CN108344654A - 一种环-块摩擦磨损试验机 - Google Patents
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Abstract
一种环‑块摩擦磨损试验机，包括机体、动力驱动装置、主轴、环‑块摩擦副和径向加载装置，环‑块摩擦副中的试环安装在主轴上，由动力驱动装置驱动主轴带动试环转动；径向加载装置和环‑块摩擦副之间设有测力装置，测力装置主要由依次连接的试样架、拉力传感器、铰杆和拉杆座组成，铰杆和拉杆座转动连接，拉杆座固定于机体上，试样架的下部安装试块，试块与所述的试环接触，构成环‑块摩擦副，在试样架上设有为环‑块摩擦副提供不同润滑介质的介质通道，所述径向加载装置的加载端作用于试样架，对环‑块摩擦副进行径向加载定量调节。本发明可以对环‑块摩擦副的摩擦力进行实时精确测量，并准确模拟多种实际工况的摩擦副润滑条件。
Description
技术领域
本发明属于试验机设计应用领域，具体涉及用于环-块摩擦磨损试验的试验机。
背景技术
试验机是对产品或材料的质量或性能按设计要求进行验证的专用机器设备。根据试验对象、试验项目，试验机具有不同的种类。环-块式摩擦磨损试验机是一种常用的试验机。
目前，环-块式摩擦磨损试验机的主体结构大多相同，大部分都无法做到径向力精确定量加载和摩擦力的精确检测，同时可以提供的摩擦形式单一。例如专利公开号为CN105158100A的“磨损间隙调整式环块摩擦磨损试验机”，其所采用的径向力加载方式为纯手动加载，对于所加载径向力大小没有与之适配的精确检测设备，无法完成对试验件径向力的精准定量加载；其摩擦副所采用的润滑方式为固定式，不能准确模拟多种实际工况下的摩擦副润滑条件，其摩擦力检测方法较为简单，不能实现摩擦力的精确测量。
发明内容
本发明的目的是提供一种环-块摩擦磨损试验机，该试验机所设置的径向加载装置可以对环-块摩擦副提供定量的径向加载，并能实现径向力的无级调节，所设置的测力装置不仅可以对环-块摩擦副的摩擦力进行实时精确测量，还具有向环-块摩擦副提供不同润滑介质的介质通道，以准确模拟多种实际工况的摩擦副润滑条件。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种环-块摩擦磨损试验机，包括机体、动力驱动装置、主轴、环-块摩擦副和径向加载装置，环-块摩擦副中的试环安装在主轴上，由动力驱动装置驱动主轴带动试环转动；径向加载装置的加载端和环-块摩擦副之间设有测力装置，测力装置主要由依次连接的试样架、拉力传感器、铰杆和拉杆座组成，铰杆和拉杆座转动连接，拉杆座固定于机体上，所述试样架的下部设有安装试块的通孔，并且试块下部露出该通孔与所述的试环接触，构成环-块摩擦副，在试样架上设有为环-块摩擦副提供不同润滑介质的介质通道，介质通道的出口和试块之间留有供润滑介质流出的间隙，所述径向加载装置的加载端作用于试样架顶部，对环-块摩擦副进行径向加载定量调节。
所述径向加载装置主要由手轮、径向加载杆、径向加载锁紧手柄、加载支撑架、弹簧、弹簧座、压力传感器、加载架和滚轮组成，加载支撑架固定安装在主轴的轴承座上，径向加载杆螺纹连接在加载支撑架上，径向加载杆下部安装弹簧和弹簧座，弹簧座上座顶在径向加载杆的轴肩上，弹簧座下座和压力传感器连接，压力传感器和安装在加载支撑架上的加载架连接，安加载架作为加载端通过所设置的自由转动的滚轮与所述试样架接触，所述手轮安装在径向加载杆的顶端，所述径向加载锁紧手柄安装在手轮和加载支撑架之间，以锁紧径向加载杆。
所述试验机上设有非接触式温度测量装置，以测量环-块摩擦副的温度。
所述的主轴末端安装有锥轴，所述的试环安装在锥轴上，并由与锥轴配合的锁紧螺母固定试环。
所述主轴末端的端面设有螺纹孔，所述的锥轴通过螺纹连接在螺纹孔中。
所述试验机的机体上设有抽风口和进风口，以对整机采取强制散热，进风口安装空气滤清器，抽风口和风机连接，以在机体内形成负压。
所述试验机的机体上设有抽风口和进风口，以对整机采取强制散热，进风口安装空气滤清器，抽风口和风机连接，以在机体内形成负压，所述的轴承座上开有多个通孔。
所述的动力驱动装置由电主轴和联轴器组成，电主轴通过联轴器驱动主轴转动。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明所设计的径向加载装置可以实现无级定量精准加载，能满足环-块摩擦试验中对加载力精度的要求。本发明所设计的测力装置，不仅可以对摩擦力采取精确在线监测，而且还可以实现环-块摩擦磨损试验过程中向试验件提供油气润滑、稀油润滑及干摩擦等多种润滑形式。
本发明所设计的降温方法，不仅提高了试验机的降温效率，保证了试验件环境环境温度的基本稳定，并且有益于在采用油气润滑试验工况时的使用。
附图说明
图1为本发明环-块摩擦磨损试验机整机的俯视图；
图2为图1中的A-A剖视图；
图3为图1中的B-B剖视图；
图4为本发明环-块摩擦磨损试验机中径向加载装置的剖视图；
图5为本发明环-块摩擦磨损试验机中测力装置与环-块摩擦副配合关系图，其中试样架介质通道内的箭头表示润滑介质的流动方向，试环上的箭头表示试环的转动方向；
图6为本发明环-块摩擦磨损试验机中径向加载装置、测力装置以及环-块摩擦副配合关系图；
图7为本发明环-块摩擦磨损试验机中对环-块摩擦副进行测温的非接触式温度测量装置的结构示意图；
图中标记：1、机体，2、径向加载装置，3、电主轴，4、空气滤清器，5、抽风口，6、联轴器，7、主轴，8、轴承座，9、锥轴，10、锁紧螺钉，11、试块，12、测力装置，13、试环，14、螺钉，15、红外温度传感器，16、温度传感器支撑架；
201、手轮，202、径向加载锁紧手柄，203、加载支撑架，204、径向加载杆，205、弹簧座上座，206、弹簧，207、弹簧座下座，208、压力传感器，209、加载架，210、滚轮；
1201、试样架，1202、拉力传感器，1203、铰杆，1204、拉杆座，1205、介质通道。
具体实施方式
下面结合附图，通过具体的实施方式对本发明的技术方案作进一步的说明。
如图所示，一种环-块摩擦磨损试验机，包括试验机的机体1、动力驱动装置、主轴7、环-块摩擦副、测力装置12和径向加载装置2，环-块摩擦副位于主轴7的末端，由试环13和试块11组成，主轴7末端空心部分设有锥形螺纹孔，用以安装试环13的锥轴9安装在主轴7末端的锥形螺纹孔中，并由锁紧螺钉10进行锁紧，试环13安装在锥轴9上，并由与锥轴9端部配合的锁紧螺母将试环13固定在锥轴9上；所述的测力装置12设置于径向加载装置2和试环13之间，测力装置12包括试样架1201、拉力传感器1202、铰杆1203和拉杆座1204，整个测力装置12以拉杆座1204为支撑，拉杆座1204用螺钉固定在试验机侧壁上，铰杆1203与拉杆座1204通过轴柱销进行连接，铰杆1203与拉杆座1204之间可以实现转动，铰杆1203另一端与拉力传感器1202连接，试样架1201一端和拉力传感器1202连接，并且试样架1201和铰杆1203分别位于拉力传感器1202相对的两侧，试样架1201的底部设有半圆通孔，以安装试块11，试样架1201另一端设有用以锁紧试块11的锁紧螺钉14，试块11的底部露出并和试环13相接触进行摩擦，构成环-块摩擦副；由于环-块摩擦磨损试验需要进行不同润滑介质工况下试验，因此在试样架1201内设有为环-块摩擦副提供润滑介质的介质通道1205，介质通道1205的一端为润滑油孔，连接外部的供油装置，可以根据试验的不同需要分别提供多种流量的润滑油或油气，也可以不提供任何润滑介质做干摩擦试验；介质通道1205的另一端开口于试块11一侧，并和试块11之间留有间隙，润滑介质经该间隙流至试环13和试块11之间，完成对整个环-块摩擦副的润滑；当向介质通道1205提供不同润滑介质时，便可实现对环-块摩擦副的多种润滑形式。
径向加载装置2主要由手轮201、径向加载杆204、径向加载锁紧手柄202、加载支撑架203、弹簧206、弹簧座、压力传感器208、加载架209和滚轮210组成。加载支撑架203通过螺钉安装在主轴7上的轴承座8上，对整个径向加载装置2起支撑作用，径向加载杆204的上部采用螺纹连接安装在加载支撑架203上，下部为直径小于上部的导杆，导杆伸入加载支撑架203的安装空间内，所述的弹簧206和弹簧座套装在导杆上，弹簧206的两端分别固定在弹簧座的弹簧座上座205和弹簧座下座207上，其中弹簧上座205顶在径向加载杆204上部和下部之间的轴肩上，导杆的下端插入弹簧座下座207顶部的中心柱孔，并和中心柱孔的孔底留有活动空间，在弹簧座下座207底部安装有压力传感器208，压力传感器208底部连接加载架209，加载架209上通过柱销安装有可自由转动的滚轮210，滚轮210与测力装置12的试样架1201相接触，加载架209安装在加载支撑架203的下部；径向加载杆204的顶端安装手轮201，转动手轮201，径向加载杆204随之转动，与加载支撑架203螺纹连接部分的作用而使径向加载杆204产生向上或向下运动，通过弹簧座上座205调节弹簧206的压缩量来实现环-块摩擦磨损试验的径向加载调节，而径向力的变化通过压力传感器208可精确测量，实现定量加载；手轮201下方安装有径向加载锁紧手柄202，在径向力施加完成后进行径向加载杆204的锁定，保证所施加径向力的恒定。
为了改善试验机的降温效果，在机体1上开设有一个抽风口5和一个进风口，在进风口处安装有空气滤清器4，避免杂质进入试验机内部，在抽风口5一端安装有风机进行抽风，为了提高机体1内部气体流动性，在轴承座8底座上开有数个通孔。这种降温方法可以直接对试验机内部和主轴7等进行降温，其降温效果良好，并且采用抽风可以使机体1内部形成负压，有利于油气润滑的使用。
所述的动力驱动装置由电主轴3和联轴器6组成，电主轴3通过联轴器6驱动主轴7转动，安装上主轴7上的试环13随之转动。
所述试验机上设有非接触式温度测量装置，以测量环-块摩擦副的温度，非接触式温度测量装置包括温度传感器支撑架16和红外温度传感器15；进行安装时，温度传感器支撑架16通过安装孔安装在环-块摩擦副一侧的机体1侧壁上，红外温度传感器15安装在温度传感器支撑架16上，并指向环-块摩擦副，实现对环-块摩擦副温度的非接触测量。
利用本发明进行环-块摩擦磨损试验时，当试验机开始工作后，电主轴3通过联轴器6带动主轴7进行转动，安装在主轴7上的锥轴9也随之进行转动，安装在锥轴9上的试环13也随之转动并与试块11进行摩擦。在试验过程中转动手轮201，径向加载杆204随之转动，通过径向加载杆204与加载支撑架203之间的螺纹连接将转动变为径向位移，并通过轴肩作用于弹簧座上座205，进而作用于弹簧206，弹簧206发生变形，并将变形所产生的力作用于弹簧座下座207上，弹簧下座207将力传递至压力传感器208，压力传感器208一方面将压力传递至加载架209，另一方面将所受到的压力传出至计算机，加载者通过观察压力传感器208传输至计算机的数据调整并完成对径向力的定量精准加载。加载架209将所受径向力传递至滚轮210，滚轮210与试样架1201相接触，并最终将径向力传递至安装在试样架1201上的试块11，完成了对环-块摩擦副之间作用力大小的定量改变。在确定所加载力达到试验需求后，扭转径向加载手柄202完成对径向加载杆204的锁定，保证所施加径向力大小的恒定。
由于测力装置12中的铰杆1203和拉杆座1204之间为转动连接，因此本测力装置12上的试块11可以与不同尺寸的试环13相接触，构成环-块摩擦副，进行试验。
在试验过程中，随着作用力和所提供的润滑介质条件的改变，环-块摩擦副之间的摩擦力大小也会发生改变，此时试块11将摩擦力通过试样架1201传递至拉力传感器1202，拉力传感器1202将摩擦力大小输出至计算机，即可得到摩擦力大小的准确值。试验过程中非接触式温度测量装置可以实现对环-块摩擦副温度的非接触测量，并且所需的不同的润滑介质可以通过试样架1201的介质通道1205对环-块摩擦副进行润滑。
Claims (8)
1.一种环-块摩擦磨损试验机，包括机体（1）、动力驱动装置、主轴（7）、环-块摩擦副和径向加载装置（2），环-块摩擦副中的试环（13）安装在主轴（7）上，由动力驱动装置驱动主轴（7）带动试环（13）转动；其特征在于：所述径向加载装置（2）的加载端和环-块摩擦副之间设有测力装置（12），测力装置（12）主要由依次连接的试样架（1201）、拉力传感器（1202）、铰杆（1203）和拉杆座（1204）组成，铰杆（1203）和拉杆座（1204）转动连接，拉杆座（1204）固定于机体（1）上，所述试样架（1201）的下部设有安装试块（11）的通孔，并且试块（11）下部露出该通孔与所述的试环（13）接触，构成环-块摩擦副，在试样架（1201）上设有为为环-块摩擦副提供不同润滑介质的介质通道（1205），介质通道（1205）的出口和试块（11）之间留有供润滑介质流出的间隙，所述径向加载装置（2）的加载端作用于试样架（1201）顶部，对环-块摩擦副进行径向加载定量调节。
2.根据权利要求1所述的一种环-块摩擦磨损试验机，其特征在于：所述径向加载装置（2）主要由手轮（201）、径向加载杆（204）、径向加载锁紧手柄（202）、加载支撑架（203）、弹簧（206）、弹簧座、压力传感器（208）、加载架（209）和滚轮（210）组成，加载支撑架（203）固定安装在主轴（7）的轴承座（8）上，径向加载杆（204）螺纹连接在加载支撑架（203）上，径向加载杆（204）下部安装弹簧（206）和弹簧座，弹簧座上座（205）顶在径向加载杆（204）的轴肩上，弹簧座下座（207）和压力传感器（208）连接，压力传感器（208）和安装在加载支撑架（203）上的加载架（209）连接，加载架（209）作为加载端通过所设置的自由转动的滚轮（210）与所述试样架（1201）接触，所述手轮（201）安装在径向加载杆（204）的顶端，所述径向加载锁紧手柄（202）安装在手轮（201）和加载支撑架（203）之间，以锁紧径向加载杆（204）。
3.根据权利要求1所述的一种环-块摩擦磨损试验机，其特征在于：所述机体（1）上设有非接触式温度测量装置，以测量环-块摩擦副的温度。
4.根据权利要求1所述的一种环-块摩擦磨损试验机，其特征在于：所述的主轴（7）末端安装有锥轴（9），所述的试环（13）安装在锥轴（9）上，并由与锥轴（9）配合的锁紧螺母固定。
5.根据权利要求4所述的一种环-块摩擦磨损试验机，其特征在于：所述主轴（7）末端的端面设有螺纹孔，所述的锥轴（9）通过螺纹连接在螺纹孔中。
6.根据权利要求1所述的一种环-块摩擦磨损试验机，其特征在于：所述试验机的机体（1）上设有抽风口（5）和进风口，以对整机采取强制散热，进风口安装空气滤清器（4），抽风口（5）和风机连接，以在机体（1）内形成负压。
7.根据权利要求2所述的一种环-块摩擦磨损试验机，其特征在于：所述试验机的机体（1）上设有抽风口（5）和进风口，以对整机采取强制散热，进风口安装空气滤清器（4），抽风口（5）和风机连接，以在机体（1）内形成负压，所述的轴承座（8）上开有多个通孔。
8.根据权利要求1所述的一种环-块摩擦磨损试验机，其特征在于：所述的动力驱动装置由电主轴（3）和联轴器（6）组成，电主轴（3）通过联轴器（6）驱动主轴（7）转动。
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