轴3旋转，进而使得曲杆10上的滑块11以一定速度与盘试件12相对滑动，滑块11与盘式件12呈一定角度使固体润滑剂压入滑道中，形成润滑膜，滑块11与盘式件12之间的摩擦力通过测试轴3传递至扭矩传感器7，输出为电信号。
盘试件的直径为0～200mm，滑块的直径倾斜角度为0～20°，且盘式件与滑块的表面粗糙度范围为Ra0.01～Ra0.8，加载范围为0～200N，相对滑动速度为0～50m/s。
扭矩传感器7为数字传感器，使用频繁。
实施例2：
底座1、加热炉2、带上下滑动控制机构的测试轴3、支架4、动力主轴5和控制系统6；加热炉2、支架4和动力主轴5都设置在底座1上；动力主轴5上设有扭矩传感器7，动力主轴5一端连接电机，电机与动力主轴5之间装有减速器，通过减速器控制转动速度；动力主轴5、扭矩传感器7和测试轴3都通过固定架8固定在支架4上；动力主轴5和测试轴3通过动力传送装置9相连；测试轴3垂直位于加热炉2的正上方，测试轴3下部连有曲杆10，曲杆10为L形，曲杆10一端与测试轴3相连，曲杆10另一端连接滑块11，曲杆10上连有滑块11，滑块11能在加热炉2上的盘式件12上滑动；测试轴3上还设有压力调节装置13；控制系统6与电机、扭矩传感器7相连。
本发明结构简单，使用方便，能模拟固体拉拔润滑剂在拉拔过程中的润滑状态,并能测试不同状态下的润滑剂的扭矩；底座1对整个装置起到支撑作用，底座1上支架4用于固定动力主轴5和测试轴3，底座1与支架4的配合使整个装置更加稳定牢固；加热炉2对盘式件12进行加热，进而对盘式件12上的润滑剂进行加热，通过调节加热炉2的加热温度来控制盘式件12温度，简单方便，容易操作；测试轴3能上下移动，通过测试轴3的上下移动带动滑块11上下移动，进而控制滑块11与盘式件12的接触或分离；动力主轴5通过减速器与电机相连，电机为动力主轴5的转动提供动力，动力主轴5通过动力传送装置9与测试轴3连接，动力主轴5通过动力传送装置9带动测试轴3转动，为测试轴3提供动力；压力调节装置13可以调节滑块11对盘式件12的压力，改变测试时的压力大小；通过动力传送装置9，动力主轴5带动测试轴3旋转，滑块11与盘试件12之间的摩擦产生阻力，形成摩擦扭矩负载，通过动力传送装置9传递到动力主轴5，由扭矩传感器7收集，并输出为电信号。
扭矩传感器7为数字传感器，与控制系统6相连，可输出到控制面板。
动力传送装置9包括传送带9.1和两个塔轮9.2，两个塔轮9.2分别设置在动力主轴5和测试轴3顶端，传送带9.1套装在两个塔轮9.2上，通过传送带9.1使动力主轴5带动测试轴3转动，通过改变两轴相连塔轮9.2的半径比可以改变测试轴3的转速，简单方便。
上下滑动控制机构包括测试轴3上设有齿条，固定架8上的齿轮与该齿条相配合，通过转动齿轮带动测试轴3上下移动；齿轮外装有手柄外壳14，调节时通过转动手柄外壳14带动齿轮转动，由于齿轮固定不动，所以在齿轮的作用下齿条会沿齿轮移动，也就是测试轴3会上下移动，通过移动测试轴3来控制滑块11与盘式件12的接触和分离，同时也能改变滑块11对盘式件12的压力。
压力调节装置13是砝码，将砝码加在测试轴3上端，通过读出砝码，通过砝码确定测试轴3对盘式件12的压力。
底座1包括支撑面1.1和4个支撑杆1.2，支撑面1.1在支撑杆1.2上固定；至少一个支撑杆1.2底端设有调节螺栓1.3，调节螺栓1.3与调节螺母1.4相配合，调节螺母1.4套装在调节螺栓1.3上，向上拧动调节螺母1.4，调节螺母1.4带动支撑杆1.2向上移动，向下拧动调节螺母1.4，支撑杆1.2向下移动，通过旋转调节螺母1.4可以调节支撑杆1.2的高度，进而调节支撑面1.1的水平，同时也能通过调节支撑面1.1的水平来调整盘式件12的水平情况，使盘式件12达到水平测试要求，在盘式件12上连接有水平传感器1.5，通过观察盘式件12上的水平传感器1.5来确定盘式件是否处于水平状态，在使用实验时需要盘式件12处于水平状态，才能达到准确检测的目的，简单省力，节约时间。
支撑面1.1上设有水平传感器1.5，水平传感器1.5与控制系统6相连，水平传感器1.5的设置方便观察支撑面1.1是否水平，能直观看出支撑面1.1偏向于哪侧，方便观察调节。
滑块11上设有倾斜面，倾斜面的倾斜角度与曲杆10运动方向呈锐角；动力主轴5带动测试轴3旋转，进而使得曲杆10上的滑块11以一定速度与盘试件12相对滑动，滑块11与盘式件12呈一定角度使固体润滑剂压入滑道中，形成润滑膜，滑块11与盘式件12之间的摩擦力通过测试轴3传递至扭矩传感器7，输出为电信号。
滑块11上设有卡口，卡口与曲杆10相配合，卡口通过螺丝与曲杆10相连，滑块11与曲杆10为分体的，滑块11可以拆下，方便更换滑块11；滑块11与曲杆10也可以为一体的，滑块11上不设有卡口。
盘试件的直径为0～200mm，滑块的直径倾斜角度为0～20°，且盘式件与滑块的表面粗糙度范围为Ra0.01～Ra0.8，加载范围为0～200N，相对滑动速度为0～50m/s。
扭矩传感器7为数字传感器，使用频繁。
工作原理：本装置在指定温度与压力下，通过动力主轴带动测试轴旋转，与盘式件产生相对滑动，盘式件上的固体润滑剂被压到润滑接触区，产生润滑，在摩擦力的作用下，产生阻力，形成摩擦扭矩负载，通过动力传送装置传递到动力主轴，由扭矩传感器将相关数据通过数据采集装置记录收集。
在测试时，调整压力调节装置可以得到不同压力状态下的润滑剂的扭矩的数值；改变测试轴速度，可测得不同滑动速度下的润滑剂的扭矩的数值；通过控制加热炉温度，改变预热温度可测得不同温度润滑剂的润滑效力；由于动力主轴与测试轴之间的摩擦力远远小于测试轴与盘式件之间相对滑动的摩擦力，所以当测试轴绕轴线旋转时，动力主轴与测试轴之间的摩擦系数比被测试润滑剂摩擦系数小一个数量级以上，从而达到忽略动力主轴与测试轴之间的摩擦阻力扭矩，即实现了准确测得润滑剂摩擦力即扭矩的目的。
使用过程：
将加热炉升温至180℃，在盘式件上滑块的旋转轨道上均匀摊上6.0g固体润滑剂，调试好压力调节装置。
启动计算机的扭矩性能测试软件，在相应的菜单栏中填写本次的实验序号、试验用润滑剂型号，试验人员、实验日期等资料。
打开总电源，在盘式件上放置固体润滑剂，调节好压力，启动开始。通过动力传送装置，动力主轴带动测试轴旋转，滑块与盘试件之间的摩擦产生阻力，形成摩擦扭矩负载，通过动力传送装置传递到动力主轴，由扭矩传感器收集，并输出为电信号。
采用上述技术方案后，结构简单，使用方便，通过动力轴带动测试轴旋转进而使润滑剂在盘式件中产生润滑，能模拟固体拉拔润滑剂在拉拔过程中的润滑状态；通过调节压力调节装置和加热炉加热温度，能测试不同状态下的润滑剂的扭矩。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种润滑剂摩擦力测试仪，其特征在于：包括底座（1）、加热炉（2）、带上下滑动控制机构的测试轴（3）、支架（4）、动力主轴（5）和控制系统（6）；所述加热炉（2）、支架（4）和动力主轴（5）都设置在底座（1）上；所述动力主轴（5）上设有扭矩传感器（7），动力主轴（5）一端连接电机；所述动力主轴（5）、扭矩传感器（7）和测试轴（3）都通过固定架（8）固定在支架（4）上；所述动力主轴（5）和测试轴（3）通过动力传送装置（9）相连；所述测试轴（3）垂直位于加热炉（2）的正上方，测试轴（3）下部连有曲杆（10），曲杆（10）上连有滑块（11），滑块（11）能在加热炉（2）上的盘式件（12）上滑动；所述测试轴（3）上还设有压力调节装置（13）；所述控制系统（6）与电机、扭矩传感器（7）相连；
所述电机与所述动力主轴（5）之间装有减速器。
2.根据权利要求1所述的一种润滑剂摩擦力测试仪，其特征在于所述动力传送装置（9）包括传送带（9.1）和两个塔轮（9.2），两个塔轮（9.2）分别设置在动力主轴（5）和测试轴（3）顶端，传送带（9.1）套装在两个塔轮（9.2）上。
3.根据权利要求1所述的一种润滑剂摩擦力测试仪，其特征在于所述上下滑动控制机构包括测试轴（3）上设有齿条，固定架（8）上的齿轮与该齿条相配合，通过转动齿轮带动测试轴（3）上下移动；齿轮外装有手柄外壳（14）。
4.根据权利要求3所述的一种润滑剂摩擦力测试仪，其特征在于所述压力调节装置（13）包括杠杆（13.1）和压力传感器（13.3），杠杆（13.1）一端通过斜杆（13.2）与齿轮上的手柄外壳（14）固定连接，杠杆（13.1）与斜杆（13.2）铰接；杠杆（13.1）另一端与压力传感器（13.3）相连，压力传感器（13.3）固定在支架（4）上，压力传感器（13.3）与控制系统（6）相连。
5.根据权利要求1所述的一种润滑剂摩擦力测试仪，其特征在于所述底座（1）包括支撑面（1.1）和4个支撑杆（1.2），支撑面（1.1）在支撑杆（1.2）上固定；至少一个支撑杆（1.2）底端设有调节螺栓（1.3），调节螺栓（1.3）与调节螺母（1.4）相配合，调节螺母（1.4）套装在调节螺栓（1.3）上。
6.根据权利要求5所述的一种润滑剂摩擦力测试仪，其特征在于所述支撑面（1.1）上设有水平传感器（1.5），水平传感器（1.5）与控制系统（6）相连。
7.根据权利要求1所述的一种润滑剂摩擦力测试仪，其特征在于所述滑块（11）上设有倾斜面，倾斜面的倾斜角度与曲杆（10）运动方向呈锐角。
8.根据权利要求1所述的一种润滑剂摩擦力测试仪，其特征在于所述滑块（11）上设有卡口，卡口与曲杆（10）相配合，卡口通过螺丝与曲杆（10）相连。
9.根据权利要求1所述的一种润滑剂摩擦力测试仪，其特征在于所述扭矩传感器（7）为数字传感器。
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