CN107631951A - 摩擦磨损试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种摩擦磨损试验装置，包括：支座；驱动电机；试样平台，试样平台设在电机轴上以由电机轴驱动转动，试样平台上设有第一摩擦副；扭矩传感器；压紧装置，压紧装置可以朝向驱动电机施加压力；压力传感器，压力传感器可以检测压紧装置施加的压力；放置件，放置件上设有第二摩擦副。根据本发明的摩擦磨损试验装置，通过设置压紧装置和驱动电机，驱动电机可以驱动试样平台和第一摩擦副同时进行转动，压紧装置可以对第一摩擦副施加大小可调的压力，可以根据压力传感器显示的压力值和扭矩传感器显示的扭矩值计算出第二摩擦副和第一摩擦副之间的摩擦系数。摩擦磨损试验装置的操作简单，可以实现摩擦试验参数的可控可调，具有很强的实用性。

Description

摩擦磨损试验装置

技术领域

本发明涉及机械机构领域，尤其是涉及一种摩擦磨损试验装置。

背景技术

在纺织行业中，广泛存在纺织材料与硬质材料摩擦接触部位磨损、零部件磨损寿命不足的问题，严重制约了生产效率的提升。截至目前，虽然纺织材料对其接触材料(硬质金属、非金属、皮肤等)磨损早已被关注，但其磨损机理尚不清楚，并且市场上没有成熟评定和研究该类磨损问题的试验装置。商用摩擦磨损试验机结构复杂且难以有效地实现连续流动更新摩擦副材料，特别是缺乏试验过程纺织材料的安装、夹紧的有效方法。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种摩擦磨损试验装置，所述摩擦磨损试验装置具有结构简单、操作方便的优点。

根据本发明实施例的摩擦磨损试验装置，包括：支座；驱动电机，所述驱动电机包括机壳和电机轴，所述机壳可移动地设在所述支座上；试样平台，所述试样平台设在所述电机轴上以由所述电机轴驱动转动，所述试样平台具有与所述电机轴的旋转轴线垂直的放置面以放置第一摩擦副；用于检测所述电机轴扭矩的扭矩传感器；压紧装置，所述压紧装置设在所述机壳的远离所述试样平台的一侧以朝向所述驱动电机施加压力；压力传感器，所述压力传感器设在所述压紧装置和所述机壳之间以检测所述压紧装置施加的压力；用于放置第二摩擦副的放置件，所述放置件设在所述试样平台的一侧。

根据本发明实施例的摩擦磨损试验装置，通过设置压紧装置和驱动电机，驱动电机可以驱动试样平台和第一摩擦副同时进行转动，压紧装置可以对第一摩擦副施加大小可调的压力，用户可以根据压力传感器显示的压力大小和扭矩传感器显示的扭矩大小计算出第二摩擦副和第一摩擦副之间的摩擦系数。摩擦磨损试验装置的操作简单，可以实现摩擦试验参数的可控可调，具有很强的实用性。

根据本发明的一些实施例，所述压紧装置包括：压紧板，所述压紧板可移动地设在所述支座上，所述压力传感器设在所述压紧板和所述机壳之间；压紧器，所述压紧器与所述压紧板相连以朝向所述压紧板施加压力。

在本发明的一些实施例中，所述压紧器包括：杠杆，所述杠杆的一端适于止抵在所述压紧板上以朝向所述压紧板施加压力；重力件，所述重力件可拆卸得设在所述杠杆的另一端。

根据本发明的一些实施例，所述试样平台上设有放置凹槽，所述第一摩擦副放置在所述放置凹槽内。

在本发明的一些实施例中，所述放置凹槽内设有正三角定位键。

根据本发明的一些实施例，所述摩擦磨损试验装置还包括连接杆，所述连接杆的两端分别与所述电机轴和所述试样平台固定连接。

在本发明的一些实施例中，所述摩擦磨损试验装置还包括固定支撑件，所述固定支撑件设在所述支座上，所述固定支撑件外套在所述连接杆上以支撑所述连接杆。

根据本发明的一些实施例，所述放置件为用于输送所述第二摩擦副的输送系统，所述输送系统的输送方向与所述电机轴的旋转轴线垂直。

在本发明的一些实施例中，所述放置件包括：主动轮和从动轮，所述第二摩擦副外套在所述主动轮和所述从动轮上，所述主动轮通过所述第二摩擦副带动所述从动轮转动。

进一步地，所述放置件还包括定位滚筒和张紧滚筒，所述定位滚筒和所述张紧滚筒分别与所述第二摩擦副的相对表面接触，所述定位滚筒的中心轴线、所述张紧滚筒的中心轴线和所述从动轮的中心轴线不共面。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明实施例的摩擦磨损试验装置的整体结构示意图；

图2是根据本发明实施例的试样平台的主视图。

附图标记：

试验装置 100，

支座 10，

驱动电机 20，

试样平台 30，第一摩擦副 310，正三角定位键 320，

扭矩传感器 40，

压紧装置 50，压紧板 510，压紧器 520，杠杆 520A，重力件 520B，压力球 520C，支撑座 520D，

压力传感器 60，

放置件 70，主动轮 710，从动轮 720，定位滚筒 730，张紧滚筒 740，弹性件7410，第二摩擦副 750，

连接杆 80，

固定支撑件 90。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“长度”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面参考图1-图2描述根据本发明实施例的摩擦磨损试验装置100，该摩擦磨损试验装置100可以对不同摩擦副之间的摩擦系数进行测量。

如图1所示，根据本发明实施例的摩擦磨损试验装置100包括：支座10、驱动电机20、试样平台30、扭矩传感器40、压紧装置50、压力传感器60和放置件70。支座10对其上部的装置可以起到支撑的作用。可选地，可以将支座10设置成滑动导轨，从而可以方便摩擦磨损试验装置100的实际操作。

驱动电机20包括机壳和电机轴，机壳可移动地设在支座10上。当试验装置100工作时，驱动电机20的电机轴可以进行转动，驱动电机20的机壳受外力作用并可以在支座10上移动。例如，支座10为滑动导轨，机壳可以在支座10上自由滑动，从而可以方便摩擦试验的实际操作。

试样平台30设在电机轴上以由电机轴驱动转动，试样平台30具有与电机轴的旋转轴线垂直的放置面以放置第一摩擦副310。具体而言，试样平台30可以用于安装和固定第一摩擦副310，其中安装第一摩擦副310的放置面与电机轴的旋转轴线相互垂直。当试验装置100工作时，驱动电机20的电机轴转动，电机轴可以驱动试样平台30带动第一摩擦副310同时进行转动。需要进行说明的是，试样平台30和第一摩擦副310之间没有相对转动。优选地，第一摩擦副310可以形成为圆柱形凸台。

扭矩传感器40可以对电机轴的旋转扭矩进行检测，由此可以获取计算不同摩擦副之间的摩擦系数的相关试验参数。例如，如图1所示，扭矩传感器40设置在驱动电机20的右侧，当驱动电机20工作时，扭矩传感器40可以测试并显示电机轴的实时旋转扭矩，用户可以通过观察扭矩传感器40的显示屏获取电机轴的实时扭矩。

压紧装置50设在机壳的远离试样平台30的一侧以朝向驱动电机20施加压力。例如，如图1所示，压紧装置50设置在试验装置100的最左端，当试验装置100工作时，压紧装置50可以对驱动电机20施加一定的压力。需要进行说明的是，压紧装置50对驱动电机20施加的压力的大小是可调的，用户可以根据实际试验需求自由调整。压力传感器60设在压紧装置50和机壳之间并可以检测压紧装置50施加的压力。

如图1所示，放置件70设在试样平台30的一侧，放置件70用于放置第二摩擦副750，其中第二摩擦副750和第一摩擦副310正对并与第一摩擦副310接触，压紧装置50施加的压力垂直于第一摩擦副310和第二摩擦副750的接触面。例如如图1所示，压紧装置50位于试验装置100的最左端，放置件70位于试验装置100的最右端，驱动电机20和试样平台30位于压紧装置50和放置件70的中间，其中驱动电机20位于试样平台30的左侧，压力传感器60位于压紧装置50和驱动电机20之间。支座10为滑动导轨，驱动电机20可以在支座10上移动。试样平台30设在电机轴上，第一摩擦副310与放置件70上的第二摩擦副750正对并接触。

当试验装置100工作时，驱动电机20开始进行旋转，电机轴驱动试样平台30和第一摩擦副310同时进行转动。压紧装置50对驱动电机20施加一定的压力，驱动电机20向右移动并将压力传递至试样平台30和第一摩擦副310上，第一摩擦副310将压力作用在第二摩擦副750上，由此可以使第一摩擦副310和第二摩擦副750之间进行相对摩擦。用户可以从压力传感器60上读取压紧装置50施加的压力大小，从扭矩传感器40上读取电机轴的扭矩大小，并可以根据扭矩和压力的关系确定第一摩擦副310和第二摩擦副750之间的摩擦系数。即：

k＝T/F·D

其中，k为第一摩擦副310和第二摩擦副750之间的摩擦系数，T为电机轴的扭矩，F为压紧装置50施加的压力，D为第一摩擦副310的直径。

根据本发明实施例的摩擦磨损试验装置100，通过设置压紧装置50和驱动电机20，驱动电机20可以驱动试样平台30和第一摩擦副310同时进行转动，压紧装置50可以对第一摩擦副310施加大小可调的压力，用户可以根据压力传感器60显示的压力大小和扭矩传感器40显示的扭矩大小计算出第二摩擦副750和第一摩擦副310之间的摩擦系数。同时摩擦磨损试验装置100的操作简单，可以实现试验参数的可控可调，具有很强的实用性。

如图1所示，根据本发明的一些实施例，压紧装置50包括压紧板510和压紧器520。其中压紧板510可移动地设在支座10上，压力传感器60设在压紧板510和机壳之间，从而可以精确检测出压紧装置50对第一摩擦副310施加的压力。压紧器520与压紧板510相连可以朝向压紧板510施加压力，其中压紧器520对压紧板510施加的压力大小是可调的，从而可以实现对同一个第二摩擦副750进行多组参数的试验测试，由此可以提升试验结果的精确度。

如图1所示，在本发明的一些实施例中，压紧器520包括杠杆520A和重力件520B，杠杆520A的一端适于止抵在压紧板510上并可以朝向压紧板510施加压力，重力件520B可拆卸得设在杠杆520A的另一端，可选地，重力件520B可以用绳子挂在杠杆520A上。重力件520B可以通过自身重力对杠杆520A施加向下的拉力，杠杆520A受力之后其另一端可以对压紧板510施加压力，从而可以对第一摩擦副310施加一定的压力。由于重力件520B与杠杆520A之间的连接是可拆卸的，从而可以实现重力件520B的自由更换，用户可以通过更换重力件520B来调节作用在第一摩擦副310上的压力大小。可选地，重力件520B可以为砝码。

如图1所示，在本发明的一个具体示例中，压紧器520还包括压力球520C和支撑座520D，其中杠杆520A包括水平段和折弯段，支撑座520D设置在水平段的下部，水平段的左端设有重力件520B，水平段的右端与折弯段相连，折弯段相对于水平段向下弯折，压力球520C安装在折弯段与压紧板510接触的一端。重力件520B对水平段施加向下的压力，水平段围绕支撑座520D向下翻转，由此可以带动折弯段向上翻转，折弯段在翻转的过程中可以对压紧板510施加一定的压力。可以理解的是，由于压力球520C与压紧板510的接触面为球面，从而可以将压紧器520的压力作用在一个点上，由此可以使压力完全作用在第一摩擦副310上，从而可以提升试验结果的精确性。

根据本发明的一些实施例，试样平台30上设有放置凹槽，第一摩擦副310放置在放置凹槽内，从而可以使试样平台30与第一摩擦副310的配合更加简单，方便操作。具体而言，例如如图2所示，试样平台30形成为矩形，第一摩擦副310为圆柱形凸台，在试样平台30的一端开有圆柱形的放置凹槽，其中第一摩擦副310的一部分通过过盈配合与放置凹槽连接在一起。

如图2所示，在本发明的一些实施例中，放置凹槽内设有正三角定位键320，从而可以方便试样平台30与第一摩擦副310的安装，可以使试样平台30与第一摩擦副310之间的连接更加牢固。可选地，可以将正三角定位键320设置在放置凹槽的中心，可以在第一摩擦副310的中心位置处设有正三角形的安装孔，由此可以实现第一摩擦副310的快速定位和安装，方便用户的实际操作。

如图1所示，根据本发明的一些实施例，摩擦磨损试验装置100还包括连接杆80，连接杆80的两端分别与电机轴和试样平台30固定连接，由此可以将电机轴的扭矩传递至试样平台30上。具体而言，例如如图1所示，连接杆80的左端与电机轴相连，电机轴可以驱动连接杆80进行转动，扭矩传感器40可以检测到作用在连接杆80上的扭矩大小。优选地，连接杆80与扭矩传感器40之间采用花键连接，由此可以更好的实现传递扭矩的作用。连接杆80的右端与试样平台30相连，连接杆80与试样平台30之间采用平键连接，由此可以使连接杆80与试样平台30的配合更加牢固。

如图1所示，在本发明的一些实施例中，摩擦磨损试验装置100还包括固定支撑件90，固定支撑件90设在支座10上，固定支撑件90外套在连接杆80上可以支撑连接杆80，由此可以使试验装置100的运行更加牢靠。如图1所示，在本发明的一个具体示例中，固定支撑件90形成为圆柱形的中空件，连接杆80可以穿过固定支撑件90内。固定支撑件90的左端与扭矩传感器40连接，固定支撑件90的下端与支座10连接并可以在支座10上移动。固定支撑件90可以对连接杆80起到固定支撑的作用，防止连接杆80因长度太长出现弯折而影响试验测试结果。

如图1所示，根据本发明的一些实施例，放置件70为用于输送第二摩擦副750的输送系统，输送系统的输送方向与电机轴的旋转轴线垂直，由此可以使第一摩擦副310和第二摩擦副750之间的摩擦系数的测试结果更加精确。需要进行说明的是，放置件70上的第二摩擦副750可以使静止不动的，也可以是流动更新的。可选地，第二摩擦副750可以是纺织材料、塑料薄膜和纸张等。

如图1所示，在本发明的一些实施例中，放置件70包括主动轮710和从动轮720，第二摩擦副750外套在主动轮710和从动轮720上，主动轮710通过第二摩擦副750带动从动轮720转动，由此可以实现第一摩擦副310和第二摩擦副750之间的摩擦系数的动态测试。具体而言，当试验装置100工作时，主动轮710通过转动带动从动轮720转动，第二摩擦副750在主动轮710和从动轮720之间流动转动。第一摩擦副310与第二摩擦副750正对并接触，第一摩擦副310与第二摩擦副750之间的动态摩擦系数可以通过扭矩传感器40的显示的扭矩和压力传感器60上的压力进行计算得出。通过设置放置件70，可以实现对连续流动的第二摩擦副750进行其与第一摩擦副310之间的摩擦系数的测试和摩擦机理的分析，由此可以方便用户进行相关的研究。

如图1所示，在本发明的一些实施例中，放置件70还包括定位滚筒730和张紧滚筒740，定位滚筒730和张紧滚筒740分别与第二摩擦副750的相对表面接触，定位滚筒730的中心轴线、张紧滚筒740的中心轴线和从动轮720的中心轴线不共面，由此可以使第二摩擦副750一直保持绷直的状态，可以确保试验结果的精确性。具体而言，例如如图1所示，定位滚筒730与主动轮710在竖直方向上正对，从而可以确保第二摩擦副750与第一摩擦副310对齐。张紧滚筒740设置在定位滚筒730和从动轮720之间，其中定位滚筒730、张紧滚筒740和从动轮720的中心连线不在一条直线上。在张紧滚筒740的下端设有弹性件7410，弹性件7410可以通过自身弹性力使张紧滚筒740对第二摩擦副750起到张紧的作用，由此可以使第二摩擦副750一直保持绷直的状态，可以保证第二摩擦副750与第一摩擦副310之间正对接触。优选地，弹性件7410可以是弹簧。

下面参考图1-图2详细描述根据本发明实施例的摩擦磨损试验装置100，该试验装置100可以对不同摩擦副之间的摩擦系数进行测量。值得理解的是，下面描述仅是示例性的，而不是对本发明的具体限制。

如图1-图2所示，摩擦磨损试验装置100包括：支座10、驱动电机20、试样平台30、扭矩传感器40、压紧装置50、压力传感器60、放置件70、连接杆80和固定支撑件90。支座10为滑动导轨，驱动电机20设置在支座10上并可以在支座10上移动。试样平台30为矩形，试样平台30的右侧侧面上设有圆柱形的放置凹槽，在放置凹槽的中心位置处设有正三角定位键320。第一摩擦副310为圆柱形凸台，第一摩擦副310的中心位置设有正三角形的安装孔，第一摩擦副310的一部分收纳在放置凹槽内，第一摩擦副310与试样平台30之间采用正三角定位键320连接在一起。

扭矩传感器40设置在驱动电机20的左侧，连接杆80的左端与电机轴相连，电机轴可以驱动连接杆80进行转动，连接杆80的右端与试样平台30相连，连接杆80与试样平台30之间采用平键连接在一起。固定支撑件90的上端形成为圆柱形的中空件，连接杆80可以穿过固定支撑件90内。固定支撑件90的左端与扭矩传感器40连接，固定支撑件90的下端与支座10连接并可以在支座10上移动。

压紧装置50设置在试验装置100的最左端，压紧装置50包括压紧板510和压紧器520。其中压紧板510可移动地设在支座10上，压力传感器60设在压紧板510和机壳之间。压紧器520包括：杠杆520A、重力件520B、压力球520C和支撑座520D。杠杆520A包括水平段和折弯段，支撑座520D设置在水平段的下部，水平段的左端设有重力件520B，水平段的右端与折弯段相连，折弯段相对与水平段向下弯折，压力球520C安装在折弯段与压紧板510接触的一端。

放置件70为用于输送第二摩擦副750的输送系统，放置件70位于试验装置100的最右端，驱动电机20和试样平台30位于压紧装置50和放置件70的中间。放置件70包括主动轮710、从动轮720、定位滚筒730和张紧滚筒740。定位滚筒730与主动轮710在竖直方向上正对，张紧滚筒740设置在定位滚筒730和从动轮720之间，其中定位滚筒730、张紧滚筒740和从动轮720的中心连线不在一条直线上。在张紧滚筒740的下端设有弹性件7410。第二摩擦副750可以在主动轮710和从动轮720之间流动转动。

具体而言，当试验装置100工作时，驱动电机20开始旋转，电机轴驱动试样平台30和第一摩擦副310同时进行转动。主动轮710通过转动带动从动轮720转动，第二摩擦副750在主动轮710和从动轮720之间滑动。在杠杆520A的左端放置一定重量的重力件520B，重力件520B对杠杆520A的水平段施加向下的压力，水平段围绕支撑座520D向下翻转，由此可以带动杠杆520A的折弯段向上翻转，折弯段在翻转的过程中可以对压紧板510施加一定的压力。压力通过压紧装置50和放置件70之间的装置传递至第一摩擦副310，使第一摩擦副310对第二摩擦副750施加垂直于第二摩擦副750滑动方向上的压力。在扭矩传感器40上读取电机轴的扭矩T，在压力传感器60上读取压紧装置50施加的压力F，其中第一摩擦副310的直径为D，第一摩擦副310和第二摩擦副750之间的摩擦系数k可以通过公式k＝T/F·D计算得出。用户可以更换不同重量的重力件520B进行多次试验，并可以选取摩擦系数的平均值，由此可以提升试验参数的精确性。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种摩擦磨损试验装置，其特征在于，包括：

支座；

驱动电机，所述驱动电机包括机壳和电机轴，所述机壳可移动地设在所述支座上；

试样平台，所述试样平台设在所述电机轴上以由所述电机轴驱动转动，所述试样平台具有与所述电机轴的旋转轴线垂直的放置面以放置第一摩擦副；

用于检测所述电机轴扭矩的扭矩传感器；

压紧装置，所述压紧装置设在所述机壳的远离所述试样平台的一侧以朝向所述驱动电机施加压力；

压力传感器，所述压力传感器设在所述压紧装置和所述机壳之间以检测所述压紧装置施加的压力；

用于放置第二摩擦副的放置件，所述放置件设在所述试样平台的一侧。

2.根据权利要求1所述的摩擦磨损试验装置，其特征在于，所述压紧装置包括：

压紧板，所述压紧板可移动地设在所述支座上，所述压力传感器设在所述压紧板和所述机壳之间；

压紧器，所述压紧器与所述压紧板相连以朝向所述压紧板施加压力。

3.根据权利要求2所述的摩擦磨损试验装置，其特征在于，所述压紧器包括：

杠杆，所述杠杆的一端适于止抵在所述压紧板上以朝向所述压紧板施加压力；

重力件，所述重力件可拆卸得设在所述杠杆的另一端。

4.根据权利要求1所述的摩擦磨损试验装置，其特征在于，所述试样平台上设有放置凹槽，所述第一摩擦副放置在所述放置凹槽内。

5.根据权利要求4所述的摩擦磨损试验装置，其特征在于，所述放置凹槽内设有正三角定位键。

6.根据权利要求1所述的摩擦磨损试验装置，其特征在于，还包括连接杆，所述连接杆的两端分别与所述电机轴和所述试样平台固定连接。

7.根据权利要求6所述的摩擦磨损试验装置，其特征在于，还包括固定支撑件，所述固定支撑件设在所述支座上，所述固定支撑件外套在所述连接杆上以支撑所述连接杆。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的摩擦磨损试验装置，其特征在于，所述放置件为用于输送所述第二摩擦副的输送系统，所述输送系统的输送方向与所述电机轴的旋转轴线垂直。

9.根据权利要求8所述的摩擦磨损试验装置，其特征在于，所述放置件包括：主动轮和从动轮，所述第二摩擦副外套在所述主动轮和所述从动轮上，所述主动轮通过所述第二摩擦副带动所述从动轮转动。

10.根据权利要求9所述的摩擦磨损试验装置，其特征在于，还包括定位滚筒和张紧滚筒，所述定位滚筒和所述张紧滚筒分别与所述第二摩擦副的相对表面接触，所述定位滚筒的中心轴线、所述张紧滚筒的中心轴线和所述从动轮的中心轴线不共面。