CN108225956A - 一种可控振幅的材料微动磨损试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及磨损试验技术领域，特别涉及一种材料微动磨损试验装置。一种可控振幅的材料微动磨损试验装置，其技术方案是：它包括：调频电机、油箱、圆柱凸轮，凸轮推杆、杠杆杆件、上试件、下试件、油箱加热装置以及施压装置；通过选用不同的圆柱凸轮以及改变杠杆支点位置，进行不同运动幅度下的微动磨损试验；调频电机决定试件的运动频率，可以进行不同频率的试验。通过调节施压装置可以进行不同压力下的微动磨损试验，通过调节加热装置可以进行不同温度下油润滑微动磨损的试验。本发明结构简单可靠，操作方便，实用性强。

Description

一种可控振幅的材料微动磨损试验装置

技术领域

本发明涉及磨损试验技术领域，特别涉及一种材料微动磨损试验装置。

背景技术

微动是指两个相互接触表面在一定的法向载荷作用下的小幅(微米量级)相对往复运动，它通常存在于振动工况下“近似紧固”的机械配合之中，如轴承、齿轮、花键、螺纹联接以及桥梁拉索钢丝与钢丝之间等。微动可以造成接触表面磨损，引起构件咬合、松动、功率损失、噪声增加或污染源形成等。鉴于微动磨损对各种装置的巨大危害,对材料微动磨损机理的研究就越来越受到人们的重视。由于材料微动磨损机理的复杂性和理论研究的局限性，进行微动磨损试验无疑成为研究的有效途径。

各国研究人员针对材料的微动磨损设计了多种不同形式的磨损试验装置，比如美国普渡大学利用磁致伸缩致动器作为微动激励源进行微动磨损研究。英国牛津大学则利用伺服液压装置作为微动激励源进行相关的微动磨损研究。国内的微动磨损试验机则多采用电动激振器作为激励源，微动位移需要一套较复杂的装置进行控制。

发明内容

本发明的目的是：为弥补现有技术的空白，提供一种结构简单可靠，操作方便的可控振幅的材料微动磨损试验装置。

本发明的技术方案是：一种可控振幅的材料微动磨损试验装置，其技术方案是：包括：由调频电机驱动的圆柱凸轮、与所述圆柱凸轮的凸轮曲槽相配合以进行轴向往复运动的凸轮推杆、用于将凸轮推杆的轴向往复运动传递至上试件的杠杆；所述杠杆支点位置可调；

所述上试件的下表面与下试件的上表面相接触，通过施压装置调节所述上试件与下试件之间的法向压力。

所述杠杆包括杠杆杆件、第一杠杆支座、杠杆支点支座和第二杠杆支座；

所述调频电机的输出轴上安装圆柱凸轮，第一圆滑轨固定安装在所述第一圆滑轨架上，连接有凸轮推杆的第一直线轴承安装在所述第一圆滑轨上，第一直线轴承能够沿所述第一圆滑轨的轴向移动；所述凸轮推杆与所述圆柱凸轮的凸轮曲槽相配合，当所述圆柱凸轮转动时，凸轮推杆在其曲槽移动，使凸轮推杆具有轴向的往复运动；第一杠杆支座通过第一滚珠轴承安装在第一直线轴承上；

套接有方滑轨套的方滑轨固定安装在所述方滑轨架上，杠杆支点支座通过第三滚珠轴承安装在所述方滑轨套上，所述方滑轨套能够沿所述方滑轨架移动，以调节所述杠杆支点支座的位置，调整到设定位置后，通过方滑轨紧固件对所述方滑轨套件定位；

第二圆滑轨固定安装在所述第二圆滑轨架上，第二直线轴承安装在所述第二圆滑轨上，能够沿所述第二圆滑轨架的轴向移动；第二杠杆支座通过第二滚珠轴承安装在所述第二直线轴承上；

所述杠杆杆件的一端穿过所述第二杠杆支座上的安装孔，中部穿过所述杠杆支点支座上的安装孔，另一端穿过所述第一杠杆支座上的安装孔，所述杠杆杆件的轴线与所述第一圆滑轨的轴线不平行；所述杠杆杆件与所述杠杆支点支座之间通过支点支座紧固件紧固连接；

试件推杆的一端与所述第二直线轴承连接，另一端连接上试件；当所述凸轮推杆进行轴向往复运动时，依次通过所述杠杆杆件、所述试件推杆推动上试件进行轴向往复运动。

还包括用于测量上试件与下试件接触面上的摩擦力的力传感器，所述力传感器设置在试件推杆上。

所述施压装置包括砝码架导杆、安装有砝码导柱的砝码架以及砝码；所述砝码架导杆安装在所述油箱上，所述砝码架上端压在所述上试件上，通过在所述砝码导柱上放置所述砝码调节所述上试件与所述下试件之间的法向压力。

有益效果：

该磨损试验装置利用杠杆原理，能够通过调节杠杆支点改变长、短臂比例，实现调节运动幅度的目的；通过改变圆柱凸轮凸轮曲槽的轮廓也该调节运动幅度，以进行不同运动幅度下的微动磨损试验。

通过调节电机转速可控制试验件的运动频率；通过调节施压装置可以进行不同压力下的微动磨损试验；通过对油箱进行加热，可以模拟不同温度下油润滑的微动磨损，最终本试验机可用于进行不同频率、不同运动幅度、不同载荷和不同温度下油润滑的微动磨损试验。本发明结构简单可靠，操作方便，实用性强。

附图说明

图1是本发明结构的俯视图；

图2是图1的主视图；

图3是本发明中油箱安装示意图；

图4是图2的A-A局部剖视图；

图5是图2的B-B局部剖视图；

图6是图2的C-C局部剖视图。

具体实施方式

下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。

参见附图1、2，一种可控振幅的材料微动磨损试验装置，包括：底座25以及安装在底座25上的调频电机1、第一圆滑轨架4、第二圆滑轨架34、方滑轨架13以及油箱26。

参见附图1、图2和图4，调频电机1的输出轴上同轴安装圆柱凸轮2，通过调节调频电机1的转速，就可以使试件以不同频率进行磨损试验。第一圆滑轨7的轴向两端分别与第一圆滑轨架4固接，从而支撑在第一圆滑轨架4上；一端连接有凸轮推杆3的第一直线轴承5支撑在第一圆滑轨7上，能够沿第一圆滑轨7的轴向移动，且其上连接的凸轮推杆3与圆柱凸轮2的曲槽相配合，当圆柱凸轮2转动时，凸轮推杆3在沿其曲槽移动，从而使凸轮推杆3具有轴向的往复运动。在凸轮推杆3与圆柱凸轮2曲槽的配合面上设置有润滑油；第一杠杆支座6通过第一滚珠轴承支撑在第一直线轴承5上。

参见附图1、图2和图5，套接有方滑轨套9的方滑轨12固定安装在方滑轨架13上，杠杆支点支座11通过第三滚珠轴承24支撑在方滑轨套9上，方滑轨套9能够沿方滑轨架13移动，以调节杠杆支点支座11在方滑轨12上的位置。方滑轨12可以使杠杆支点支座11不发生偏转，保证杠杆在同平面运动。方滑轨12与第一圆滑轨7平行不同轴。

参见附图1和图6，第二圆滑轨37的轴向两端分别与第二圆滑轨架34固接，从而支撑在第二圆滑轨架34上；第二直线轴承35安装在第二圆滑轨37上，能够沿第二圆滑轨37的轴向移动，第二杠杆支座36通过第二滚珠轴承支撑在第二直线轴承35上。其中第二圆滑轨37的轴线与第一圆滑轨7的轴线垂直。

杠杆杆件8的一端穿过第二杠杆支座36上的安装孔，中部穿过杠杆支点支座11上的安装孔后另一端穿过第一杠杆支座6上的安装；由于方滑轨12与第一圆滑轨7平行不同轴，则杠杆杆件8的轴线与第一圆滑轨7的轴线件有夹角(一般该夹角小于45°)。杠杆杆件8与杠杆支点支座11之间通过支点支座紧固件10实现紧固连接，保证杠杆杆件8在实验中不发生轴向运动。

通过调节杠杆支点支座11在方滑轨12上的位置，以改变杠杆长臂、短臂比例，实现上试件22运动幅度的缩小。位置调节好后通过方滑轨紧固件21固定方滑轨套9。

参见附图3，试件推杆15的一端与第二直线轴承35连接，另一端连接上试件22，下试件23安装在油箱26内的凸台上，上试件22的下表面与下试件23的上表面相接触，油箱26内的油液作为上试件22与下试件23接触面的润滑油。在试件推杆15上设置有力传感器14，力传感器14用于测量上试件22与下试件23接触面上的摩擦力。

由此，当圆柱凸轮2转动时，凸轮推杆3具有轴向的往复运动，并将该轴向的往复运动通过杠杆杆件8传递至试件推杆15，即运动过程中，杠杆支点支座11位置不动，第一杠杆支座6沿第一圆滑轨7的轴向移动，第二杠杆支座36沿第二圆滑轨37的轴向移动。最后通过试件推杆15推动上试件22进行轴向的往复运动。

油箱26上设有加热装置以及施压装置，施压装置用于调节上试件22与下试件23之间的压力，加热装置用于对油箱26加热，以改变润滑油温度，从而可以进行不同温度下的微动磨损试验。

进一步的加热装置为缠绕在油箱26外部的电磁感应线圈20。

施压装置为砝码架导杆16、安装有砝码导柱19的砝码架17以及砝码18；砝码架导杆16安装在油箱26上，砝码架17上端压在上试件22上，通过在砝码导柱19上放置砝码18调节上试件22与下试件23之间的压力。由此通过增减砝码的质量，就可以进行不同压力下的微动磨损试验。

采用本发明对试件进行微动磨损试验的过程为：

调节调频电机1高度，保证凸轮推杆3与第一直线轴承5水平连接；

调节第二圆滑轨架34，保证试件推杆15与第二直线轴承35水平连接；

调整第一圆滑轨架4、第二圆滑轨架34、方滑轨架1的3高度，保证第一杠杆支座6、第二杠杆支座36的孔和杠杆支点支座11孔同轴，且杠杆杆件8在试验前利用支点支座紧固件10紧固，保证杠杆杆件不发生轴向运动；

调节杠杆支点支座11位置，使其达到要求的长、短臂比例；

接通电磁感应线圈20，通过控制加热时间使得油箱内润滑油达到要求温度；

调节砝码18的质量，控制上试件22和下试件23的接触压力；

启动调频电机1并调节其转速，调频电机1带动圆柱凸轮2按一定转速旋转，使凸轮推杆3按一定频率进行轴向往复运动；当循环次数达到给定值时终止试验。

通过改变圆柱凸轮2凸轮曲槽的轮廓，调节凸轮推杆3的运动幅度，进而改变上试件22的运动幅度，且不需要位置传感器，可以通过计算调整运动幅度。

综上，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种可控振幅的材料微动磨损试验装置，其特征在于：包括：由调频电机(1)驱动的圆柱凸轮(2)、与所述圆柱凸轮(2)的凸轮曲槽相配合以进行轴向往复运动的凸轮推杆(3)、用于将凸轮推杆(3)的轴向往复运动传递至上试件(22)的杠杆；所述杠杆支点位置可调；

所述上试件(22)的下表面与下试件(23)的上表面相接触，通过施压装置调节所述上试件(22)与下试件(23)之间的法向压力。

2.如权利要求1所述的可控振幅的材料微动磨损试验装置，其特征在于：所述杠杆包括杠杆杆件(8)、第一杠杆支座(6)、杠杆支点支座(11)和第二杠杆支座(36)；

所述调频电机(1)的输出轴上安装圆柱凸轮(2)，第一圆滑轨(7)固定安装在所述第一圆滑轨架(4)上，连接有凸轮推杆(3)的第一直线轴承(5)安装在所述第一圆滑轨(7)上，第一直线轴承(5)能够沿所述第一圆滑轨(7)的轴向移动；所述凸轮推杆(3)与所述圆柱凸轮(2)的凸轮曲槽相配合，当所述圆柱凸轮(2)转动时，凸轮推杆(3)在其曲槽移动，使凸轮推杆(3)具有轴向的往复运动；第一杠杆支座(6)通过第一滚珠轴承安装在第一直线轴承(5)上；

套接有方滑轨套(9)的方滑轨(12)固定安装在所述方滑轨架(13)上，杠杆支点支座(11)通过第三滚珠轴承(24)安装在所述方滑轨套(9)上，所述方滑轨套(9)能够沿所述方滑轨架(13)移动，以调节所述杠杆支点支座(11)的位置，调整到设定位置后，通过方滑轨紧固件(21)对所述方滑轨套(9)件定位；

第二圆滑轨(37)固定安装在所述第二圆滑轨架(34)上，第二直线轴承(35)安装在所述第二圆滑轨(37)上，能够沿所述第二圆滑轨架(34)的轴向移动；第二杠杆支座(36)通过第二滚珠轴承安装在所述第二直线轴承(35)上；

所述杠杆杆件(8)的一端穿过所述第二杠杆支座(36)上的安装孔，中部穿过所述杠杆支点支座(11)上的安装孔，另一端穿过所述第一杠杆支座(6)上的安装孔，所述杠杆杆件(8)的轴线与所述第一圆滑轨(7)的轴线不平行；所述杠杆杆件(8)与所述杠杆支点支座(11)之间通过支点支座紧固件(10)紧固连接；

试件推杆(15)的一端与所述第二直线轴承(35)连接，另一端连接上试件(22)；当所述凸轮推杆(3)进行轴向往复运动时，依次通过所述杠杆杆件(8)、所述试件推杆(15)推动上试件(22)进行轴向往复运动。

3.如权利要求2所述的可控振幅的材料微动磨损试验装置，其特征在于：还包括用于测量上试件(22)与下试件(23)接触面上的摩擦力的力传感器(14)，所述力传感器(14)设置在试件推杆(15)上。

4.如权利要求2所述的可控振幅的材料微动磨损试验装置，其特征在于：所述施压装置包括砝码架导杆(16)、安装有砝码导柱(19)的砝码架(17)以及砝码(18)；所述砝码架导杆(16)安装在所述油箱(26)上，所述砝码架(17)上端压在所述上试件(22)上，通过在所述砝码导柱(19)上放置所述砝码(18)调节所述上试件(22)与所述下试件(23)之间的法向压力。

5.如权利要求1、2、3或4所述的一种可控振幅的材料微动磨损试验装置，其特征在于：所述下试件(23)安装在所述油箱(26)内的凸台上，所述油箱(26)内的油液作为上试件(22)与下试件(23)接触面的润滑油。

6.如权利要求5所述的一种可控振幅的材料微动磨损试验装置，其特征在于：还包括用于调节所述油箱(26)内润滑油温度的加热装置。

7.如权利要求6所述的一种可控振幅的材料微动磨损试验装置，其特征在于：所述加热装置为缠绕在所述油箱(26)外部的电磁感应线圈(20)。

8.如权利要求1、2、3或4所述的一种可控振幅的材料微动磨损试验装置，其特征在于：在所述凸轮推杆(3)与圆柱凸轮(2)曲槽的配合面上设置有润滑油。