CN109342244A - 轴瓦摩擦磨损测试试验机及其测试方法 - Google Patents

轴瓦摩擦磨损测试试验机及其测试方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种轴瓦摩擦磨损测试试验机及其测试方法，所述试验机包括支架和安装在支架内的驱动装置、试验装置、加载装置、测量装置和润滑油循环供应装置。本发明提供的轴瓦摩擦磨损测试试验机，可以模拟实际工况、有效控制载荷，加速摩擦磨损实验，同时利用摩擦过程中轴瓦的相对转动，采用导轨式力传感器对轴瓦所受摩擦力进行精密测量。

Description

轴瓦摩擦磨损测试试验机及其测试方法
技术领域
本发明涉及一种轴瓦摩擦磨损测试试验机及其测试方法，可用于实际工况中轴瓦润滑摩擦的检测及优化，属于摩擦学技术领域。
背景技术
轴瓦是滑动轴承和轴颈接触的部分，形状为瓦状的半圆柱面，分为上半轴瓦和下半轴瓦。其主要作用是承受轴颈所施加的外力，保持油膜稳定，使轴承平稳地工作并减少轴承的摩擦损失，广泛应用于发动机、柴油机、轮轴等中高载、中低速设备，是工业应用中最广泛、最重要的零件之一。
轴瓦的常规磨损大部分发生在发动机启动或最初运行阶段，主要是润滑不良、过载、杂质污染等造成局部磨损失效，导致设备效率低下，使用寿命下降。
目前摩擦磨损试验机种类很多，但专门用于研究轴瓦的润滑摩擦的设备较少，并且检测不全面，如申请号为201610848827.7的发明专利提供了一种轴瓦磨粒磨损测试试验机，可以快速检测轴瓦在不同磨粒、不同浓度的嵌入性。但是其仅仅是用于考察轴瓦在不同磨粒下的性能，不能模拟轴瓦在实际载荷下的使用情况。本发明不仅能兼顾轴瓦的摩擦磨损检测性能，还能在不同润滑条件下，实时模拟检测轴瓦的磨损性能，以及承受的摩擦力。
发明内容
本发明目的是为解决现有摩擦磨损装置中的问题，模拟轴瓦实际工作条件，更全面检测轴瓦的磨损性能，掌握不同载荷，润滑油在不同温度、不同流速的情况下，轴瓦的磨损特性，能够有效检测轴瓦的最佳适用条件。
本发明提供的技术方案为一种轴瓦摩擦磨损测试试验机，包括支架和安装在所述支架内的驱动装置、试验装置、加载装置、测量装置和润滑油循环供应装置；
所述驱动装置包括调速电机、变频器、联轴器、主轴、轴承座、轴承和电机支架，所述调速电机通过所述电机支架安装在所述支架上，所述调速电机通过所述联轴器传动连接所述主轴，所述主轴通过所述轴承支撑，所述轴承安装在所述轴承座中，所述调速电机与所述变频器连接；
所述试验装置包括橡胶片、环试样摩擦件、轴瓦夹具、轴瓦、螺栓和蝶形螺母，所述轴瓦设有定位唇，包括上轴瓦和下轴瓦，所述上轴瓦和所述下轴瓦通过定位唇安装于所述轴瓦夹具内，所述轴瓦夹具包括上下两部分，通过所述螺栓连接，所述轴瓦夹具沿径向开设有加载孔，所述轴瓦内装有所述环试样摩擦件，所述环试样摩擦件套装在所述主轴上；
所述加载装置包括加载丝杠、加载底座、加载支撑块、加载支架、加载力传感器、万向球，所述加载丝杠通过所述加载底座固定在所述支架上，所述加载支架通过所述加载支撑块与所述加载丝杠传动连接；所述加载支架安装有所述加载力传感器，所述加载力传感器的另一端设有所述万向球；
所述测量装置包括加载轴、加载轴套、试件夹持器、摩擦力传感器、滑块、导轨、测量支架、测量支撑块、测量支撑底座和测量丝杠，所述加载轴设置在所述轴瓦夹具的加载孔中，所述加载轴上套装有所述加载轴套，所述加载轴套外套装有所述试件夹持器，所述试件夹持器经定位销轴固定于所述滑块上，所述滑块可滑动地安装在所述导轨上，所述导轨设置在所述测量支架上，所述试件夹持器与所述测量支架之间设有所述摩擦力传感器，所述测量支架通过测量支撑块与所述测量丝杠传动连接，所述测量丝杠通过所述测量支撑底座安装在所述支架上；
所述万向球压在所述加载轴上，所述加载轴中设有润滑孔，所述润滑孔连通所述轴瓦的润滑油道；
所述润滑油循环供应装置包括油泵、油管、油箱、滤器、储油箱、储油箱盖、电加热器、法兰和温度传感器，所述油箱为敞口式，设置在所述轴瓦夹具的下方，所述油箱的出口安装有所述滤器并连通所述储油箱，所述储油箱上设有所述储油箱盖，所述电加热器通过法兰安装在所述储油箱盖上，所述储油箱通过所述油泵以及所述油管与所述加载轴的润滑口连通，所述温度传感器设置在所述润滑口处。
进一步，所述环试样摩擦件两侧的所述主轴上均套装有所述橡胶片，并通过所述蝶形螺母紧固。便于环试样摩擦件紧固。
进一步，所述加载轴套与所述试件夹持器过渡配合。便于安装且在测量时保证力传递的准确。
本发明还提供上述轴瓦摩擦磨损测试试验机的测试方法，具体步骤是：
第一步：根据试验要求安装所述环试样摩擦件；
第二步：启动所述油泵，所述储油箱内的润滑油经所述油泵以及所述油管进入所述加载轴的所述润滑口从而进入所述轴瓦的润滑油道，形成润滑；
第三步：启动所述调速电机，所述调速电机带动所述主轴转动；
第四步：通过调整所述测量丝杠使得所述试件夹持器和摩擦力传感器的力传递方向与所述加载轴处加载点的切线方向平行；
第五步：通过转动所述加载丝杠进而带动所述加载支架运动，对所述加载轴施加试验载荷。
进一步，通过所述变频器控制所述调速电机的转速。从而模拟不同转速工况。
进一步，根据所述温度传感器的测量数据来控制所述电加热器的加热功率，从而控制润滑的温度。
进一步，通过调整所述油泵的转速，调整润滑油的流速，从而改变润滑工况。
与现有技术相比，本发明提供的轴瓦摩擦磨损测试试验机，具有以下优点：
1)本发明可以模拟实际工况、有效控制载荷，加速摩擦磨损实验，同时利用摩擦过程中轴瓦的相对转动，采用导轨式力传感器对轴瓦所受摩擦力进行精密测量。
2)本发明在驱动装置设置轴承座，测量装置和加载装置中采用丝杠进行纵向移动与加载，使结构受力更加稳定，有效控制载荷，测量精度更高；试验装置采用橡胶片和环试样摩擦件，以便于环试样摩擦件紧固。
3)本发明的润滑油循环供应装置通过加载轴中空的方式供给润滑油进入轴瓦，使润滑油流动更方便、均匀、稳定，也更有利于轴瓦与环试样摩擦件形成动压润滑。
4)本发明的润滑油循环供应装置可以有效改变润滑油的温度和润滑油的流速，模拟轴瓦工作情况，进行精密测量，进而优化轴瓦的工作状况。
附图说明
图1是本发明实施例的结构示意图；
图2是本发明实施例中加载装置和测量装置部分的示意图；
图3是本发明实施例中试验装置的示意图(省略螺栓)；
图中：1为支架、2为加载丝杠、3为加载力传感器、4为试件夹持器、5为加载支撑块、6为滑块、7为导轨、8为测量支架、9为蝶形螺母、10为轴瓦、11为油箱、12为电加热器、13为法兰、14为储油箱盖、15为储油箱、16为联轴器、17为加载底座、18为加载支架、19为万向球、20为加载轴、21为加载轴套、22为环试样摩擦件、23为轴承座、24为橡胶片、25为变频器、26为轴承、27为调速电机、28为主轴、29为电机支架、30为滤器、31为油管、32为油泵、33为轴瓦夹具、34为螺栓、35为定位销轴、36为温度传感器、37为摩擦力传感器、38为测量支撑块、39为测量支撑底座、40为测量丝杠。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和方向术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。
实施例
如图1所示，一种轴瓦摩擦磨损测试试验机，包括支架1和安装在所述支架1内的驱动装置、试验装置、加载装置、测量装置和润滑油循环供应装置；
如图1所示，所述驱动装置包括调速电机27、变频器25、联轴器16、主轴28、轴承座23、轴承26和电机支架29，所述调速电机27通过所述电机支架29安装在所述支架1上，所述调速电机27通过所述联轴器16传动连接所述主轴28，所述主轴28通过所述轴承26支撑，所述轴承26安装在所述轴承座23中，所述调速电机27与所述变频器25连接；
如图3所示，所述试验装置包括橡胶片24、环试样摩擦件22、轴瓦夹具33、轴瓦10、螺栓34和蝶形螺母9，所述轴瓦10设有定位唇，包括上轴瓦和下轴瓦，所述上轴瓦和所述下轴瓦通过定位唇安装于所述轴瓦夹具33内，所述轴瓦夹具33包括上下两部分，通过所述螺栓34连接，所述轴瓦夹具33沿径向开设有加载孔，所述轴瓦10内装有所述环试样摩擦件22，所述环试样摩擦件22套装在所述主轴28上；
如图2所示，所述加载装置包括加载丝杠2、加载底座17、加载支撑块5、加载支架18、加载力传感器3、万向球19，所述加载丝杠2通过所述加载底座17固定在所述支架1上，所述加载支架18通过所述加载支撑块5与所述加载丝杠2传动连接，所述加载支架18安装有所述加载力传感器3，所述加载力传感器3的另一端设有所述万向球19；
如图2所示，所述测量装置包括加载轴20、加载轴套21、试件夹持器4、摩擦力传感器37、滑块6、导轨7、测量支架8、测量支撑块38、测量支撑底座39和测量丝杠40，所述加载轴20设置在所述轴瓦夹具33的加载孔中，所述加载轴20上套装有所述加载轴套21，所述加载轴套21外套装有所述试件夹持器4，所述试件夹持器4经定位销轴35固定于所述滑块6上，所述滑块6可滑动地安装在所述导轨7上，所述导轨7设置在所述测量支架8上，所述试件夹持器4与所述测量支架8之间设有所述摩擦力传感器37，所述测量支架8通过所述测量支撑块38与所述测量丝杠40传动连接，所述测量丝杠40通过所述测量支撑底座39安装在所述支架1上；
如图2所示，所述万向球19压在所述加载轴20上，所述加载轴20中设有润滑孔，所述润滑孔连通所述轴瓦10的润滑油道；
如图1所示，所述润滑油循环供应装置包括油泵32、油管31、油箱11、滤器30、储油箱15、储油箱盖14、电加热器12、法兰13和温度传感器36，所述油箱11为敞口式，设置在所述轴瓦夹具33的下方，所述油箱11的出口安装有所述滤器30并连通所述储油箱15，所述储油箱15上设有所述储油箱盖14，所述电加热器12通过法兰13安装在所述储油箱盖14上，所述储油箱15通过所述油泵32以及所述油管31与所述加载轴20的润滑口连通，所述温度传感器36设置在所述润滑口处。
如图3所示，所述环试样摩擦件22两侧的所述主轴28上均套装有所述橡胶片24，并通过所述蝶形螺母9紧固。
所述加载轴套21与所述试件夹持器4过渡配合。
本发明的一种轴瓦摩擦磨损测试试验机的测试方法：
第一步：根据试验要求安装所述环试样摩擦件22；
第二步：启动所述油泵32，所述储油箱15内的润滑油经所述油泵32以及所述油管31进入所述加载轴20的所述润滑口从而进入所述轴瓦10的润滑油道，形成润滑；
第三步：启动所述调速电机27，所述调速电机27带动所述主轴28转动；
第四步：通过调整所述测量丝杠40使得所述试件夹持器4和摩擦力传感器37的力传递方向与所述加载轴20处加载点的切线方向平行；
第五步：通过转动所述加载丝杠2进而带动所述加载支架18运动，对所述加载轴20施加试验载荷。
其中，通过所述变频器25控制所述调速电机27的转速。
根据所述温度传感器36的测量数据来控制所述电加热器12的加热功率，从而控制润滑的温度。
通过调整所述油泵32的转速，调整润滑油的流速，从而改变润滑工况。
虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (7)

1.一种轴瓦摩擦磨损测试试验机，其特征在于：包括支架(1)和安装在所述支架(1)内的驱动装置、试验装置、加载装置、测量装置和润滑油循环供应装置；
所述驱动装置包括调速电机(27)、变频器(25)、联轴器(16)、主轴(28)、轴承座(23)、轴承(26)和电机支架(29)，所述调速电机(27)通过所述电机支架(29)安装在所述支架(1)上，所述调速电机(27)通过所述联轴器(16)传动连接所述主轴(28)，所述主轴(28)通过所述轴承(26)支撑，所述轴承(26)安装在所述轴承座(23)中，所述调速电机(27)与所述变频器(25)连接；
所述试验装置包括橡胶片(24)、环试样摩擦件(22)、轴瓦夹具(33)、轴瓦(10)、螺栓(34)和蝶形螺母(9)，所述轴瓦(10)设有定位唇，包括上轴瓦和下轴瓦，所述上轴瓦和所述下轴瓦通过定位唇安装于所述轴瓦夹具(33)内，所述轴瓦夹具(33)包括上下两部分，通过所述螺栓(34)连接，所述轴瓦夹具(33)沿径向开设有加载孔，所述轴瓦(10)内装有所述环试样摩擦件(22)，所述环试样摩擦件(22)套装在所述主轴(28)上；
所述加载装置包括加载丝杠(2)、加载底座(17)、加载支撑块(5)、加载支架(18)、加载力传感器(3)、万向球(19)，所述加载丝杠(2)通过所述加载底座(17)固定在所述支架(1)上，所述加载支架(18)通过所述加载支撑块(5)与所述加载丝杠(2)传动连接；所述加载支架(18)安装有所述加载力传感器(3)，所述加载力传感器(3)的另一端设有所述万向球(19)；
所述测量装置包括加载轴(20)、加载轴套(21)、试件夹持器(4)、摩擦力传感器(37)、滑块(6)、导轨(7)、测量支架(8)、测量支撑块(38)、测量支撑底座(39)和测量丝杠(40)，所述加载轴(20)设置在所述轴瓦夹具(33)的加载孔中，所述加载轴(20)上套装有所述加载轴套(21)，所述加载轴套(21)外套装有所述试件夹持器(4)，所述试件夹持器(4)经定位销轴(35)固定于所述滑块(6)上，所述滑块(6)可滑动地安装在所述导轨(7)上，所述导轨(7)设置在所述测量支架(8)上，所述试件夹持器(4)与所述测量支架(8)之间设有所述摩擦力传感器(37)，所述测量支架(8)通过测量支撑块(38)与所述测量丝杠(40)传动连接，所述测量丝杠(40)通过所述测量支撑底座(39)安装在所述支架(1)上；
所述万向球(19)压在所述加载轴(20)上，所述加载轴(20)中设有润滑孔，所述润滑孔连通所述轴瓦(10)的润滑油道；
所述润滑油循环供应装置包括油泵(32)、油管(31)、油箱(11)、滤器(30)、储油箱(15)、储油箱盖(14)、电加热器(12)、法兰(13)和温度传感器(36)，所述油箱(11)为敞口式，设置在所述轴瓦夹具(33)的下方，所述油箱(11)的出口安装有所述滤器(30)并连通所述储油箱(15)，所述储油箱(15)上设有所述储油箱盖(14)，所述电加热器(12)通过法兰(13)安装在所述储油箱盖(14)上，所述储油箱(15)通过所述油泵(32)以及所述油管(31)与所述加载轴(20)的润滑口连通，所述温度传感器(36)设置在所述润滑口处。
2.根据权利要求1所述的一种轴瓦摩擦磨损测试试验机，其特征在于：所述环试样摩擦件(22)两侧的所述主轴(28)上均套装有所述橡胶片(24)，并通过所述蝶形螺母(9)紧固。
3.根据权利要求1所述的一种轴瓦摩擦磨损测试试验机，其特征在于：所述加载轴套(21)与所述试件夹持器(4)过渡配合。
4.根据权利要求1至3任意一项所述的轴瓦摩擦磨损测试试验机的测试方法，其特征在于包括如下步骤：
第一步：根据试验要求安装所述环试样摩擦件(22)；
第二步：启动所述油泵(32)，所述储油箱(15)内的润滑油经所述油泵(32)以及所述油管(31)进入所述加载轴(20)的所述润滑口从而进入所述轴瓦(10)的润滑油道，形成润滑；
第三步：启动所述调速电机(27)，所述调速电机(27)带动所述主轴(28)转动；
第四步：通过调整所述测量丝杠(40)使得所述试件夹持器(4)和摩擦力传感器(37)的力传递方向与所述加载轴(20)处加载点的切线方向平行；
第五步：通过转动所述加载丝杠(2)进而带动所述加载支架(18)运动，对所述加载轴(20)施加试验载荷。
5.根据权利要求4所述的轴瓦摩擦磨损测试试验机的测试方法，其特征在于：通过所述变频器(25)控制所述调速电机(27)的转速。
6.根据权利要求4所述的轴瓦摩擦磨损测试试验机的测试方法，其特征在于：根据所述温度传感器(36)的测量数据来控制所述电加热器(12)的加热功率，从而控制润滑的温度。
7.根据权利要求4所述的轴瓦摩擦磨损测试试验机的测试方法，其特征在于：通过调整所述油泵(32)的转速，调整润滑油的流速，从而改变润滑工况。
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