CN110631942B - 具有微量润滑系统的高温高压环境模拟的摩擦磨损试验机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有微量润滑系统的高温高压环境模拟的摩擦磨损试验机，包括试验机壳体和微量润滑系统，试验机壳体上设置有试验腔体，试验腔体内设置有摩擦磨损模块和加热模块，试验腔体还设置有密封门，微量润滑系统包括可调式润滑剂供给管路和可调式气体供给管路，可调式润滑剂供给管路和可调式气体供给管路通过油气混合器与喷头相连，喷头设置在试验腔体内，可调式气体供给管路通过气动频率发生器为可调式润滑剂供给管路提供动力，可调式气体供给管路上设置有空气增压泵。能够很好的模拟高温高压的环境，进行微量润滑条件下的材料摩擦磨损机理的研究，也可研究微量润滑在不同温度和压力状态下的润滑机理。

Description

具有微量润滑系统的高温高压环境模拟的摩擦磨损试验机

技术领域

本发明涉及摩擦磨损试验机技术领域，尤其涉及一种具有微量润滑系统的高温高压环境模拟的摩擦磨损试验机。

背景技术

摩擦磨损试验机主要用于各种金属、非金属材料及涂层的磨损性能研究，也用于润滑油和润滑脂的润滑性能测试，尤其适用中、高挡汽车齿轮油抗擦伤性能的评定。

目前摩擦磨损试验机主要利用润滑油、润滑脂等传统方式进行润滑，润滑剂使用量大，缺乏微量润滑的润滑方式。特别是研究在微量润滑系统下的高温高压环境中材料摩擦磨损机理和微量润滑机理非常重要。所示设计一种具有微量润滑系统的高温高压环境模拟的摩擦磨损试验机是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明旨在提供一种具有微量润滑系统的高温高压环境模拟的摩擦磨损试验机，很好的解决了上述问题，能够很好的模拟高温高压的环境，进行微量润滑条件下的材料摩擦磨损机理的研究，也可研究微量润滑在不同温度和压力状态下的润滑机理。

本发明的技术方案是一种具有微量润滑系统的高温高压环境模拟的摩擦磨损试验机，包括试验机壳体和微量润滑系统，所述试验机壳体上设置有试验腔体，所述试验腔体内设置有摩擦磨损模块和加热模块，所述试验腔体还设置有密封门，所述微量润滑系统包括可调式润滑剂供给管路和可调式气体供给管路，所述可调式润滑剂供给管路和可调式气体供给管路通过油气混合器与喷头相连，所述喷头设置在试验腔体内，所述可调式气体供给管路通过气动频率发生器为可调式润滑剂供给管路提供动力，所述可调式气体供给管路上设置有空气增压泵。

虽然微量润滑技术具有切削液用量小、切削力低、防止黏结、延长刀具寿命、提高工件表面质量等优点，但是特定工况下，微量润滑技术也存在着一些问题，其中很重要的一点就是容易出现润滑不充分的现象，本发明既可模拟材料摩擦磨损机理在高温高压环境下的研究，同时也可以使微量润滑雾化效果得到改善，润滑更加充分。在摩擦磨损试验机中安装微量润滑系统，实现了摩擦磨损试验在微量润滑的状态下进行。而试验腔体这一密封腔体的设计，使微量润滑处于一个密闭的环境中，保证了微量润滑雾化程度等参数能够不受外界环境的影响，也能够使试验腔体内的高温高压环境能够得到长时间的维持。可调式润滑剂供给管路和可调式气体供给管路不但为试验腔体提供了微量润滑环境，还通过空气增压泵和加热模块的设计，使试验腔体的摩擦磨损试验处于一个高温高压的环境下。

进一步的，所述可调式气体供给管路包括依次通过管道连接的空气压缩机、气源处理器、二位二电磁通阀和分流阀，所述分流阀的第一通路与气动频率发生器连接，所述分流阀的第二通路通过减压阀和节流阀与油气混合器连接，所述空气增压泵安装在气源处理器和二位二电磁通阀和分流阀之间的管路上。采用一个空气压缩机，既提供压缩空气，又为可调式润滑剂供给管路提供了动力，减少了动力源，节省了生产成本，结构更加合理；且对气体提供管路同时设计减压阀和节流阀，既可以调节输出气体的压力，又可以调节输出气体的流量，做到了对输出气体的精细化调节。空气增压泵为可调式气体供给管路获得更高的压力提供了动力，进而使该压力通过可调式气体供给管路输送到试验腔体内。

进一步的，所述可调式润滑剂供给管路包括通过管路依次连接的油箱和气动泵，所述气动泵通过减压阀、节流阀与油气混合器连接，所述气动频率发生器与气动泵动力连接。气动频率发生器与气动泵连接，为可调式润滑剂供给管路提供了动力源，为润滑剂的输出提供了动力，且对润滑剂提供管路同时设计减压阀和节流阀，既可以调节输出润滑剂的压力，又可以调节输出润滑剂的流量，做到了对输出润滑剂的精细化调节。

进一步的，所述减压阀和节流阀后部分别连接有压力传感器和流量传感器。压力传感器和流量传感器便于操作人员对管路中压力和流量数据的掌握，进而根据需要进行调节。

进一步的，所述减压阀和节流阀分别为电控减压阀和电控节流阀。电控减压阀和电控节流阀的设计，提高了整个系统的自动化能力，便于电动控制，也为更加细化的调节提供了条件。

进一步的，所述摩擦磨损模块包括垂直设置的试块安装组件和试环安装组件，所述试块安装组件包括封闭式线性模组、驱动封闭式线性模组的伺服电机和安装在封闭式线性模组上的试块固定轴，所述试环安装组件包括试环固定轴和驱动试环固定轴旋转的伺服电机。试块安装组件和试环安装组件均处于试验腔体这个密封腔体中，避免了雾化润滑剂的飘散。当然为了实现试块的上下移动，也可以采用丝杆、液压伸缩缸等伸缩装置。

进一步的，所述试块固定轴与试环固定轴垂直设置，所述试块固定轴上安装有力传感器，所述试环固定轴上套设有密封圈。密封圈的设计，进一步保证了试环的旋转也处于密封的环境中。而力传感器的设计，使操作人员能够知道试块与试环接触的力度等参数。

进一步的，所述加热模块为电加热管。电加热管加热迅速安全可靠，同时无污染，保护了环境的安全。也可以采用燃气加热管等其他加热模块。

进一步的，所述试验腔体内设置有温度传感器和压力传感器。便于操作人员了解试验腔体内的温度和压力情况。试验腔体内还可以设置PM2.5传感器，PM2.5传感器的设计，使操作人员能够检测试验腔体内润滑剂的雾化程度等参数，便于根据该参数调整润滑剂和压缩气体之间的压力、流量、比例等参数，获得合适的微量润滑条件。虽然在高温高压环境下，可以提升润滑剂的效果，但是微量润滑剂在高温环境下也存在汽化的风险，本发明的压力传感器可以检测试验腔体内的压力，当试验腔体内的压力突然增大时，也可以帮助试验人员判别微量润滑剂是否汽化。如可以设定的实验压力为10MPa，在高温环境下如果润滑油汽化了，那么实验的环境压力应该就会增大，同时可以设定一个阀值，比如说大于实验设定压力的5％，压力传感器报警，并将信号反馈给加热模块部分，相应调低温度。

进一步的，所述喷头有两个，分别安装在试验腔体下部两侧。使雾化的润滑剂更加充分快捷的充满密封腔体中。

本发明的有益效果是：

1.本发明的摩擦磨损试验机具有微量润滑系统，通过微量润滑系统的可调式润滑剂供给管路和可调式气体供给管路，能够根据需要调节混合前气体和润滑剂的压力、流量等，从而控制微量润滑剂的雾化程度，实现微量润滑系统的智能控制；同时采用了气动频率发生器，即用可调式气体供给管路为可调式润滑剂供给管路提供动力，避免了多组动力源的使用，降低了设备成本，且结构紧凑，设计合理；

2.在微量润滑系统和试验腔体内分别设置了空气增压泵和加热模块，使试验腔体内具有了高压和高温的环境，能够很好的模拟高温高压的环境，进行微量润滑条件下的材料摩擦磨损机理的研究，也可研究微量润滑在不同温度和压力状态下的润滑机理。

附图说明

图1为本发明的一种实施例结构示意图；

图2为本发明的一种实施例内部结构示意图；

图3为本发明中微量润滑系统的一种实施例结构示意图；

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1-3所示，本发明提供了一种具有微量润滑系统的高温高压环境模拟的摩擦磨损试验机，包括试验机壳体1和微量润滑系统，所述试验机壳体1上设置有试验腔体2，所述试验腔体2内设置有摩擦磨损模块和加热模块3，所述试验腔体2还设置有密封门4，所述微量润滑系统包括可调式润滑剂供给管路和可调式气体供给管路，所述可调式润滑剂供给管路和可调式气体供给管路通过油气混合器与喷头相连，所述喷头设置在试验腔体2内，所述可调式气体供给管路通过气动频率发生器为可调式润滑剂供给管路提供动力，所述可调式气体供给管路上设置有空气增压泵B0。

可调式润滑剂供给管路和可调式气体供给管路，最后混合在油气混合器中，然后通过喷头喷入到试验腔体2内。可调式润滑剂供给管路和可调式气体供给管路可以有多条管路，对应多个喷头。下面详细介绍可调式润滑剂供给管路和可调式气体供给管路对应两个喷头的情况。

可调式气体供给管路包括通过管道依次连接的空气压缩机B1、气源处理器B2、空气增压泵B0、二位二电磁通阀B3和第一气体分流阀B4，第一气体分流阀B4的第一通路与气动频率发生器B5连接，第一气体分流阀B4的第二通路连接有第二气体分流阀B6，第二气体分流阀B6的第一通路通过管道依次连接第一气体电控减压阀B101、第一气体压力传感器B102、第一气体电控节流阀B103和第一气体流量传感器B104，然后连接第一油气混合器B10和第一喷头B11，而第二气体分流阀B6的第二通路通过管道依次连接第二气体电控减压阀B201、第二气体压力传感器B202、第二气体电控节流阀B203和第二气体流量传感器B204，然后连接第二油气混合器B20和第二喷头B21。

而可调式润滑剂供给管路包括通过管道依次连接的油箱7和气动泵9，气动泵B9与气动频率发生器B5动力连接，气动泵B9连接润滑剂分流阀B12，润滑剂分流阀B12的第一通路通过管道依次连接有第一润滑剂电控减压阀B301、第一润滑剂压力传感器B302、第一润滑剂电控节流阀B303和第一润滑剂流量传感器B304，然后连接第一油气混合器B10和第一喷头B11；润滑剂分流阀B12的第二通路通过管道依次连接有第二润滑剂电控减压阀B401、第二润滑剂压力传感器B402、第二润滑剂电控节流阀B403和第二润滑剂流量传感器B404，然后连接第二油气混合器B20和第二喷头B21。油箱B7和气动泵B9之间还设置有过滤器B8，对进入可调式润滑剂供给管路的润滑剂进行过滤处理。油箱B7内放置润滑剂，油箱B7上还设置有液位报警器B13。

实现了同一气源和同一润滑剂油箱分离出了两条可调式气体供给管路和可调式润滑剂供给管路，结构设计合理，润滑剂雾化程度调节更加快速可靠。

而摩擦磨损模块包括垂直设置的试块安装组件和试环安装组件，所述试块安装组件包括封闭式线性模组5、驱动封闭式线性模组5的伺服电机和安装在封闭式线性模组上的试块固定轴6，所述试环安装组件包括试环固定轴7和驱动试环固定轴7旋转的伺服电机。

所述试块固定轴6与试环固定轴7垂直设置，所述试块固定轴6上安装有力传感器8，所述试环固定轴7上套设有密封圈9。封闭式线性模组5和密封圈9将试块固定轴6与试环固定轴7密封在试验腔体2内，使试环和试块在试验时具有了封闭的环境。

所述加热模块3为发热管或电加热管，具有加热迅速快捷，无污染的特点。

所述试验腔体2内设置有温度传感器10和压力传感器11，通过温度传感器10和压力传感器11即可知道试验腔体2内的温度和压力情况，同时根据温度和压力信号的反馈，调节加热模块3和空气增压泵B0以及可调式润滑剂供给管路和可调式气体供给管路中的压力和流量，获得需要的微量润滑雾化程度和试验腔体内需要的温度和压力。

具体的试验机工作流程为：

1)将试验用的试块、试环分别安装在试块固定轴6及试环固定轴7上，关闭密封门4；

2)启动微量润滑系统，打开二位二通电磁阀，启动精密气动泵和空气增压泵，打开发热管；

3)根据可调式润滑剂供给管路和可调式气体供给管路中压力传感器和流量传感器反馈回的信号，调节电控减压阀和电控节流阀，使混合前气体和液体的压力、流量达到预设值；

4)启动驱动封闭式线性模组5的伺服电机，封闭式线性模组5带动试块压向试环；

5)根据力传感器8反馈的信号判断试块和试环的正向压力是否达到预设值；

6)正向压力达到预设值，启动驱动试环固定轴7旋转的伺服电机，伺服电机带动试环旋转，试块和试环产生摩擦，力传感器8记录摩擦力；

7)试环旋转时间达到预设时间，记录实验过程中气体压力及流量、液体压力及信号、试块试环正向压力及摩擦力、压力传感器及温度传感器信号；

8)关闭试验机。

可以根据实际试验内容，改变微量润滑的雾化程度、试验腔体内的温度和压力等，达到微量润滑条件下的材料摩擦磨损机理的研究，或微量润滑在不同温度和压力状态下的润滑机理的研究目的。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (6)

1.一种具有微量润滑系统的高温高压环境模拟的摩擦磨损试验机，其特征在于：包括试验机壳体和微量润滑系统；

所述试验机壳体上设置有试验腔体，所述试验腔体内设置有摩擦磨损模块、加热模块、温度传感器、压力传感器和PM2.5传感器，所述试验腔体还设置有密封门；

所述微量润滑系统包括可调式润滑剂供给管路和可调式气体供给管路，所述可调式润滑剂供给管路和可调式气体供给管路通过油气混合器与喷头相连，所述喷头设置在试验腔体内，所述可调式气体供给管路通过气动频率发生器为可调式润滑剂供给管路提供动力，所述可调式气体供给管路上设置有空气增压泵；所述可调式气体供给管路包括依次通过管道连接的空气压缩机、气源处理器、二位二通电磁阀和分流阀，所述分流阀的第一通路与气动频率发生器连接，所述分流阀的第二通路通过减压阀和节流阀与油气混合器连接，所述空气增压泵安装在气源处理器和二位二通电磁阀和分流阀之间的管路上；所述可调式润滑剂供给管路包括通过管路依次连接的油箱和气动泵，所述气动泵通过减压阀、节流阀与油气混合器连接，所述气动频率发生器与气动泵动力连接；所述减压阀和节流阀后部分别连接有压力传感器和流量传感器。

2.根据权利要求1所述的具有微量润滑系统的高温高压环境模拟的摩擦磨损试验机，其特征在于：所述减压阀和节流阀分别为电控减压阀和电控节流阀。

3.根据权利要求1所述的具有微量润滑系统的高温高压环境模拟的摩擦磨损试验机，其特征在于：所述摩擦磨损模块包括垂直设置的试块安装组件和试环安装组件，所述试块安装组件包括封闭式线性模组、驱动封闭式线性模组的伺服电机和安装在封闭式线性模组上的试块固定轴，所述试环安装组件包括试环固定轴和驱动试环固定轴旋转的伺服电机。

4.根据权利要求3所述的具有微量润滑系统的高温高压环境模拟的摩擦磨损试验机，其特征在于：所述试块固定轴与试环固定轴垂直设置，所述试块固定轴上安装有力传感器，所述试环固定轴上套设有密封圈。

5.根据权利要求1所述的具有微量润滑系统的高温高压环境模拟的摩擦磨损试验机，其特征在于：所述加热模块为电加热管。

6.根据权利要求1所述的具有微量润滑系统的高温高压环境模拟的摩擦磨损试验机，其特征在于：所述喷头有两个，分别安装在试验腔体下部两侧；此时，对应可调式润滑剂供给管路和可调式气体供给管路为：

可调式气体供给管路包括通过管道依次连接的空气压缩机、气源处理器、空气增压泵、二位二电磁通阀和第一气体分流阀，第一气体分流阀的第一通路与气动频率发生器连接，第一气体分流阀的第二通路连接有第二气体分流阀，第二气体分流阀的第一通路通过管道依次连接第一气体电控减压阀、第一气体压力传感器、第一气体电控节流阀和第一气体流量传感器，然后连接第一油气混合器和第一喷头，而第二气体分流阀的第二通路通过管道依次连接第二气体电控减压阀、第二气体压力传感器、第二气体电控节流阀和第二气体流量传感器，然后连接第二油气混合器和第二喷头；

可调式润滑剂供给管路包括通过管道依次连接的油箱和气动泵，气动泵B9与气动频率发生器动力连接，气动泵连接润滑剂分流阀，润滑剂分流阀的第一通路通过管道依次连接有第一润滑剂电控减压阀、第一润滑剂压力传感器、第一润滑剂电控节流阀和第一润滑剂流量传感器，然后连接第一油气混合器和第一喷头；润滑剂分流阀的第二通路通过管道依次连接有第二润滑剂电控减压阀、第二润滑剂压力传感器、第二润滑剂电控节流阀和第二润滑剂流量传感器，然后连接第二油气混合器和第二喷头。

Images