CN107991205A - 一种微型线性往复式高温摩擦磨损试验机 - Google Patents

一种微型线性往复式高温摩擦磨损试验机 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种微型线性往复式高温摩擦磨损试验机，包括工作台，所述工作台上设置有下滑台，所述下滑台上设置有加热板，所述加热板上固定有下试样，所述工作台上方设置有横梁，所述横梁上设置有上滑台，所述上滑台上固定有上试样，所述上试样与下试样抵靠，驱动机构驱动下滑台水平方向往复移动，下试样固定在加热板上，利用加热板实施对下试样的加热，模拟试样处在高温环境下，驱动机构驱动下滑台水平方向往复移动且与上试样之间抵靠，从而可获得试样处在高温环境下的摩擦状态，试验机相对传统类似机器测试精度更高，且可通过配套外置显微成像设备原位观察下试样的摩擦面，直接了解材料高温下的摩擦磨损状况。

Description

一种微型线性往复式高温摩擦磨损试验机
技术领域
本发明涉及试验设备技术领域，具体涉及一种微型线性往复式高温摩擦磨损试验机。
背景技术
试样的摩擦磨损试验是通过针对工件或制备试样的实际面对摩擦的部位进行加速的摩擦磨损测试，以便在短时间内测试其摩擦系数和磨损率曲线，这对试样的应用研究起到较为关键的作用。摩擦磨损试验在实际操作时，将待测试的两块试样放置在试验机上，并且两块试样的待测试面贴合，利用加压设备实施对其中一块试样进行加压，并且来回拉动试样，从而实现两个试样的来回摩擦，在设定的时间以及设定的压力下，记录试样摩擦系数与磨损量，从而来判断试样的摩擦学性能。
现有技术中，在实施对试样高温条件下的摩擦学性能试验时，通常试样体积较大，不利于系统性的表征摩痕表面形貌。同时，现代摩擦学研究越来越注重对摩擦界面的原位光学观测，也出现了采用金属球-玻璃盘接触副形式的原位观测摩擦试验机，相应的实验尤其适用于低载高速下的界面润滑膜厚测量，但此类试验机难以对接触面控温，也就无法进行相应的高温摩擦磨损实验。
发明内容
本发明的目的是：提供一种微型线性往复式高温摩擦磨损试验机，能够精确进行试样的高温摩擦磨损实验，且可以结合摩擦面原位观测，对高温下摩擦面进行高精度表征。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
微型线性往复式高温摩擦磨损试验机，包括工作台，所述工作台上设置有下滑台，所述下滑台上设置有加热板，所述加热板上固定有下试样，所述工作台上方设置有横梁，所述横梁上设置有上滑台，所述上滑台上固定有上试样，所述上试样与下试样抵靠，驱动机构驱动下滑台水平方向往复移动。
与已有技术相比，本发明的有益效果体现在：体积较小的下试样固定在加热板上，利用加热板实施对下试样的加热，模拟试样处在高温环境下，驱动机构驱动下滑台水平方向往复移动且与上试样之间抵靠，从而可获得试样处在高温环境下的摩擦状态，且可通过配套外置显微成像设备原位观察下试样的摩擦面，直接了解材料高温下的摩擦磨损状况。
附图说明
图1和图2是微型线性往复式高温摩擦磨损试验机的两种视角的结构示意图；
图3和图4是下滑台的两种状态结构示意图；
图5和图6是上滑台的两种状态结构示意图。
具体实施方式
结合图1至图6，对本发明作进一步地说明：
微型线性往复式高温摩擦磨损试验机，包括工作台10，所述工作台10上设置有下滑台30，所述下滑台30上设置有加热板40，所述加热板40上固定有下试样20，所述工作台10上方设置有横梁50，所述横梁50上设置有上滑台60，所述上滑台60上固定有上试样70，所述上试样70与下试样20抵靠，驱动机构驱动下滑台30水平方向往复移动；
结合图1和图2所示，下试样20固定在加热板40上，利用加热板40实施对下试样20的加热，模拟试样处在高温环境下，驱动机构驱动下滑台30水平方向往复移动，且下试样20与上试样70之间抵靠，从而可获得试样处在高温环境下的摩擦状态，可通过观察下试样20的摩擦裂纹，测量上试样70的重量，从而获得试样的磨损量。
作为本发明的优选方案，为方便调节上试样70的位置，是的上试样70余下试样20能够有效抵靠，所述上滑台60上设置有第一调节机构，所述第一调节机构调节上试样70上下移动。
为进一步提高摩擦试样数据的准确性，所述上滑台60上设置有悬臂80，所述悬臂80整体为弹性薄板且板面水平布置，所述上试样70固定在悬臂80的悬伸端板面，所述上试样70为球状，所述下试样20为板状且板面水平布置；
上述的悬臂80为弹性薄板结构，上述的第一调节机构悬臂80上下移动，从而实现球状上试样70的球面与下试样20的板面抵靠，启动上述的加热板40，能够快速实现对上述的下试样20的快速加热，上述的结构的悬臂80，摒弃现有的实体支撑板与下试样20的板面的刚性抵靠，悬臂80为弹性薄板结构，第一调节机构调节悬臂80上下移动的调节范围也更为广泛，避免第一调节机构调节导致的上试样70出现的破裂问题。
具体地，为获得较为上试样70较为准确的正压力及摩擦阻力信号，所述悬臂80固定在力传感器90上，所述力传感器90为三向力传感器且用于检测正压力和摩擦阻力，所述力传感器90固定在上滑台60上。
为实现对下试样20位置的调整，以确保上试样20始终处在下试样20的上板面，所述下滑台30上设置有第二调节机构，所述第二调节机构调节加热板40水平方向移动，所述加热板40的移动方向与横梁50的长度方向垂直，驱动机构驱动下滑台30移动方向与横梁50的长度方向平行。
具体地，结合图5和图6所示，所述上滑台60包括第一滑板61及第二滑板62，所述第一滑板61固定在横梁50上，所述第一滑板61的板面上平行设置有两个第一滑轨63，所述第一滑轨63竖直布置，所述第二滑板62滑动设置在第一滑轨63上，所述第一调节机构包括第一滑板61的一侧边设置的第一调节螺母611，所述第一调节螺母611内设置有第一丝杆612，所述第二滑板62的一侧边设置有第一顶杆621，所述第一丝杆612竖直布置且下杆端与第一顶杆621的杆端抵靠，所述第一滑板61上设置有第一拉杆613，所述第一拉杆613与第一弹簧614的一端连接，所述第一弹簧614的长度方向竖直且下端与第二滑板62连接，所述第二滑板62的一侧设置有第一锁紧螺杆622，所述第一锁紧螺杆622的杆端与第一滑轨63的侧边抵靠或分离；
上述的第二滑板62上设置有用于容纳第一滑轨63的两个卡槽，所述第一滑板61的板面上设置有容纳第一弹簧614的第一容纳槽615，所述第一拉杆613固定在第一容纳槽615的槽底，所述第二滑板62上对应设置有第二容纳槽，所述第二容纳槽内也对应设置有固定杆，所述第一弹簧614的两端分别与第一拉杆613与固定杆连接，在实施对上试样70向下位置调整时，通过转动第一丝杆612，从而使得第二滑板62位于第一滑板61上竖直滑动，当调节上试样70至较佳位置时，通过旋转第一锁紧螺杆622，使得第一锁紧螺杆622杆端与第一滑轨63的侧边抵靠，从而实现锁紧，上述的第一丝杆612上设置有刻度尺，能够准确获得第一丝杆612的伸缩量，进而可准确调节上试样70上下方向的调节量，当需要对上述的上试样70向上位置调整时，在第一弹簧614的拉力作用下，使得第二滑板62位于第一滑轨63滑动，直至第一丝杆612与第一顶杆621抵靠，通过观察第一丝杆612上的刻度尺，可准确获得上试样70向上位置的调整量，因此该第一调节机构实际调整时操作方便，可双向准确获得上试样70的调整量。
同理，结合图3和图4所示，所述下滑台30包括板面水平的第三滑板31及第四滑板32，所述第三滑板31固定在工作台10上，所述第三滑板31的上板面平行间隔设置有两个第二滑轨33，所述第四滑板32滑动设置在第二滑轨33上，所述第二调节机构包括第三滑板31的一侧边设置的第二调节螺母311，所述第二调节螺母311内设置有第二丝杆312，所述第四滑板32的一侧边设置有第二顶杆321，所述第二丝杆312竖直布置且下杆端与第二顶杆321的杆端抵靠，所述第三滑板31上设置有第二拉杆313，所述第二拉杆313与第二弹簧314的一端连接，所述第二弹簧314的长度方向水平且另一端与第四滑板32连接，所述第四滑板32的一侧设置有第二锁紧螺杆322，所述第二锁紧螺杆322的杆端与第二滑轨33的侧边抵靠或分离，所述加热板40固定在第四滑板32上；
上述的第三滑板31上设置有用于容纳第二滑轨33的两个卡槽，所述第三滑板31的板面上设置有容纳第二弹簧314的第三容纳槽315，所述第二拉杆313固定在第二容纳槽315的槽底，所述第四滑板32上对应设置有第四容纳槽，所述第四容纳槽内也对应设置有固定杆，所述第二弹簧314的两端分别与第二拉杆313与固定杆连接，在实施对下试样20水平位置调整时，通过转动第二丝杆312，从而使得第四滑板32位于第三滑板31上水平方向滑动，当调节下试样20至较佳位置时，通过旋转第二锁紧螺杆322，使得第二锁紧螺杆322杆端与第二滑轨33的侧边抵靠，从而实现锁紧，上述的第二丝杆312上设置有刻度尺，能够准确获得第二丝杆312的伸缩量，进而可准确调节下试样20水平方向的调节量，当需要对上述的下试样20向左位置调整时，在第二弹簧314的拉力作用下，使得第四滑板32位于第二滑轨33滑动，直至第二丝杆312与第二顶杆321抵靠，通过观察第二丝杆312上的刻度尺，可准确获得下试样20向右位置的调整量，因此该第一调节机构实际调整时操作方便，可双向准确获得下试样20的水平方向的调整量。
具体地，所述驱动机构包括设置在第三滑板31一侧边的驱动螺母101，所述驱动螺母101内设置有驱动丝杆102，所述驱动丝杆102杆端通过联轴器与驱动电机103的转轴连接，所述驱动丝杆102长度方向水平且与横梁50的长度方向平行，所述工作台10上设置有距离传感器104，所述距离传感器104呈杆状且长度方向与横梁50的长度方向平行，所述距离传感器104的杆端指向第三滑板31一侧边；
上述的距离传感器104可准确获得第三滑板31的位置，当大于设定位置的上限时，控制机构控制驱动电机103反转，从而驱动下滑台30上的下试样20的水平移动，当大于设定位置的下限时，控制机构控制驱动电机103正转，控制机构控制驱动电机103反转，从而驱动下滑台30上的下试样20的水平反向移动，进而使得下试样20水平方向的往复移动。
具体地，为避免加热板40的高温，所述加热板40与第四滑板32之间还设置有隔热板110，所述隔热板110内设置有隔热槽111，所述隔热槽111槽长方向水平且截面呈上小、下大的倒“T”形结构；
上述的加热板40设计有两个通孔41，加热棒插入通孔41进行加热，从而可提高对下试样20加热效率，并且利用上述的隔热板110，上述的隔热槽111呈上小、下大的倒“T”形结构，能够使得隔热板110与下滑台30之间的接触面积最小，可有效提高隔热效果。
上述的上试样70为PTFE材质或碳钢制成的球，上试样70的磨损量测量时，通过称重，获得重量变化量，通过观察下试样20的摩擦面形貌，即可获得高温环境下的试样磨损情况。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (9)

1.一种微型线性往复式高温摩擦磨损试验机，其特征在于：包括工作台(10)，所述工作台(10)上设置有下滑台(30)，所述下滑台(30)上设置有加热板(40)，所述加热板(40)上固定有下试样(20)，所述工作台(10)上方设置有横梁(50)，所述横梁(50)上设置有上滑台(60)，所述上滑台(60)上固定有上试样(70)，所述上试样(70)与下试样(20)抵靠，驱动机构驱动下滑台(30)水平方向往复移动。
2.根据权利要求1所述的微型线性往复式高温摩擦磨损试验机，其特征在于：所述上滑台(60)上设置有第一调节机构，所述第一调节机构调节上试样(70)上下移动。
3.根据权利要求2所述的微型线性往复式高温摩擦磨损试验机，其特征在于：所述上滑台(60)上设置有悬臂(80)，所述悬臂(80)整体为弹性薄板且板面水平布置，所述上试样(70)固定在悬臂(80)的悬伸端板面，所述上试样(70)为球状，所述下试样(20)为板状且板面水平布置。
4.根据权利要求3所述的微型线性往复式高温摩擦磨损试验机，其特征在于：所述悬臂(80)固定在力传感器(90)上，所述力传感器(90)为三向力传感器且用于检测正压力和摩擦阻力，所述力传感器(90)固定在上滑台(60)上。
5.根据权利要求1所述的微型线性往复式高温摩擦磨损试验机，其特征在于：所述下滑台(30)上设置有第二调节机构，所述第二调节机构调节加热板(40)水平方向移动，所述加热板(40)的移动方向与横梁(50)的长度方向垂直，驱动机构驱动下滑台(30)移动方向与横梁(50)的长度方向平行。
6.根据权利要求4所述的微型线性往复式高温摩擦磨损试验机，其特征在于：所述上滑台(60)包括第一滑板(61)及第二滑板(62)，所述第一滑板(61)固定在横梁(50)上，所述第一滑板(61)的板面上平行设置有两个第一滑轨(63)，所述第一滑轨(63)竖直布置，所述第二滑板(62)滑动设置在第一滑轨(63)上，所述第一调节机构包括第一滑板(61)的一侧边设置的第一调节螺母(611)，所述第一调节螺母(611)内设置有第一丝杆(612)，所述第二滑板(62)的一侧边设置有第一顶杆(621)，所述第一丝杆(612)竖直布置且下杆端与第一顶杆(621)的杆端抵靠，所述第一滑板(61)上设置有第一拉杆(613)，所述第一拉杆(613)与第一弹簧(614)的一端连接，所述第一弹簧(614)的长度方向竖直且下端与第二滑板(62)连接，所述第二滑板(62)的一侧设置有第一锁紧螺杆(622)，所述第一锁紧螺杆(622)的杆端与第一滑轨(63)的侧边抵靠或分离。
7.根据权利要求5所述的微型线性往复式高温摩擦磨损试验机，其特征在于：所述下滑台(30)包括板面水平的第三滑板(31)及第四滑板(32)，所述第三滑板(31)固定在工作台(10)上，所述第三滑板(31)的上板面平行间隔设置有两个第二滑轨(33)，所述第四滑板(32)滑动设置在第二滑轨(33)上，所述第二调节机构包括第三滑板(31)的一侧边设置的第二调节螺母(311)，所述第二调节螺母(311)内设置有第二丝杆(312)，所述第四滑板(32)的一侧边设置有第二顶杆(321)，所述第二丝杆(312)竖直布置且下杆端与第二顶杆(321)的杆端抵靠，所述第三滑板(31)上设置有第二拉杆(313)，所述第二拉杆(313)与第二弹簧(314)的一端连接，所述第二弹簧(314)的长度方向水平且另一端与第四滑板(32)连接，所述第四滑板(32)的一侧设置有第二锁紧螺杆(322)，所述第二锁紧螺杆(322)的杆端与第二滑轨(33)的侧边抵靠或分离，所述加热板(40)固定在第四滑板(32)上。
8.根据权利要求7所述的微型线性往复式高温摩擦磨损试验机，其特征在于：所述驱动机构包括设置在第三滑板(31)一侧边的驱动螺母(101)，所述驱动螺母(101)内设置有驱动丝杆(102)，所述驱动丝杆(102)杆端通过联轴器与驱动电机(103)的转轴连接，所述驱动丝杆(102)长度方向水平且与横梁(50)的长度方向平行，所述工作台(10)上设置有距离传感器(104)，所述距离传感器(104)呈杆状且长度方向与横梁(50)的长度方向平行，所述距离传感器(104)的杆端指向第三滑板(31)一侧边。
9.根据权利要求7所述的微型线性往复式高温摩擦磨损试验机，其特征在于：所述加热板(40)与第四滑板(32)之间还设置有隔热板(110)，所述隔热板(110)内设置有隔热槽(111)，所述隔热槽(111)槽长方向水平且截面呈上小、下大的倒“T”形结构。
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