CN109540782B - 一种销盘式摩擦磨损试验机 - Google Patents

Abstract

一种销盘式摩擦磨损试验机，包括机架、驱动机构、试件支架、对摩组件、对平组件、下压机构、传感器组件和控制器传感器组件包括扭矩传感器和压力传感器，扭矩传感器设于试件底盘和驱动机构之间，驱动机构用于驱动试件底盘转动，压力传感器设于对平组件和上试件之间；扭矩传感器和压力传感器分别和控制器连接。上述销盘式摩擦磨损试验机，通过在对平组件在试件支架上的滑槽内的移动来调节摩擦的位置和半径。通过下压机构往对平组件上施加压力，使得上试件和下试件紧密接触。通过扭矩传感器测量摩擦力矩，通过压力传感器测量加载的压力大小，测试数据准确。将数据输出到控制器上，可以精确计算出对摩组件的摩擦系数，测验测量精度较高。

Description

一种销盘式摩擦磨损试验机

技术领域

本发明涉及摩擦磨损试验机技术领域，尤其涉及一种销盘式摩擦磨损试验机。

背景技术

机械设备中的相对运动部件中普遍存在摩擦磨损的情况，由于这种现象不可避免，且经常会造成严重的损失和浪费。但是在特定的机械上面进行摩擦磨损的测量和研究是十分浪费资源的。因此为了研究摩擦磨损现象，评价材料的摩擦学特性以及材料之间的摩擦磨损性能，一种通用的摩擦磨损试验机是非常重要的。按摩擦副接触和运动的形式，可以将摩擦磨损试验机分为往复、销盘、四球等几种。而在这些摩擦磨损试验机中，销盘式摩擦磨损试验机结构较为简单，应用也比较广泛。然而，传统的销盘式摩擦磨损试验机的测量精度不够高。

发明内容

鉴于此，有必要提供一种测量精度较高的销盘式摩擦磨损试验机。

一种销盘式摩擦磨损试验机，包括机架、驱动机构、试件支架、对摩组件、对平组件、下压机构、传感器组件和控制器；

所述驱动机构和所述试件支架均设于所述机架上；

所述试件支架包括上顶板、侧壁和下固定板，所述侧壁连接所述上顶板和所述下固定板，所述上顶板上设有滑槽，所述下固定板固定设于所述机架上；

所述对平组件穿设于所述滑槽，所述对平组件沿所述滑槽可滑动，所述对平组件相对于所述滑槽可上下移动；

所述对摩组件包括试件底盘、下试件和上试件，所述试件底盘可转动设于所述下固定板上，所述下试件设于所述试件底盘上，所述上试件设于所述对平组件上，所述上试件和所述下试件抵接；

所述下压机构和所述对平组件远离所述上试件的一端接触，所述下压机构用于为所述对平组件提供下压力，及带动所述对平组件沿所述滑槽来回移动；

所述传感器组件包括扭矩传感器和压力传感器，所述扭矩传感器设于所述试件底盘和所述驱动机构之间，所述驱动机构用于驱动所述试件底盘转动，所述压力传感器设于所述对平组件和所述上试件之间；

所述扭矩传感器和压力传感器分别和所述控制器连接。

在一个实施例中，所述对平组件包括上对平件、下对平件、环形垫片和滚球，所述上对平件穿设于所述上顶板的滑槽，所述环形垫片设于所述上对平件和所述下对平件之间，所述上对平件、所述环形垫片和所述下对平件固定连接，所述上对片件面对所述下对平件的一端设有第一凹槽，所述下对平件面对所述上对平件的一端设有与所述第一凹槽相对设置的第二凹槽，所述滚珠设于所述第一凹槽和所述第二凹槽内。

在一个实施例中，所述下对平件设有第三凹槽，所述上试件通过销轴固定于所述第三凹槽内。

在一个实施例中，所述驱动机构包括电机和传动组件；

所述传动组件包括同步带、同步轮、传动单元和膜片联轴器，所述电机和所述同步轮通过所述同步带连接，所述同步轮和所述膜片连轴器通过所述传动单元连接，所述扭矩传感器通过所述膜片联轴器固定于所述传动单元远离所述同步轮的一端。

在一个实施例中，所述传动单元包括下轴承挡板、第一双列角接触球轴承、圆筒轴承座、上轴承挡板和传动轴；

所述下轴承挡板和所述上轴承挡板分别设于所述圆筒轴承座的两端，且所述下轴承挡板和所述上轴承挡板均和所述机架固定连接；

所述传动轴穿设于所述圆筒轴承座内，且所述传动轴的两端穿出所述下轴承挡板和所述上轴承挡板；

所述传动轴的一端和所述同步轮固定连接，所述传动轴的另一端和所述膜片联轴器固定连接；

所述传动轴的两端分别套设有所述第一双列角接触球轴承，所述第一双列角接触球轴承设于所述传动轴和所述圆筒轴承座之间。

在一个实施例中，所述第一双列角接触球轴承和所述传动轴之间过盈配合。

在一个实施例中，所述试件底盘通过平键连接在所述扭矩传感器上。

在一个实施例中，所述对摩组件还包括试件底盘固定组件，所述试件底盘固定组件包括第二双列角接触球轴承和法兰型轴承座，所述下固定板上开设有安装孔，所述法兰型轴承座安装于所述安装孔内，所述第二双列角接触球轴承安装于所述法兰型轴承座内，所述试件底盘设于所述第二双列角接触球轴承内。

在一个实施例中，所述下压组件包括立柱、杠杆、滑轨和滑块，所述立柱固定设于所述机架上，所述杠杆的一端设于所述立柱上，所述滑轨设于所述立柱上，所述滑块设于所述滑轨上，所述滑块和所述对平组件的上部抵接。

在一个实施例中，所述杠杆的上部设有螺杆，所述螺杆用于加载砝码。

上述销盘式摩擦磨损试验机，在测量时，将下试件固定在试件底盘上，将上试件固定在对平组件，通过在对平组件在试件支架上的滑槽内的移动来调节摩擦的位置和半径。通过下压机构往对平组件上施加压力，使得上试件和下试件紧密接触。通过驱动机构来控制试件底盘的旋转。通过驱动机构和试件底盘之间的扭矩传感器来测量摩擦所带来的摩擦力矩，通过对平组件和上试件之间的压力传感器来测量加载的压力大小，测试数据准确。将采集到的信号输出到控制器上，可以精确计算出对摩组件的摩擦系数。通过称重或者痕迹测量的方法还可以确定质量磨损量和体积磨损量。因此，上述销盘式摩擦磨损试验测量精度较高。

附图说明

图1为一实施方式的销盘式摩擦磨损试验机的结构示意图；

图2为图1所示的试件支架的剖面结构示意图；

图3为图1所示的试件支架的一个视角的结构示意图；

图4为图1所示的试件支架的另一个视角的结构示意图；

图5为图1所示的对平组件、对摩组件和试件支架的剖面结构示意图；

图6为图1所示的传动机构的剖面结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清晰，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。本发明中所说的固定连接，包括直接固定连接和间接固定。

请参考图1，一实施方式的销盘式摩擦磨损试验机，包括机架1、驱动机构、试件支架11、对摩组件10、对平组件12、下压机构、传感器组件和控制器(图未示)。

驱动机构和试件支架11均设于机架1上。具体的，试件支架11通过螺栓固定在机架1的上部。

请同时参考图2至图4，试件支架11包括上顶板111、侧壁112和下固定板113，侧壁112连接上顶板111和下固定板113，上顶板111上设有滑槽114，下固定板113固定设于机架1上。上顶板111、侧壁112和下固定板113三部分焊接在一起。具体的，上顶板111和下固定板113平行设置。上顶板111和下固定板113均为圆形。侧壁112为环形侧壁。上顶板111、侧壁112和下固定板113之间形成安装腔体。

对平组件12穿设于滑槽114，对平组件12沿滑槽114可滑动，对平组件12相对于滑槽114可上下移动。具体的，对平组件12通过直线轴承126安装于滑槽114内。对平组件12通过直线轴承126可以在滑槽114内移动，以调节对摩半径。对平组件12在设于滑槽114上的直线轴承126中实现沿对平组件12的轴线上下移动。

请同时参考图5，对摩组件10包括试件底盘102、下试件104和上试件105。试件底盘102可转动设于下固定板113上，下试件104设于试件底盘102上。具体的，下试件104通过螺栓及固定垫片固定在试件底盘102上。上试件105设于对平组件12上，上试件105和下试件104抵接。在对摩组件10中，上试件105和下试件104通过对平组件12的夹持形成摩擦副。

下压机构和对平组件12远离上试件105的一端接触，下压机构用于为对平组件12提供下压力，及带动对平组件12沿滑槽114来回移动。

传感器组件包括扭矩传感器9和压力传感器(图未标)，扭矩传感器9和压力传感器分别和控制器连接。扭矩传感器9设于试件底盘102和驱动机构之间。扭矩传感器9和试件底盘102位于同一轴线上。驱动机构用于驱动试件底盘102转动，压力传感器设于对平组件12和上试件105之间。

上述销盘式摩擦磨损试验机，在测量时，将下试件104固定在试件底盘102上，将上试件105固定在对平组件12，通过在对平组件12在试件支架11上的滑槽114内的移动来调节摩擦的位置和半径。通过下压机构往对平组件12上施加压力，使得上试件105和下试件104紧密接触。通过驱动机构来控制试件底盘102的旋转。通过驱动机构和试件底盘102之间的扭矩传感器9来测量摩擦所带来的摩擦力矩，通过对平组件12和上试件105之间的压力传感器来测量加载的压力大小，测试数据准确。将采集到的信号输出到控制器上，可以精确计算出对摩组件10的摩擦系数。通过称重或者痕迹测量的方法还可以确定质量磨损量和体积磨损量。因此，上述销盘式摩擦磨损试验测量精度较高。

在一个实施例中，驱动机构包括电机3和传动组件。电机3和伺服电机驱动器2安装于机架1上。电机3通过伺服电机驱动器2驱动。电机3带动传动组件转动。伺服电机的转速可以实现无级调节。驱动机构用于驱动试件底盘102旋转。

请参考图1，具体的，传动组件包括同步带4、同步轮5、传动单元6和膜片联轴器7。电机3和同步轮5通过同步带4连接。同步轮5和膜片连轴器7通过传动单元6连接。扭矩传感器9通过膜片联轴器7固定于传动单元6远离同步轮5的一端。扭矩传感器9用于测量由于摩擦所带来的摩擦力矩。

更进一步的，请参考图6，传动单元6包括下轴承挡板61、第一双列角接触球轴承62、圆筒轴承座63、上轴承挡板64和传动轴65。

下轴承挡板61和上轴承挡板64分别设于圆筒轴承座63的两端，且下轴承挡板61和上轴承挡板64均和机架1固定连接。

传动轴65穿设于圆筒轴承座63内，且传动轴65的两端穿出下轴承挡板61和上轴承挡板64。

传动轴65的一端和同步轮5固定连接，传动轴65的另一端和膜片联轴器7固定连接。

传动轴65的两端分别套设有第一双列角接触球轴承62，第一双列角接触球轴承62设于传动轴65和圆筒轴承座63之间。

进一步的，第一双列角接触球轴承62和传动轴65之间过盈配合。第一双列角接触球轴承62和传动轴65之间用液氮进行冷装。

在一个实施例中，试件底盘102通过平键连接在扭矩传感器9上。

在一个实施例中，请参考图5，对摩组件10还包括试件底盘固定组件，试件底盘固定组件包括第二双列角接触球轴承101和法兰型轴承座103。下固定板113上开设有安装孔，法兰型轴承座103安装于安装孔内。第二双列角接触球轴承101安装于法兰型轴承座103内。试件底盘102设于第二双列角接触球轴承101内。通过将试件底盘102采用第二双列角接触球轴承101和法兰型轴承座103安装于下固定板113上，可以使试件底盘102的转动更加灵活、稳定。试件底盘102的旋转方向与下试件104和试件底盘102的固定螺栓的螺纹方向相反。

在一个实施例中，请参考图5，对平组件12包括上对平件121、下对平件124、环形垫片123和滚球122。上对平件121穿设于上顶板111的滑槽114。具体的，上对平件124通过直线轴承126安装于滑槽114内。上对平件121相对于直线轴承126可上下运动，上对平件121通过直线轴承126可在滑槽114内移动，以调节对摩半径。环形垫片123设于上对平件121和下对平件124之间。上对平件121、环形垫片123和下对平件124固定连接。具体的，上对平件121、环形垫片123和下对平件124通过螺栓固定连接。上对片件121面对下对平件124的一端设有第一半球形凹槽(图未标)。下对平件124面对上对平件121的一端设有与第一半球形凹槽相对设置的第二半球形凹槽(图未标)。滚球122设于第一半球形凹槽和第二半球形凹槽内。具体的，环形垫片123为橡胶垫片。在上对平件121、下对平件124与橡胶垫片接触的面上，设置球型的凹槽，在球型的凹槽中间设置滚球122，可使上对平件121和下对平件124通过滚球接触，可以减小橡胶垫片对加载力的影响，从而提高压力传感器的测量精度。上述对平组件12的设计允许下试件104在垂直方向上有微小的偏移，当存在由于加工误差和安装误差导致的上试件105和下试件104不能对平的问题时，可以进行调节，使其对平，从而可以消除加工误差和安装误差。

在一个实施例中，下对平件124形成一个夹具。下对平件124设有第三凹槽(图未标)。上试件105通过销轴固定于第三凹槽内。将上试件105装入下对平件124形成的夹具中通过销钉定位，使上试件105在对摩过程中不旋转或者移动，提高销盘式摩擦磨损试验机的稳定性。

具体的，压力传感器设于下对平件124和上试件105之间。具体的，压力传感器为薄膜压力传感器，以测量加载于对平组件12上的加载力的大小。

在一个实施例中，传感器组件还包括红外线温度传感器。红外线温度传感器和控制器连接。红外线温度传感器用于测量上试件105和下试件104的摩擦界面上的温度。

在一个实施例中，请参考图1，下压组件包括立柱17、杠杆13、滑轨18和滑块16。立柱17固定设于机架1上，杠杆13的一端设于立柱17上，滑轨18设于立柱17上，滑块16设于滑轨18上，滑块16和对平组件12的上部抵接。

在一个实施例中，杠杆13的上部设有螺杆15，螺杆15用于加载砝码14。具体的，砝码14为环形砝码。此时，直接将环形砝码套设于螺杆15上。通过在杠杆13上加载砝码14可以对对平组件12实现力的加载，从而将上试件105和下试件104紧密接触。

上述销盘式摩擦磨损试验机中，下试件104远离下对平件124一端的结构可以为半球状结构或平面结构。通过改变下试件104远离下对平件124一端的结构，可以实现上试件105和下试件104不同接触形式的测量，如球面和平面的接触等。

上述销盘式摩擦磨损试验机，结构简单，能进行销盘之间的中低速摩擦磨损试验和测量摩擦界面的温度，并且通过对平组件12保证测量的精度。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种销盘式摩擦磨损试验机，其特征在于，包括机架、驱动机构、试件支架、对摩组件、对平组件、下压机构、传感器组件和控制器；

所述驱动机构和所述试件支架均设于所述机架上；所述驱动机构包括电机和传动组件；所述传动组件包括同步带、同步轮、传动单元和膜片联轴器，所述电机和所述同步轮通过所述同步带连接，所述同步轮和所述膜片连轴器通过所述传动单元连接；所述传感器组件包括扭矩传感器和压力传感器，所述扭矩传感器通过所述膜片联轴器固定于所述传动单元远离所述同步轮的一端；

所述传动单元包括下轴承挡板、第一双列角接触球轴承、圆筒轴承座、上轴承挡板和传动轴；所述下轴承挡板和所述上轴承挡板分别设于所述圆筒轴承座的两端，且所述下轴承挡板和所述上轴承挡板均和所述机架固定连接；所述传动轴穿设于所述圆筒轴承座内，且所述传动轴的两端穿出所述下轴承挡板和所述上轴承挡板；所述传动轴的一端和所述同步轮固定连接，所述传动轴的另一端和所述膜片联轴器固定连接；所述传动轴的两端分别套设有所述第一双列角接触球轴承，所述第一双列角接触球轴承设于所述传动轴和所述圆筒轴承座之间；

所述试件支架包括上顶板、侧壁和下固定板，所述侧壁连接所述上顶板和所述下固定板，所述上顶板上设有滑槽，所述下固定板固定设于所述机架上；

所述对平组件穿设于所述滑槽，所述对平组件包括上对平件、下对平件、环形垫片和滚球，所述上对平件穿设于所述上顶板的滑槽，所述环形垫片设于所述上对平件和所述下对平件之间，所述上对平件、所述环形垫片和所述下对平件固定连接，所述上对片件面对所述下对平件的一端设有第一凹槽，所述下对平件面对所述上对平件的一端设有与所述第一凹槽相对设置的第二凹槽，所述滚球设于所述第一凹槽和所述第二凹槽内，所述对平组件沿所述滑槽可滑动，所述对平组件相对于所述滑槽可上下移动；所述对摩组件包括试件底盘、下试件和上试件，所述试件底盘可转动设于所述下固定板上，所述下试件设于所述试件底盘上，所述上试件设于所述对平组件上，所述上试件和所述下试件抵接；

所述下压机构和所述对平组件远离所述上试件的一端接触，所述下压机构用于为所述对平组件提供下压力，及带动所述对平组件沿所述滑槽来回移动；

所述扭矩传感器设于所述试件底盘和所述驱动机构之间，所述驱动机构用于驱动所述试件底盘转动，所述压力传感器设于所述对平组件和所述上试件之间；

所述扭矩传感器和压力传感器分别和所述控制器连接。

2.如权利要求1所述的销盘式摩擦磨损试验机，其特征在于，所述下对平件设有第三凹槽，所述上试件通过销轴固定于所述第三凹槽内。

3.如权利要求1所述的销盘式摩擦磨损试验机，其特征在于，所述第一双列角接触球轴承和所述传动轴之间过盈配合。

4.如权利要求1所述的销盘式摩擦磨损试验机，其特征在于，所述试件底盘通过平键连接在所述扭矩传感器上。

5.如权利要求1所述的销盘式摩擦磨损试验机，其特征在于，所述对摩组件还包括试件底盘固定组件，所述试件底盘固定组件包括第二双列角接触球轴承和法兰型轴承座，所述下固定板上开设有安装孔，所述法兰型轴承座安装于所述安装孔内，所述第二双列角接触球轴承安装于所述法兰型轴承座内，所述试件底盘设于所述第二双列角接触球轴承内。

6.如权利要求1所述的销盘式摩擦磨损试验机，其特征在于，所述下压组件包括立柱、杠杆、滑轨和滑块，所述立柱固定设于所述机架上，所述杠杆的一端设于所述立柱上，所述滑轨设于所述立柱上，所述滑块设于所述滑轨上，所述滑块和所述对平组件的上部抵接。

7.如权利要求6所述的销盘式摩擦磨损试验机，其特征在于，所述杠杆的上部设有螺杆，所述螺杆用于加载砝码。

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