CN109557025B - 一种盘盘摩擦副润滑性能试验台 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种盘盘摩擦副润滑性能试验台，包括机架、加载定位组件和液池；加载定位组件包括第一竖直滑移块和第二竖直滑移块；第一竖直滑移块滑动定位于机架上方；第一竖直滑移块的竖直板上固定旋转电机；旋转电机通过旋转轴与玻璃摩擦盘连接，玻璃摩擦盘下表面嵌设液膜压力传感器；第二竖直滑移块滑动定位于机架底部的内壁上，液池边端嵌设一测厚仪支架，测厚仪支架边端固定激光测厚仪；液池内壁呈阶梯状，液池内壁的顶部和底部均开设一环形斜槽，位于顶部的环形斜槽与注液口连通，底部环形斜槽与出液口连通；两个环形斜槽之间从上至下至少分布三个用于容置试件的台阶；试件的上表面与玻璃摩擦盘接触，试件底部固定于支撑盘顶端。
Description
技术领域
本发明属摩擦磨损测试的技术领域，具体涉及一种盘盘摩擦副润滑性能试验台。
背景技术
盘盘摩擦副是一种低副接触，广泛应用于各种场合，其润滑状态和设备的使用寿命息息相关，此外在评价一种材料的摩擦学性能或者评价某种润滑介质时也往往会使用盘盘摩擦副进行试验，因此针对盘盘摩擦副润滑性能的研究具有非常重要的意义。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术中的上述不足，提供一种盘盘摩擦副润滑性能试验台，以解决现有盘盘摩擦副润滑试验效果不佳的问题。
为达到上述目的，本发明采取的技术方案是：
一种盘盘摩擦副润滑性能试验台，其包括机架、加载定位组件和用于容置试件的液池；
加载定位组件包括第一竖直滑移块和第二竖直滑移块；第一竖直滑移块滑动定位于机架上方；第一竖直滑移块的竖直板上固定旋转电机；旋转电机通过旋转轴与玻璃摩擦盘连接，玻璃摩擦盘下表面嵌设无线液膜压力传感器；第二竖直滑移块滑动定位于机架底部的内壁上，第二竖直滑移块的横向板上安装试件轴压力传感器；
液池边端嵌设一测厚仪支架，测厚仪支架边端固定激光测厚仪；液池内壁呈阶梯状，液池内壁的顶部和底部均开设一环形斜槽，位于顶部的环形斜槽与注液口连通，底部环形斜槽与出液口连通；两个环形斜槽之间从上至下至少分布三个用于容置试件的台阶；试件的上表面与玻璃摩擦盘接触，试件底部固定于支撑盘顶端；支撑盘底部套设扭矩传感器，扭矩传感器底部依次与过渡连接块、试件轴压力传感器和横向板连接。
优选地，第一竖直滑移块上设有伺服电机，第二竖直滑移块上设有加载电机；伺服电机和加载电机均通过丝杠和丝杠螺母的配合分别固定于第一竖直滑移块和第二竖直滑移块上。
优选地，第一竖直滑移块和第二竖直滑移块上均嵌设有燕尾槽；燕尾槽固定于机架上的滑轨内。
优选地，测厚仪支架通过螺钉固定于液池边端，并通过第一螺栓调节测厚仪支架悬臂伸入液池长度；激光测厚仪通过第二螺栓固定于测厚仪支架边端。
优选地，支撑盘与机架连接部位装有密封圈。
优选地，玻璃摩擦盘底部开孔，孔内嵌设一无线液膜压力传感器；无线液膜压力传感器和玻璃摩擦盘下表面平齐。
优选地，试件中部开设通孔；位于试件底部的支撑盘开设便于润滑液流动的镂空状。
优选地，试件轴压力传感器、激光测厚仪、无线液膜压力传感器和扭矩传感器均与外部计算机连接。
优选地，液池边端至少设置一个测厚仪支架。
优选地，两个环形斜槽之间从上至下分布三个用于容置试件的台阶，三个台阶呈环形状，且环形状的三个台阶直径从上至下依次减小。
本发明提供的盘盘摩擦副润滑性能试验台，具有以下有益效果：
本发明工作时玻璃摩擦盘旋转且轴向固定，试件轴向浮动且周向固定，保证压力膜形状稳定，便于激光测厚仪工作，激光测厚仪安装在机架上，透过玻璃摩擦盘测量压力膜厚度。同时激光测厚仪支架可调节长度、角度，以及伸入液池的深度，并且整个支架可沿着液池上的环形槽移动到任意位置，可通过调节支架获得压力膜任意位置的检测数据，亦可安装多组支架对不同位置同时检测。
固定试件的支撑盘采用镂空设计，保证润滑液的流动性，更大程度上还原真实工况，注入的液体根据实验需要可以为淡水、海水、含砂水，同时可通过外部加热冷却装置控制注入润滑液的温度来模拟不同温度下的工况，外部亦可加装过滤装置对废液进行过滤再通过温控装置流回液池，实现水循环使用，试件轴底部连接有扭矩传感器和试件轴压力传感器，可以检测试件轴的压力和扭矩参数。
附图说明
图1为盘盘摩擦副润滑性能试验台结构图。
图2为盘盘摩擦副润滑性能试验台液池半剖结构图。
图3为盘盘摩擦副润滑性能试验台液池纵剖图。
图4为盘盘摩擦副润滑性能试验台试件固定结构图。
图5为盘盘摩擦副润滑性能试验台液池的半剖图。
其中，1、机架；2、第一竖直滑移块；3、滑轨；4、丝杠；5、丝杠螺母；6、伺服电机；7、旋转电机；8、旋转轴；9、液池；10、加载电机；11、第二竖直滑移块；12、竖直板；13、横向板；14、玻璃摩擦盘；151、第一螺栓；152、第二螺栓；16、测厚仪支架；17、螺钉；18、激光测厚仪；19、支撑盘；191、支撑轴；20、扭矩传感器；21、弹簧；22、试件轴压力传感器；23、密封圈；24、注液口；25、环形斜槽；26、无线液膜压力传感器；27、台阶；28、温度传感器；29、出液口；30、通孔；31、试件；32、滑槽；33、过渡连接块；34、环形槽；35、滑轨；36、丝杠；37、丝杠螺母。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。
根据本申请的一个实施例，参考图1，本方案的盘盘摩擦副润滑性能试验台，包括机架1、加载定位组件和用于容置试件31的液池9。
加载定位组件包括第一竖直滑移块2和第二竖直滑移块11；第一竖直滑移块2滑动定位于机架1上方，第二竖直滑移块11滑动定位于机架1底部的内壁上。
其中，定位组件包括第一竖直滑移块2，其上设有两个燕尾槽，通过两个燕尾槽卡入设置于机架1上的滑轨3内，实现第一竖直滑移块2与机架1的滑动定位。位于第一竖直滑移块2上方的机架1上固定伺服电机6，伺服电机6通过丝杠4与固定于第一竖直滑移块2上的丝杠螺母5配合，实现伺服电机6和第一竖直滑移块2的动力连接。即伺服电机6作业，可带动第一竖直滑移块2于滑轨3上竖直运动。
加载组件包括第二竖直滑移块11，其上设有两个燕尾槽，通过两个燕尾槽卡入设置于机架1底部内的滑轨35内，进而将第二竖直滑移块11滑动定位于机架1底部的内壁上。位于第二竖直滑移块11上方的机架1内壁上固定加载电机10，加载电机10通过丝杠36与固定于第二竖直滑移块11上的丝杠螺母37配合，实现加载电机10和第二竖直滑移块11的动力连接。即加载电机10作业，可带动第二竖直滑移块11于滑轨35上竖直运动。
第二竖直滑移块11的横向板13上安装试件轴压力传感器22，试件轴压力传感器22固定于横向板13和过渡连接板33之间。
其中，第一竖直滑移块2上设有竖直板12，旋转电机7固定于竖直板12上。
旋转电机7通过旋转轴8与玻璃摩擦盘14连接，玻璃摩擦盘14底部开孔，孔内嵌设一液膜压力传感器26，液膜压力传感器26和玻璃摩擦盘14下表面平齐。
工作时旋转部位为上部的玻璃摩擦盘14，且工作时玻璃摩擦盘14轴向固定，下部的试件31不旋转(周向固定)，但轴向可随液膜压力变化上下浮动。如此用于保证工作时液膜不旋转，一方面方便激光测厚仪18精确测量膜厚度，另一方面最大程度降低试件31对液体的扰动，防止润滑液飞溅影响测厚仪工作。
根据本申请的一个实施例，加载定位组件的工作原理为：
伺服电机6作业带动第一竖直滑移块2竖直移动，根据实际工况，移动至合适位置。加载电机10作业带动第二竖直滑移块11运动，并在伺服电机6和加载电机10的作用下，将玻璃摩擦盘14与试件31接触；旋转电机7开启，玻璃摩擦盘14旋转，模拟盘盘摩擦副试验。
在试验过程中，试件轴压力传感器22用于检测试件31所受压力值，扭矩传感器20用于检测试件31与玻璃摩擦盘14之间的摩擦力。
参考图2和图3，测厚仪支架16通过螺钉17固定于液池9边端，并通过第一螺栓151调节测厚仪支架16悬臂伸入液池9的长度；激光测厚仪18通过第二螺栓152固定于测厚仪支架16边端。
测厚仪支架16具有四个自由度控制，其中，测厚仪支架16整体通过螺钉17固定于液池9上；测厚仪支架16上的悬臂通过第一螺栓151，可调节悬臂伸入液池9的长度；同时，可通过第一螺栓151，使悬臂沿水平面旋转；通过第二螺栓152的调节，可调节激光测厚仪18伸入液池9的深度。
液池9内壁呈阶梯状，液池9内壁的顶部和底部均开设一环形斜槽25，位于顶部的环形斜槽25与注液口24连通，底部环形斜槽25与出液口29连通，两个环形斜槽25之间从上至下至少分布三个用于容置试件31的台阶27。
台阶27呈环形状，且环形状的三个台阶27直径从上至下依次减小，将三个台阶27设置成不同规格的尺寸，可以适用于不同尺寸的试件31和玻璃摩擦盘14。
在液池9中，润滑液通过注液口24进入环形槽，随后沿液池内壁溢入，最大程度降低了润滑液和旋转部件接触的机会，有效降低润滑液飞溅使润滑更加充分，液池底部设置的环形斜槽25收集废液，环形斜槽25底部连通出液口29排出废液。
润滑液从液池上部流入，下部流出，且注液口24设置有环形斜槽25使得液流沿着液池内壁缓慢溢入，能有效降低摩擦盘高速旋转对液体的飞溅作用。液池底部出液口29采用环形斜槽25利于润滑液的排出。
同时，可通过对注入润滑液的改变来模拟不同工况，例如高低温淡水、海水、含砂水和润滑油。
支撑盘19与机架1连接部位装有密封圈23防止液体渗漏，试件31通过支撑盘19下端的支撑轴191依次与扭矩传感器20和压力传感器22连接，而整个液池放置于机架1上，降低了传感器的负载有利于提高其测量精度。
试件31的上表面与玻璃摩擦盘14接触，试件31底部固定于支撑盘19顶端，支撑盘19底部套设扭矩传感器20，扭矩传感器20底部依次与过渡连接块33、试件轴压力传感器22和横向板13连接。
参考图4，试件31中部开设通孔30，试件盘底部贴设温度传感器28，实时检测试件31的温度，并将检测的温度传送至计算机，进而实时调整当前温度，从而更准确地模拟实际工况。
玻璃摩擦盘表面开有圆柱孔，孔内安装液膜压力传感器26，液膜压力传感器26和玻璃摩擦盘表面平齐，液膜压力数据通过液膜压力传感器26实时传送到计算机，玻璃摩擦盘14旋转一周液膜压力传感器26得到一周的压力数据。
本发明工作时玻璃摩擦盘14旋转且轴向固定，试件31轴向浮动且周向固定，保证压力膜形状稳定，便于激光测厚仪18工作，激光测厚仪18安装在机架1上，透过玻璃摩擦盘14测量压力膜厚度。同时激光测厚仪18支架16可调节长度、角度，以及伸入液池的深度，并且整个支架可沿着液池上的环形槽移动到任意位置，可通过调节测厚仪支架16获得压力膜任意位置的检测数据，亦可安装多组测厚仪支架16对不同位置同时检测。
固定试件31的支撑盘19采用镂空设计，保证润滑液的流动性，更大程度上还原真实工况，注入的液体根据实验需要可以为淡水、海水、含砂水，同时可通过外部加热冷却装置控制注入润滑液的温度来模拟不同温度下的工况，外部亦可加装过滤装置对废液进行过滤再通过温控装置流回液池，实现水循环使用，试件31轴底部连接有扭矩传感器20和试件轴压力传感器22，可以检测试件31轴的压力和扭矩参数。
其中，本发明中的无线液膜压力传感器26为CYG502型超微型压力传感器；激光测厚仪18为CL-P015激光传感器；伺服电机6为1FT7伺服电机；扭矩传感器20为WTQ98B静态扭矩传感器；试件轴压力传感器22为PTS402高精度应变式压力传感器。
虽然结合附图对发明的具体实施方式进行了详细地描述，但不应理解为对本专利的保护范围的限定。在权利要求书所描述的范围内，本领域技术人员不经创造性劳动即可做出的各种修改和变形仍属本专利的保护范围。
Claims (6)
1.一种盘盘摩擦副润滑性能试验台，其特征在于：包括机架、加载定位组件和用于容置试件的液池；
所述加载定位组件包括第一竖直滑移块和第二竖直滑移块；所述第一竖直滑移块滑动定位于机架上方；所述第一竖直滑移块的竖直板上固定旋转电机；所述旋转电机通过旋转轴与玻璃摩擦盘连接，玻璃摩擦盘下表面嵌设无线液膜压力传感器；所述第二竖直滑移块滑动定位于机架底部的内壁上，第二竖直滑移块的横向板上安装试件轴压力传感器；
所述液池边端嵌设一测厚仪支架，测厚仪支架边端固定激光测厚仪；所述液池内壁呈阶梯状，液池内壁的顶部和底部均开设一环形斜槽，位于顶部的环形斜槽与注液口连通，底部环形斜槽与出液口连通；两个环形斜槽之间从上至下至少分布三个用于容置试件的台阶；所述试件的上表面与玻璃摩擦盘接触，试件底部固定于支撑盘顶端；所述支撑盘底部套设扭矩传感器，扭矩传感器底部依次与过渡连接块、试件轴压力传感器和横向板连接；
所述测厚仪支架通过螺钉固定于液池边端，并通过第一螺栓调节测厚仪支架悬臂伸入液池长度；所述激光测厚仪通过第二螺栓固定于测厚仪支架边端；
所述玻璃摩擦盘底部开孔，孔内嵌设一无线液膜压力传感器；所述无线液膜压力传感器和玻璃摩擦盘下表面平齐；
所述试件中部开设通孔；位于试件底部的支撑盘开设便于润滑液流动的镂空状；
两个所述环形斜槽之间从上至下分布三个用于容置试件的台阶，三个台阶呈环形状，且环形状的三个台阶直径从上至下依次减小。
2.根据权利要求1所述的盘盘摩擦副润滑性能试验台，其特征在于：所述第一竖直滑移块上设有伺服电机，第二竖直滑移块上设有加载电机；所述伺服电机和加载电机均通过丝杠和丝杠螺母的配合分别固定于第一竖直滑移块和第二竖直滑移块上。
3.根据权利要求1所述的盘盘摩擦副润滑性能试验台，其特征在于：所述第一竖直滑移块和第二竖直滑移块上均嵌设有燕尾槽；所述燕尾槽固定于机架上的滑轨内。
4.根据权利要求1所述的盘盘摩擦副润滑性能试验台，其特征在于：所述支撑盘与机架连接部位装有密封圈。
5.根据权利要求1所述的盘盘摩擦副润滑性能试验台，其特征在于：所述试件轴压力传感器、激光测厚仪、无线液膜压力传感器和扭矩传感器均与外部计算机连接。
6.根据权利要求1所述的盘盘摩擦副润滑性能试验台，其特征在于：所述液池边端至少设置一个测厚仪支架。
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