CN110320124A - 一种往复式腐蚀微动磨损试验机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种往复式腐蚀微动磨损试验机，包括底板、盐雾箱、竖向加载装置和横向移动装置，盐雾箱下端开口，底板固定密封连接在盐雾箱下端，底板中部固定连接有支撑块，支撑块上安装有水平直线导轨，水平直线导轨上连接有横向移动装置和下夹具，竖向加载装置下端依次安装有压力传感器和与下夹具正对的上夹具，竖向加载装置活动密封穿过盐雾箱顶部，横向移动装置活动密封穿过盐雾箱侧壁，盐雾箱后侧设置有连接盐雾器的盐雾发生口，底板固定连接在底座上。本发明能够实现独立的微动磨损试验和盐雾状态下的腐蚀微动磨损试验，操作方便，微动精度高，载荷平稳，能实时显示磨损系数，更好的反应实际工况切向微动磨损特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种往复式腐蚀微动磨损试验机，属于摩擦磨损试验机技术领域。
背景技术
微动磨损是指发生在有极小位移幅度的接触面间的摩擦运动，一般位移幅度在微米量级范围内，疲劳载荷、机械振动、电磁振动或热循环等近似静止的工况条件下的摩擦即为微动摩擦，其运动具有隐蔽性，但其危害确是显而易见的，微动会引起材料接触表面破坏，产生裂纹，甚至导致整个系统的失效。相关研究机构的研究表明,全世界每年大约有30%-50%的能源以各种形式消耗在摩擦上,所导致的经济损失巨大,大约有80%的机械零件由于各种摩擦导致失效。由于在航空航天和海洋船舶使用过程中盐雾腐蚀磨损的损伤情况比较恶劣，如果加大腐蚀摩损机理方面的研究并且采取适当的措施,就可以大大节约能源资源的消耗。因此腐蚀摩擦磨损试验的研究对于揭示腐蚀摩擦磨损现象本质,正确地评价各种因素对材料腐蚀摩擦磨损性能的影响有重要的指导作用。腐蚀摩擦磨损试验机可以较为贴近地模拟实际工况环境,对于探索和验证实际工程机械当中的腐蚀摩擦磨损机理及其影响因素,从而采取适当的措施来减缓摩擦磨损、增强材料的耐腐蚀性能具有重大意义。
中国专利（公告号CN201689023U）公开的“一种小位移往复式滚动摩擦磨损试验机”是采用液压伺服系统作为微动的驱动源，这种驱动方式优点是驱动力大、振幅和频率变化范围广。但其精度低、技术复杂、液压系统易漏油、设备体积大，不能应用于高精度小试样小载荷的加载。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种往复式腐蚀微动磨损试验机，以解决上述现有技术中存在的问题。
本发明采取的技术方案为：一种往复式腐蚀微动磨损试验机，包括底板、盐雾箱、竖向加载装置和横向移动装置，盐雾箱下端开口，底板固定密封连接在盐雾箱下端，底板中部固定连接有支撑块，支撑块上安装有水平直线导轨，水平直线导轨上连接有横向移动装置和下夹具，竖向加载装置下端依次安装有压力传感器和与下夹具正对的上夹具，竖向加载装置活动密封穿过盐雾箱顶部，横向移动装置活动密封穿过盐雾箱侧壁，盐雾箱后侧设置有连接盐雾器的盐雾发生口和安装有盐雾湿度传感器，底板固定连接在底座上。
优选的，上述竖向加载装置包括砝码盒和加载杆，砝码盒固定连接在加载杆上端，加载杆侧面固定连接在竖向直线导轨上，竖向直线轴承固定连接拉压力传感器一端，拉压力传感器另一端固定连接在转接件上，转接件固定连接在支撑架上，支撑架固定连接在底座上，加载杆与盐雾箱（加载杆插入盐雾箱上侧壁通孔处）间保持间隙。
优选的，上述加载杆外侧段通过圆形伸缩套连接到盐雾箱外侧面上。
优选的，上述横向移动装置包括驱动板、驱动杆、直线轴承座和曲柄滑块机构和驱动电机，驱动板为卧式L型结构，折弯端固定连接驱动杆一端，驱动杆通过直线轴承座连接到支撑板上，驱动杆另一端通过曲柄滑块机构连接到驱动电机的电机轴，驱动电机固定连接在支撑板上，支撑板固定连接在垫块上。
优选的，上述支撑板上安装有非接触式位移传感器，非接触式位移传感器正对驱动板的折弯端。
优选的，上述盐雾箱前侧密封安装有箱门，箱门下端铰接在盐雾箱上，上端盖合后中部采用快速装夹钳紧固，快速装夹钳安装在盐雾箱上。
优选的，上述驱动板外侧段通过矩形伸缩套连接到盐雾箱外侧面上。
优选的，上述下夹具为板状结构，上表面中部设置有放置条形试样的凹槽，凹槽侧面设置有锁紧试样的螺柱。
优选的，上述上夹具为台阶轴结构，上夹具的上侧台阶插入到加载杆下端内部，压力传感器套在上夹具的上侧台阶上，两端面分别抵靠加载杆下端端面和上侧台阶下端面，上夹具内部长度设置通孔，通孔下端面处设置球形面，球形面处放置磨球，采用螺钉从通孔上端插入锁紧磨球。
本发明的有益效果：与现有技术相比，本发明效果如下：
（1）本发明在盐雾箱上侧和右侧分别安装竖向加载装置和横向移动装置，将试样进行加载和移动，能够实现独立的微动磨损试验和盐雾状态下的腐蚀微动磨损试验，操作方便，微动精度高，载荷平稳，载荷、来回移动频率（采用控制电机的转速来控制频率）可调，能实时显示磨损系数，更好的反应实际工况切向微动磨损特点，应用范围广泛，可作为微动磨损研究的可靠试验设备；
（2）本发明的竖向加载装置加载方便，并能够实时监测加载受力大小，通过放置不同重量的砝码，从而适应不同的加载力下摩擦磨损试验，并加装拉压力传感器到加载力一侧，能够实时监测摩擦力大小，测量数据更稳定可靠，误差小，避免驱动电机导致的振动影响，采用竖向直线轴承，导向性高，加载受力均衡；
（3）横向移动装置导向精度高，驱动电机旋转驱动驱动板横向移动，移动方便快捷，反应快速灵敏；
（4）采用非接触式的位移传感器，能够实时监测微动位移变化，并通过拉压力传感器，能够监测到试样移动方向的摩擦推拉力。
附图说明
图1为本发明立体结构示意图；
图2为图1的正视图；
图3为磨损试验机的等轴测视图；
图4为上夹具连接处结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图及具体的实施例对本发明进行进一步介绍。
实施例1：如图1-图4所示，一种往复式腐蚀微动磨损试验机，包括底板20、盐雾箱16、竖向加载装置和横向移动装置，盐雾箱16下端开口，底板20固定密封连接在盐雾箱16下端，底板1中部固定连接有支撑块3，支撑块3上固定连接有水平直线导轨4的导轨条，水平直线导轨4的滑块连接有横向移动装置和下夹具5，竖向加载装置下端依次安装有压力传感器8和与下夹具5正对的上夹具7，竖向加载装置活动密封穿过盐雾箱16顶部，横向移动装置活动密封穿过盐雾箱16侧壁，盐雾箱16后侧设置有连接盐雾器的盐雾发生口14和安装有盐雾湿度传感器6，底板20固定连接在底座1上。
优选的，上述竖向加载装置包括砝码盒13和加载杆9，砝码盒13固定连接在加载杆9上端，加载杆9侧面固定连接在竖向直线导轨11上的导轨条，竖向直线轴承11的滑块固定连接拉压力传感器11一端，拉压力传感器11另一端固定连接在转接件10上，转接件10固定连接在支撑架2上，支撑架2固定连接在底座1上，加载杆9与盐雾箱16（加载杆插入盐雾箱上侧壁通孔处）间保持间隙，便于拉压力测量摩擦力大小。
优选的，上述加载杆9外侧段通过圆形伸缩套15连接到盐雾箱16外侧面上，能够实现加载杆和盐雾箱间的密封，避免防止盐雾对其他组件的腐蚀以及稳定内部盐雾浓度。
优选的，上述横向移动装置包括驱动板18、驱动杆22、直线轴承座27和曲柄滑块机构26和驱动电机24，驱动板18为卧式L型结构，折弯端固定连接驱动杆22一端，驱动杆22通过直线轴承座27连接到支撑板28上，驱动杆22另一端通过曲柄滑块机构26连接到驱动电机24的电机轴，驱动电机24固定连接在支撑板28上，支撑板28固定连接在垫块25上，曲柄滑块机构将驱动电机的电机轴的旋转运动转换为驱动杆的直线运动，从而实现驱动板往复运动，实现往复式腐蚀微动磨损试验。
优选的，上述支撑板29上安装有非接触式位移传感器23，非接触式位移传感器23正对驱动板18的折弯端，非接触式位移传感器23采用激光位移传感器，激光位移传感器的反射端安装在驱动板18上，用来采集位移数据。
优选的，上述盐雾箱16前侧密封安装有箱门19，箱门19下端铰接在盐雾箱16上，上端盖合后中部采用快速装夹钳17紧固，快速装夹钳17安装在盐雾箱16上，箱门19与盐雾箱16间设置密封胶垫，能够快速实现箱门的密封固定。
优选的，上述驱动板18外侧段通过矩形伸缩套21连接到盐雾箱16外侧面上，能够实现驱动板和盐雾箱间的密封，避免防止盐雾对其他组件的腐蚀以及稳定内部盐雾浓度。
拉压力传感器11、压力传感器8，位移传感器23和盐雾湿度传感器6连接到数据采集终端，数据采集终端连接到上位机。
盐雾箱16采用耐腐蚀比较强的亚克力板，内部上夹具7、下夹具5、加载杆9表面设置耐腐蚀涂层。
优选的，上述下夹具5为板状结构，上表面中部设置有放置条形试样的凹槽，凹槽侧面设置有锁紧试样的螺柱32。
优选的，上述上夹具7为台阶轴结构，如图4所示，上夹具7的上侧台阶插入到加载杆9下端内部，压力传感器8套在上夹具7的上侧台阶上，两端面分别抵靠加载杆9下端端面和上侧台阶下端面，上夹具7内部长度设置通孔，通孔下端面处设置球形面（与磨球球径相等），球形面处放置磨球30，采用锁紧螺钉29从通孔上端插入锁紧磨球30，锁紧螺钉29下端设置台阶台，台阶台下端面设置有磨球30球径相等的球形凹槽，上夹具7与加载杆9下端内孔间隙配合。
上夹具7设计为磨球专用夹具，通过锁紧螺钉和上部的压力传感器8连接在一起，压力传感器8抵靠在上夹具7和加载杆9间，顶部的砝码盒的载荷通过加载杆9传递到钢制的磨球30上，并通过压力传感器中读出数据；下夹具5采用螺柱32和凹槽的夹紧方式锁紧试样31，驱动板通过螺栓和底部的直线导轨的滑块连接在一起，驱动板外部与通过螺钉与曲柄滑块机构26连接的驱动杆连接，曲柄滑块机构26另一端与驱动电机24连接在一起，支撑板上安装有激光位移传感器，激光位移传感器的反射端安装在驱动板18上，用来采集位移数据，盐雾接入口14接入盐雾器，通过盐雾湿度传感器6测量反馈盐雾浓度变化，加载杆9与盐雾箱16处通过圆柱密封伸缩套15进行密封，采用矩形弹性伸缩套21对驱动板和盐雾箱16进行密封，盐雾箱16箱体底部采用盐雾箱底板20与盐雾箱16密封，采用快速装夹钳17与箱盖19的结合并加密封圈对箱体进行密封。
本发明采用伺服的驱动电机作为动力源，该设备转速控制方便、精度高、频率可调,信号由控制系统计算机程序控制,可实现多种信号驱动（正弦波、三角波和矩形波等）；采用高精度线性轴承作为滑动装置，减少往复行程中的摩擦阻力，提高实验的准确性，为腐蚀微动磨损的研究提供了一种可靠的实验设备。
一种往复式腐蚀微动磨损试验机，具体的实验方法如下:实验前将实验的烟雾箱和底板用螺钉安装在一起，同时在上夹具中装入对磨球，在下夹具中装入待测试的样品，通过旋转下夹具侧边的螺柱对于试样进行紧固，对磨球通过上夹具旋转进行夹紧安装，当装完磨球和试样后，将箱门用快速装夹钳进行密封，通过盐雾发生口接入盐雾器，并装有盐雾湿度传感器，实验的时候通过盐雾发生口对整个实验机里面的盐雾浓度进行调节，当达到设定浓度时，接通电源，通过控制伺服电机的转速来控制整个实验及往复运动的频率，通过曲柄滑块机构将旋转运动转变成往复运动，并且有驱动板来带动试样进行水平移动，本实验机通过砝码加载，通过选取合适的砝码加载到顶部的砝码盒上，砝码盒的重量通过加载杆传递到对磨球上，从而实现对其特定工况的模拟，通过砝码和安装的拉压力传感器来测量进行往复运动的时候摩擦力的大小，通过上夹具上侧的压力传感器来直接的测量加载力的大小，通过盐雾湿度传感器来测量盐雾浓度的大小，通过激光位移传感器来测量驱动板往复运动幅度的大小，采集的数据包括加载力、位移和摩擦力 ，这些数据通过数据采集卡实时采集，发送给电脑做下一步数据处理。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内，因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (9)
1.一种往复式腐蚀微动磨损试验机，其特征在于：包括底板（20）、盐雾箱（16）、竖向加载装置和横向移动装置，盐雾箱（16）下端开口，底板（20）固定密封连接在盐雾箱（16）下端，底板（1）中部固定连接有支撑块（3），支撑块（3）上安装有水平直线导轨（4），水平直线导轨（4）上连接有横向移动装置和下夹具（5），竖向加载装置下端依次安装有压力传感器（8）和与下夹具（5）正对的上夹具（7），竖向加载装置活动密封穿过盐雾箱（16）顶部，横向移动装置活动密封穿过盐雾箱（16）侧壁，盐雾箱（16）后侧设置有连接盐雾器的盐雾发生口（14）和安装有盐雾湿度传感器（6），底板（20）固定连接在底座（1）上。
2.根据权利要求1所述的一种往复式腐蚀微动磨损试验机，其特征在于：竖向加载装置包括砝码盒（13）和加载杆（9），砝码盒（13）固定连接在加载杆（9）上端，加载杆（9）侧面固定连接在竖向直线导轨（11）上，竖向直线轴承（11）固定连接拉压力传感器（11）一端，拉压力传感器（11）另一端固定连接在转接件（10）上，转接件（10）固定连接在支撑架（2）上，支撑架（2）固定连接在底座（1）上，加载杆9与盐雾箱16间保持间隙。
3.根据权利要求2所述的一种往复式腐蚀微动磨损试验机，其特征在于：加载杆（9）外侧段通过圆形伸缩套（15）连接到盐雾箱（16）外侧面上。
4.根据权利要求1所述的一种往复式腐蚀微动磨损试验机，其特征在于：横向移动装置包括驱动板（18）、驱动杆（22）、直线轴承座（27）、曲柄滑块机构（26）和驱动电机（24），驱动板（18）为卧式L型结构，折弯端固定连接驱动杆（22）一端，驱动杆（22）通过直线轴承座（27）连接到支撑板（28）上，驱动杆（22）另一端通过曲柄滑块机构（26）连接到驱动电机（24）的电机轴，驱动电机（24）固定连接在支撑板（28）上，支撑板（28）固定连接在垫块（25）上。
5.根据权利要求4所述的一种往复式腐蚀微动磨损试验机，其特征在于：支撑板（29）上安装有非接触式位移传感器（23），非接触式位移传感器（23）正对驱动板（18）的折弯端。
6.根据权利要求4所述的一种往复式腐蚀微动磨损试验机，其特征在于：盐雾箱（16）前侧密封安装有箱门（19），箱门（19）下端铰接在盐雾箱（16）上，上端盖合后中部采用快速装夹钳（17）紧固，快速装夹钳（17）安装在盐雾箱（16）上。
7.根据权利要求4所述的一种往复式腐蚀微动磨损试验机，其特征在于：驱动板（18）外侧段通过矩形伸缩套（21）连接到盐雾箱（16）外侧面上。
8.根据权利要求1所述的一种往复式腐蚀微动磨损试验机，其特征在于：下夹具（5）为板状结构，上表面中部设置有放置条形试样的凹槽，凹槽侧面设置有锁紧试样的螺柱（32）。
9.根据权利要求1所述的一种往复式腐蚀微动磨损试验机，其特征在于：上夹具（7）为台阶轴结构，上夹具（7）的上侧台阶插入到加载杆（9）下端内部，压力传感器（8）套在上夹具（7）的上侧台阶上，两端面分别抵靠加载杆（9）下端端面和上侧台阶下端面，上夹具（7）内部长度设置通孔，通孔下端面处设置球形面，球形面处放置磨球（30），采用锁紧螺钉（29）从通孔上端插入锁紧磨球（30）。
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