CN108731920A - 摩擦磨损试验装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种摩擦磨损试验装置，包括动力输出机构、曲柄连杆机构、摩擦试验台和摩擦测试机构；所述的动力输出机构包括电动机和RV减速器，所述的曲柄连杆机构包括偏心圆盘、曲柄和连杆；偏心圆盘偏心安装于RV减速器的输出轴上，曲柄的前端通过销轴安装在偏心圆盘的圆心位置，曲柄的末端通过销轴与连杆的前端连接；所述的摩擦试验台包括实验台座，在实验台座的上端面设置有直线导轨，直线导轨上设置待测试件，待测试件通试件夹具夹持，所述的试件夹具与连杆的末端连接；在待测试件上方固定设置所述的摩擦测试机构，摩擦测试机构包括测试夹具，测试夹具中夹持有测试体，所述的测试体下端设置摩擦头，摩擦头与待测试件的上表面接触。
Description
技术领域
本发明属于机器零件摩擦磨损性能测试技术领域，具体涉及一种摩擦磨损试验装置，主要应用于工业机器人关节处零部件的摩擦磨损检测。
背景技术
工业机器人一般具有多关节，高精度机器人减速器是机器人核心功能部件，机器人减速器失效机理是设计制造机器人减速器的基本依据，决定了机器人关节的可靠性稳定性和正常工作的寿命。目前国内外有关机器人RV减速器、谐波减速器等方面失效机理方面的研究较少，除减速器的几何参数、制造质量等因素外，还牵涉到这些减速器的材料特性、表面处理等摩擦学特性。
目前对于高精度机器人减速器的零件材料特性、表面处理等摩擦学特性测试大多采用基于静态选位法的测试装置，该类装置的测试过程一般是将固定在实验台支架上的位移测试探头作为测试装置，通过下试件体在导轨上做往复运动过程中与测试探头产生的信号变化来实现对测试件表面的摩擦学特征和数据进行动态监测和测试。
由此可见，通过传统的静态选位法测试装置测试零件摩擦学特性虽然简单易行，但不能获得摩擦过程的动态信息，更不能对磨损（摩擦）过程进行动态观测及动态数据记录。
发明内容
本发明的目的是提供一种摩擦磨损试验装置，解决目前采用静态选位法观察摩擦试件不能获取摩擦过程中的动态信息、不能进行动态观测和动态数据记录的问题。
为达到上述目的，本发明的技术方案是：
摩擦磨损试验装置，包括动力输出机构、曲柄连杆机构、摩擦试验台和摩擦测试机构；所述的动力输出机构包括电动机和RV减速器，电动机的输出轴连接RV减速器的输入轴，RV减速器的输出轴与所述的曲柄连杆机构连接；所述的曲柄连杆机构包括偏心圆盘、曲柄和连杆；偏心圆盘偏心的安装于RV减速器的输出轴上，曲柄的前端通过销轴安装在偏心圆盘的中心位置，曲柄的末端通过销轴与连杆的前端连接；所述的摩擦试验台包括实验台座，在实验台座的上端面设置有直线导轨，直线导轨上设置待测试件，待测试件通过试件夹具夹持，所述的试件夹具与连杆的末端铰接；在待测试件上方固定设置所述的摩擦测试机构，摩擦测试机构包括测试夹具，测试夹具中夹持有测试体，所述的测试体下端设置摩擦头，摩擦头与待测试件的上表面接触。
所述的测试体包括位移传感器，位移传感器与所述的摩擦头连接，位移传感器将采集的摩擦头位移信息传输至与之连接的计算机系统。
所述测试夹具的上端设置砝码杆，砝码杆上可加设砝码。
所述的测试夹具通过支架座固定设置在实验台座的上端面上。
所述的直线导轨包括两条平行设置的单轨，试件夹具（夹持待测试件，待测试件设置在两条单轨上。
在所述偏心圆盘上方的RV减速器外壁上设置有导向杆，导向杆中轴方向开设有导向槽，所述的连杆上设置有圆锥销，圆锥销设置在导向槽内，连杆通过圆锥销与导向杆活动的连接。
本发明的有益效果是：
1、本发明的电动机和曲柄连杆机构之间设置RV减速器，RV减速器可以进行不同载荷、变工况、逐级加速条件下的动力输出，实现载荷、行程和转速的自动控制，进而保证不同情况的摩擦测试要求；与此同时，RV减速器具有高承载、高刚度、高效率、低摩擦、低回差、长寿命的特性。
2、本发明的摩擦头对直线往复运动中的待测试件进行接触测量并将采集数据传输至位移传感器中，位移传感器通过数据线与计算机相连，可以对待测试件摩擦过程中载荷、摩擦力、摩擦系数、磨损量进行实时测量，实现摩擦过程的动态监测和动态数据记录。
3、本发明的装置结构简单，测量数据准确，便于安装和操作且适用范围广，尤其适用于精密零件的摩擦磨损试验和评估。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图。
图2为图1的俯视图。
图中，1-电动机，2-RV减速器，3-偏心圆盘，4-曲柄，5-连杆，6-实验台座，7-直线导轨，8-待测试件，9-试件夹具，10-测试夹具，11-测试体，12-摩擦头，13-砝码杆，14-砝码，15-导向杆，16-支架座。
具体实施方式
本发明摩擦磨损试验装置的原理是：通过曲柄连杆机构将动力输出机构的旋转运动转换成待测试件8相对于直线导轨7的直线往复运动，然后通过摩擦测试机构检测待测试件8在直线往复运动中的位移变化，进而通过计算机计算待测试件8在试验中产生的摩擦力，摩擦系数和试件的磨损量等数据。本发明试验台的显著特点是： RV减速器2可以进行不同载荷、变工况、逐级加速条件下的摩擦磨损试验，实现载荷、行程和转速的自动控制。曲柄连杆机构可稳定实现待测试件8（零部件）的磨损实验过程，且结构简单。摩擦测试机构的位移传感器，将位移转化为电信号输入到计算机中测得载荷、摩擦力、摩擦系数、磨损量，实现摩擦过程的动态监测和动态数据记录。
下面结合附图和实施例对本发明进行进一步的说明：
参见图1-图2所示的一种摩擦磨损试验装置，包括动力输出机构、曲柄连杆机构、摩擦试验台和摩擦测试机构。
所述的动力输出机构包括电动机1和RV减速器2，电动机1的输出轴连接RV减速器2的输入轴，RV减速器2的输出轴与所述的曲柄连杆机构连接；
所述的曲柄连杆机构包括偏心圆盘3、曲柄4和连杆5；偏心圆盘3偏心的安装于RV减速器2的输出轴上，曲柄4的前端通过销轴安装在偏心圆盘3的中心位置，曲柄4的末端通过销轴与连杆5的前端连接；
所述的摩擦试验台包括实验台座6，在实验台座6的上端面设置有直线导轨7，所述的直线导轨7包括两条平行设置的单轨，试件夹具10夹持待测试件8，待测试件8设置在两条单轨上，所述的试件夹具9与连杆5的末端铰接。
在待测试件8上方固定设置所述的摩擦测试机构，摩擦测试机构包括测试夹具10，测试夹具10中夹持有测试体11，所述的测试夹具10通过支架座16固定设置在实验台座6的上端面上。所述的测试体11下端设置摩擦头12，摩擦头12与待测试件8的上表面接触。所述的测试体11包括位移传感器，位移传感器与所述的摩擦头8连接，所述测试夹具10的上端设置砝码杆13，砝码杆13上可加设砝码14，摩擦头12的工作载荷由砝码14的重力产生，位移传感器检测摩擦头12在摩擦力的作用下的水平摆动，在摆动小幅度的情况下，摩擦头12位移与待测试件8的摩擦力成正比；位移传感器同时检测摩擦头12在垂直方向的位移，其垂直方向的位移量反映出待测试件8磨损量的变化。位移传感器将采集的摩擦头位移信息传输至与之连接的计算机系统，计算机系统经计算测得摩擦力、摩擦系数、磨损量，实现摩擦过程的动态监测和动态数据记录。在本实施例中，位移传感器结合计算机测量摩擦力、磨损的原理是通过应变片伸长或缩短、将应变片电阻的变化转化为电压的变化，然后将电压变化的峰值经标定后转化为摩擦力或磨损的数值。
为了进一步保证曲柄连杆机构的运动直线性，在所述偏心圆盘3上方的RV减速器2外壁上设置有导向杆15，导向杆15中轴方向开设有导向槽，所述的连杆上设置有圆锥销，圆锥销设置在导向槽内，连杆5通过圆锥销与导向杆15活动的连接，这样连杆5就只能在前后自由度上运动，避免了带动待测试件8左右摆动而造成的测量误差。
本发明试验装置的设计重点如下：
1、电动机1的机构设计与计算。主要包括：计算符合该试验装置的电动机1型号及主要参数。
2、RV减速器2的机构设计与计算。主要包括：RV减速器2配齿计算、传动链的设计、主要零件的材料热处理及精度选配方案、齿轮设计与计算包括：第一级渐开线行星传动齿轮的受力分析及参数计算、第二级摆线针轮行星传动齿轮的受力分析及参数计算。
3、曲柄连杆机构的设计与计算。主要包括：曲柄4与其相连的RV减速器2行星轮的受力分析与计算、曲柄4的强度校核设计与计算。
4、磨损量测试机构的设计与计算。主要包括：支架座16的位置设计、摩擦头8安装位置的设计、位移传感器安装位置的设计。
下面简要介绍本发明试验装置的使用方法：
包括以下步骤：
第一步：保持电动机1处于关闭状态，接入220V交流电。
第二步：将待测试件8安装并固定在测试夹具10上，放置施加载荷的砝码14，在计算机中输入砝码14的质量。
第三步：打开电动机1开关，电动机1带动RV减速器2转动，RV减速器2带动曲柄连杆机构做往复直线运动，待测试件8在直线导轨7上做往复直线运动，在运动过程中，位移传感器检测摩擦头12在水平和垂直方向的位移信息，并将采集位移信息传输计算机系统，计算机系统经计算测得摩擦力、摩擦系数、磨损量等数据，实现待测试件8摩擦过程的动态监测和动态数据记录。
本发明的内容不限于实施例所列举，本领域普通技术人员通过阅读本发明说明书而对本发明技术方案采取的任何等效的变换，均为本发明的权利要求所涵盖。
Claims (6)
1.摩擦磨损试验装置，其特征在于：包括动力输出机构、曲柄连杆机构、摩擦试验台和摩擦测试机构；所述的动力输出机构包括电动机（1）和RV减速器（2），电动机（1）的输出轴连接RV减速器（2）的输入轴，RV减速器（2）的输出轴与所述的曲柄连杆机构连接；所述的曲柄连杆机构包括偏心圆盘（3）、曲柄（4）和连杆（5）；偏心圆盘（3）偏心的安装于RV减速器（2）的输出轴上，曲柄（4）的前端通过销轴安装在偏心圆盘（3）的中心位置，曲柄（4）的末端通过销轴与连杆（5）的前端连接；所述的摩擦试验台包括实验台座（6），在实验台座（6）的上端面设置有直线导轨（7），直线导轨（7）上设置待测试件（8），待测试件（8）通过试件夹具（9）夹持，所述的试件夹具（9）与连杆（5）的末端铰接；在待测试件（8）上方固定设置所述的摩擦测试机构，摩擦测试机构包括测试夹具（10），测试夹具（10）中夹持有测试体（11），所述的测试体（11）下端设置摩擦头（12），摩擦头（12）与待测试件（8）的上表面接触。
2.根据权利要求1所述的摩擦磨损试验装置，其特征在于：所述的测试体（11）包括位移传感器，位移传感器与所述的摩擦头（8）连接，位移传感器将采集的摩擦头位移信息传输至与之连接的计算机系统。
3.根据权利要求1或2所述的摩擦磨损试验装置，其特征在于：所述测试夹具（10）的上端设置砝码杆（13），砝码杆（13）上可加设砝码（14）。
4.根据权利要求3所述的摩擦磨损试验装置，其特征在于：所述的测试夹具（10）通过支架座（16）固定设置在实验台座（6）的上端面上。
5.根据权利要求4所述的摩擦磨损试验装置，其特征在于：所述的直线导轨（7）包括两条平行设置的单轨，试件夹具（10）夹持待测试件（8），待测试件（8）设置在两条单轨上。
6.根据权利要求5所述的摩擦磨损试验装置，其特征在于：在所述偏心圆盘（3）上方的RV减速器（2）外壁上设置有导向杆（15），导向杆（15）中轴方向开设有导向槽，所述的连杆上设置有圆锥销，圆锥销设置在导向槽内，连杆（5）通过圆锥销与导向杆（15）活动的连接。
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