CN110608964A - 一种摩擦副磨损试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种摩擦副磨损试验装置，包括底座，底座上设有油缸、电机和气缸，电机和气缸对称设置在油缸两侧，电机包括输出轴承，输出轴承上设有待测齿轮，待测齿轮上设有待测垫片，气缸包括气缸顶出轴，气缸顶出轴上设有待测壳体，油缸壁上对称有输出轴承固定支架和气缸顶出轴固定支架，输出轴承穿过输出轴承固定支架，气缸顶出轴穿过气缸顶出轴固定支架，待测齿轮、待测垫片、待测壳体依次在油缸内紧靠，输出轴承、待测齿轮、待测垫片、待测壳体与气缸顶出轴均同轴布置。本发明的优点在于，其实现了差速器壳体‑垫片‑齿轮三个零件之间两两互磨的磨损试验，其利用气缸实施轴向加载方式，可实现三个零件全接触式的摩擦磨损试验。

Description

一种摩擦副磨损试验装置

技术领域

本发明涉及磨损试验机技术领域，具体地指用于汽车驱动桥差速器摩擦副试验的一种摩擦副磨损试验装置。

背景技术

车辆差速器分为轮间差速器和轴间差速器两种：轮间差速器是把分别连着左右车轮的两个传动半轴连起来，通过齿轮组的特殊设计，实现左右车轮不同速度旋转，最终达到车辆顺利转弯目的；轴间差速器是把两根驱动桥连起来，实现两根桥之间以不同速度旋转的目的。差速器壳体和齿轮之间装有垫片，起到减小壳体和齿轮之间的相对转速从而降低摩擦副的磨损量的作用。

目前，商用车因差速器中壳体－垫片－齿轮摩擦副磨损失效引起车辆故障，导致高额售后索赔成为一个比较突出的问题。虽有差速器总成台架试验装置，但其仅是一种通过性验证试验，考核的是差速器总成系统性能，且周期长、费用高。

此外，如图4和图5，市场上通用的评价材料或零件磨损性能的试验装置主要有销盘式、环块式，或者是这两种方式的改进。所有这些试验装置均只能考查两个对磨件的磨损情况，对于差速器壳体－垫片－齿轮三个零件间的互磨则无法试验，不能同时得到这三个零件的磨损量，且由于试验条件与实际工况差异很大，试验数据价值不高。

因此，自主开发一种能全面考核“壳体－垫片－齿轮”摩擦副磨损性能的专用试验装置就显得尤为重要。

专利申请号为201620207398.0的实用新型公开了一种能够进行转动试验的摩擦磨损试验机，其主要包括底座、固定在底座上的驱动机构和上夹具，所述的驱动机构包括依次相连的电机、减速机和传动轴，液体槽，其中，待试验的下试件为圆环形且固定安装于传动轴的输出端，液体槽内可装润滑油或其他液体所述的上夹具对应设于下试件的上方，待试验的上试件与装夹块固定相连，通过焊接方式连接，且装夹块固定于上夹具的卡槽内，通过上述装夹块的设置实现对不同形状的上试块进行更换，对不同形式摩擦副之间及不同接触状态下的磨损过程进行模拟。

此实用新型是通过传动轴的传动带动环状下试件进行转动，通过上夹具施加向下的作用力使上试块和下试块接触，液体槽内加入润滑液体，进行摩擦的磨损试验。此实用新型是在现有往复式直线运动摩擦磨损试验机的基础上进行改进得到的，能够模拟不同形式摩擦副在不同接触状态下的旋转滑动磨损过程，从而能够更好地反映沉没辊滑动轴承轴套与轴瓦之间的实际磨损工况。但其技术仅能检测一对摩擦副的磨损，无法进行差速器壳体－垫片－齿轮三个零件同时互磨试验。该试验机是针对滑动轴承轴套与轴瓦的磨损试验而专门设计制造的，因此只能完成两个零件对磨的试验。而且，其仅能检测非完全接触零件的磨损情况，这是由于试验载荷的施加方式和试验机结构决定的。其无加热装置，仅能进行常温下的摩擦磨损试验，而且，其更换试件较为麻烦。

发明内容

本发明的目的就是要解决上述问题，提供一种摩擦副磨损试验装置，其结合垫片摩擦副的实际工况，用于开展差速器摩擦副磨损试验及性能评价，并基于磨损试验数据找到提升差速器性能的方法。

为实现上述目的，本发明所设计的一种摩擦副磨损试验装置，包括底座，所述底座上设有油缸、电机和气缸，所述电机和气缸对称设置在油缸两侧，所述电机包括输出轴承，所述输出轴承上设有待测齿轮，所述待测齿轮上设有待测垫片，所述气缸包括气缸顶出轴，所述气缸顶出轴上设有待测壳体，所述油缸壁上对称有输出轴承固定支架和气缸顶出轴固定支架，所述输出轴承穿过输出轴承固定支架，所述气缸顶出轴穿过气缸顶出轴固定支架，所述待测齿轮、待测垫片、待测壳体依次在油缸内紧靠，所述输出轴承、待测齿轮、待测垫片、待测壳体与气缸顶出轴均同轴布置。

进一步地，所述油缸内设有齿轮油，所述油缸底部设有排油阀，所述油缸内还设有加热装置。这样，在使用时，可以采用不同型号的齿轮润滑油，模拟不同润滑状态的磨损试验。

进一步地，所述电机上还设有夹紧联轴器，所述输出轴承穿过夹紧联轴器与电机连接。这样，使输出轴承的狭缝收缩、轴心紧紧锁住，固定和拆卸比较方便，不会造成输出轴承的损坏，同时无回转间隙。

更进一步地，所述底座上设有电机支架和气缸支架，所述电机通过电机支架固定在底座上，所述气缸通过气缸支架固定在底座上。这样，可以通过调节电机支架和气缸支架，简单方便地调整输出轴承和气缸顶出轴，使其同轴布置。

进一步地，所述输出轴承固定支架和气缸顶出轴固定支架均通过螺栓与油缸壁固定。这样，能将轴承固定支架和气缸顶出轴固定支架稳固地安装在油缸壁上，还能起到密封作用。

作为优选项，所述底座上设有总框架，所述电机支架和气缸支架均设置在总框架上。这样的结构，保证整个装置在使用时更加稳固，增强了装置的稳定性。

作为优选项，所述电机上连接有控制其开关、计时、调速的控制器，所述控制器设置在总框架内。这样的结构，方便操作人员在实际使用时操作，实时控制电机。

作为优选项，所述气缸上连接有控制其气缸顶出轴的顶出轴调节器，所述顶出轴调节器设置在总框架内。这样的结构，方便操作人员在实际使用时操作，实时控制气缸顶出轴。

作为优选项，所述加热装置上连接有控制其温度的温度调节器，所述温度调节器设置在总框架内。这样的结构，方便操作人员在实际使用时操作，实时控制齿轮油温度。

作为优选项，所述气缸上连接有控制其压力的压力调节器，所述压力调节器设置在总框架内。这样的结构，方便操作人员在实际使用时操作，实时控制气缸压力。

本发明的优点在于，其实现了差速器壳体-垫片-齿轮三个零件之间两两互磨的磨损试验，其利用气缸实施轴向加载方式，可实现三个零件全接触式的摩擦磨损试验。三个试验零件中齿轮和垫片均为现生产成品零件，而壳体件的材料和加工工艺则与实际零件一致，试验数据更贴近于实际使用工况。齿轮和壳体件内孔均开有键槽，装卸方便。加热和温度控制装置可以模拟差速器壳体－垫片－齿轮在不同温度下的磨损状况，更符合实际工况。

附图说明

图1为本发明的内部结构示意图；

图2为本发明的使用状态示意图；

图3为待测齿轮、待测垫片、待测壳体在使用时的位置关系示意图；

图4为背景技术中介绍的销盘式试验装置示意图；

图5为背景技术中介绍的环块式试验装置示意图。

图中：底座1(其中：电机支架1.1、气缸支架1.2)、油缸2(其中：输出轴承固定支架2.1、气缸顶出轴固定支架2.2、齿轮油2.3、排油阀2.4)、电机3(其中：输出轴承3.1、夹紧联轴器3.2)、气缸4(其中：气缸顶出轴4.1)、待测齿轮5、待测垫片6、待测壳体7、加热装置8、螺栓9、总框架10、控制器11、顶出轴调节器12、温度调节器13、压力调节器14。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细描述：

如图1～3所示的一种摩擦副磨损试验装置，包括底座1，所述底座1上设有油缸2、电机3和气缸4，所述电机3和气缸4对称设置在油缸2两侧，所述电机3包括输出轴承3.1，所述输出轴承3.1上设有待测齿轮5，所述待测齿轮5上设有待测垫片6，所述气缸4包括气缸顶出轴4.1，所述气缸顶出轴4.1上设有待测壳体7，所述油缸2壁上对称有输出轴承固定支架2.1和气缸顶出轴固定支架2.2，所述输出轴承3.1穿过输出轴承固定支架2.1，所述气缸顶出轴4.1穿过气缸顶出轴固定支架2.2，所述待测齿轮5、待测垫片6、待测壳体7依次在油缸2内紧靠，所述输出轴承3.1、待测齿轮5、待测垫片6、待测壳体7与气缸顶出轴4.1均同轴布置。所述油缸2内设有齿轮油2.3，所述油缸2底部设有排油阀2.4，所述油缸2内还设有加热装置8。所述电机3上还设有夹紧联轴器3.2，所述输出轴承3.1穿过夹紧联轴器3.2与电机3连接。所述底座1上设有电机支架1.1和气缸支架1.2，所述电机3通过电机支架1.1固定在底座1上，所述气缸4通过气缸支架1.2固定在底座1上。所述输出轴承固定支架2.1和气缸顶出轴固定支架2.2均通过螺栓9与油缸2壁固定。所述底座1上设有总框架10，所述电机支架1.1和气缸支架1.2均设置在总框架10上。所述电机3上连接有控制其开关、计时、调速的控制器11，所述控制器11设置在总框架10内。所述气缸4上连接有控制其气缸顶出轴4.1的顶出轴调节器12，所述顶出轴调节器12设置在总框架10内。所述加热装置8上连接有控制其温度的温度调节器13，所述温度调节器13设置在总框架10内。所述气缸4上连接有控制其压力的压力调节器14，所述压力调节器14设置在总框架10内。

本发明在实际使用时：

电机3提供可调速旋转动力，用以模拟差速器中待测齿轮5的转动。输出轴固定支架2.1和气缸顶出轴固定支架2.2不仅起到密封作用，避免齿轮油2.3外泄，而且和总框架10一起保证气缸顶出轴4.1和输出轴承3.1的同轴度，防止出现偏磨，提高试验精度。气缸4则提供轴向推力，用于模拟差速器中待测齿轮5、待测垫片6、待测壳体7之间的压力。待测齿轮5、待测垫片6均为现生产成品零件，待测壳体7的材料和加工工艺与实际零件一致，但结构进行了简化。待测齿轮5能绕轴旋转，待测壳体7试件仅做水平移动。油缸2内可以装置不同型号的齿轮油2.3，模拟不同润滑状态的磨损试验。温度温度调节器13和加热装置8可以控制齿轮油2.3的油温，以考核温度对磨损的影响。待测壳体7与现生产壳体是同炉浇注毛坯加工，其组织、硬度、结合面尺寸与现生产壳体一致。待测齿轮5为现生产零件，润滑油型号为实际装车所用型号。

待测齿轮5、待测垫片6、待测壳体7通过气缸4的推力作用使它们紧密贴合在一起，并保持一定的同轴度，其下部浸入装车所用的齿轮油2.3，待测齿轮5旋转搅动齿轮油2.3液产生润滑效果。

试验时，将待测齿轮5通过键槽装于电机3的输出轴承3.1上，将待测壳体7通过键槽安装于与气缸4连接的气缸顶出轴4.1上，接着装上待测垫片6，然后打开顶出轴调节器12，使气缸4推动待测壳体7水平移动，最终将待测垫片6夹紧在待测齿轮5和待测壳体7之间，最后启动电机3，其带动待测齿轮5绕轴旋转，此时计时的控制器11也同时启动，开始进行磨损试验。控制器11还可以用于调整电机3的转速，满足试验所需。齿轮油2.3的位置接近旋转轴中心线，待测齿轮5转动时搅动齿轮油，以实现对待测齿轮5、待测垫片6、待测壳体7的润滑。

最后，应当指出，以上实施例仅是本发明较有代表性的例子。显然，本发明不限于上述实施例，还可以有许多变形。凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应认为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种摩擦副磨损试验装置，其特征在于：包括底座(1)，所述底座(1)上设有油缸(2)、电机(3)和气缸(4)，所述电机(3)和气缸(4)对称设置在油缸(2)两侧，

所述电机(3)包括输出轴承(3.1)，所述输出轴承(3.1)上设有待测齿轮(5)，所述待测齿轮(5)上设有待测垫片(6)，

所述气缸(4)包括气缸顶出轴(4.1)，所述气缸顶出轴(4.1)上设有待测壳体(7)，

所述油缸(2)壁上对称有输出轴承固定支架(2.1)和气缸顶出轴固定支架(2.2)，所述输出轴承(3.1)穿过输出轴承固定支架(2.1)，所述气缸顶出轴(4.1)穿过气缸顶出轴固定支架(2.2)，

所述待测齿轮(5)、待测垫片(6)、待测壳体(7)依次在油缸(2)内紧靠，所述输出轴承(3.1)、待测齿轮(5)、待测垫片(6)、待测壳体(7)与气缸顶出轴(4.1)均同轴布置。

2.根据权利要求1所述的一种摩擦副磨损试验装置，其特征在于：所述油缸(2)内设有齿轮油(2.3)，所述油缸(2)底部设有排油阀(2.4)，所述油缸(2)内还设有加热装置(8)。

3.根据权利要求2所述的一种摩擦副磨损试验装置，其特征在于：所述电机(3)上还设有夹紧联轴器(3.2)，所述输出轴承(3.1)穿过夹紧联轴器(3.2)与电机(3)连接。

4.根据权利要求1～3中任意一项所述的一种摩擦副磨损试验装置，其特征在于：所述底座(1)上设有电机支架(1.1)和气缸支架(1.2)，所述电机(3)通过电机支架(1.1)固定在底座(1)上，所述气缸(4)通过气缸支架(1.2)固定在底座(1)上。

5.根据权利要求4所述的一种摩擦副磨损试验装置，其特征在于：所述输出轴承固定支架(2.1)和气缸顶出轴固定支架(2.2)均通过螺栓(9)与油缸(2)壁固定。

6.根据权利要求5所述的一种摩擦副磨损试验装置，其特征在于：所述底座(1)上设有总框架(10)，所述电机支架(1.1)和气缸支架(1.2)均设置在总框架(10)上。

7.根据权利要求6所述的一种摩擦副磨损试验装置，其特征在于：所述电机(3)上连接有控制其开关、计时、调速的控制器(11)，所述控制器(11)设置在总框架(10)内。

8.根据权利要求7所述的一种摩擦副磨损试验装置，其特征在于：所述气缸(4)上连接有控制其气缸顶出轴(4.1)的顶出轴调节器(12)，所述顶出轴调节器(12)设置在总框架(10)内。

9.根据权利要求2所述的一种摩擦副磨损试验装置，其特征在于：所述加热装置(8)上连接有控制其温度的温度调节器(13)，所述温度调节器(13)设置在总框架(10)内。

10.根据权利要求9所述的一种摩擦副磨损试验装置，其特征在于：所述气缸(4)上连接有控制其压力的压力调节器(14)，所述压力调节器(14)设置在总框架(10)内。