CN111413238B - 一种载流条件下摩擦磨损试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种载流条件下摩擦磨损试验装置，主要由电机、承压架、绝缘盘、绝缘定位销、直线导轨、试样夹具、圆柱销、实验圆盘、轴承、缓冲器、搭线夹、绝缘套、绝缘垫片、水平螺杆、直角架、竖直螺杆、磁座、绝缘板、底板和直流稳压器等构成。装置中轴承与实验圆盘间属滚动摩擦、圆柱销与实验圆盘间属滑动摩擦，滑动、滚动载流摩擦磨损试验皆可进行。通过多层绝缘设计使得实验装置更具安全性；通过缓冲器实现的全时载流大大提高了相关摩擦磨损试验的稳定性与易操作性；当进行滑动载流摩擦磨损试时，通过在实验圆盘贴有的导电泡棉提高了试验过程的可靠性与低噪声性；试验装置与试样尽量简化与减少提高了试验的绿色经济性和装置的易安装性。

Description

一种载流条件下摩擦磨损试验装置

技术领域

本发明涉及实验测试设备领域，具体涉及一种载流条件下摩擦磨损试验装置。

背景技术

载流摩擦磨损是指设备在工作过程中不仅要进行一般的摩擦磨损，还有电流摩擦副参与的力的传动与承载等多因素耦合产生的磨损。在电流和摩擦磨损等因素耦合情况下产生的机械磨损和电流磨损的耦合效应下，摩擦磨损特性会变得更加复杂，带有载流摩擦副相关设备的使用寿命与稳定性成为了研究的热点。

载流摩擦磨损涉及众多领域，如较为常见的电动机电刷系统、环保发电领域的风力发电系统、轨道交通系统中典型的回流系统、以及电力方面的输送系统等。具体来讲，比如在风力发电系统中使用的电力滑环就是典型的载流磨损，磨损形式较为复杂。电流、载荷与接触材料等因素的不同会造成其使用寿命和工作可靠性的较大差异，因此使用较为相似的模拟试验装置探索其合理的参数配比显得尤为重要。现有实验装置经济性与绿色性不是很高，比如在专利号201810898479.3的专利中，一次载流试验过程需要两只圆柱销共同作用，长期来看是一种对试验材料的浪费，环保性和经济性较弱。同样在专利号为201810898479.3的专利中，装置仅能进行滑动载流摩擦磨损试验，不能进行滚动载流摩擦磨损试验，功能单一。另外，现有实验装置大多安装操作繁琐、价格昂贵、以及载流全时接触的可靠性有待提高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种既稳定又安全的载流摩擦磨损试验装置，可以解决现有技术在试验装置易安装操作性、安全性、载流稳定性、绿色经济性、多功能性以及试验过程噪声明显等方面的不足。

本发明通过以下技术方案实现：

一种载流条件下摩擦磨损试验装置，包括底板、方管、左支撑架、试样夹具、圆柱销、实验圆盘、驱动装置、绝缘定位销、轴承、电源、绝缘盘和右支撑架，由方管组成的门型架与底板垂直设置，门型架与底板共同组成外部框架，左支撑架与底板垂直设置并与之固定，左支撑架的上端固定在门型架上；试样夹具固定在左支撑架上，圆柱销通过螺钉紧固在试样夹具上；实验圆盘的盘面与底板平面相平行，实验圆盘通过绝缘定位销固定在驱动装置上，在实验圆盘与驱动装置之间设置有绝缘盘，所述圆柱销与实验圆盘的上盘面边缘接触；所述轴承的外圆面与实验圆盘相切接触，实验圆盘带动轴承转动，轴承与实验圆盘之间通过缓冲器中的弹簧弹力实现全时、紧密的相切接触；轴承固定在右支撑架上，所述右支撑架固定在底板上；电源的正负极分别连接到试样夹具和轴承上。

优选的，所述右支撑架包括：磁座、竖直螺杆、水平螺杆、直角架、缓冲器、绝缘垫片、绝缘套和绝缘板；磁座通过磁力并相隔绝缘板吸附于底板上；竖直螺杆下端固定在磁座上，竖直螺杆安装于直角架水平端；水平螺杆上套有绝缘套，水平螺杆穿过直角架的左端面，直角架左端面的两侧分别通过螺母夹紧，螺母与直角架左端面之间设置有绝缘垫片，水平螺杆左侧通过螺纹连接于缓冲器。

优选的，所述缓冲器包括双头螺柱、圆柱滑块、弹簧、轴套、限位螺钉和螺母，双头螺柱与圆柱滑块相连接，双头螺柱连接后伸出部分用螺母将其与圆柱滑块右端面紧固连接，双头螺柱最右端仍有空余长度，将弹簧左端扣入其中，弹簧右端与通过螺纹旋合进入轴套的水平螺杆左端面紧靠；圆柱滑块上设置有键槽，在轴套上设置有限位孔，所述限位螺钉穿过限位孔与键槽配合，起到限制圆柱滑块运动的作用。

优选的，所述左支撑架包括直线导轨、尼龙块和连接盖板，所述直线导轨竖直设置，其上端固定在方管组成的门型架的上端，直线导轨的下端固定在所述所述底板上；所述连接盖板的左端面固定在直线导轨上，连接盖板的右端固定有尼龙块，尼龙块的下端固定有试样夹具。

优选的，所述驱动装置包括电机、联轴器和传动轴，所述电机固定在底板上，电机通过联轴器和传动轴连接。

优选的，还包括承压架，承压架固定在底板上，所述电机固定在承压架内。

优选的，所述传动轴为“T”型传动轴，由圆柱端和圆盘端组成，所述圆柱端和圆盘端一体成型，圆柱度端与所述联轴器连接，实验圆盘固定在圆盘端上表面，在实验圆盘与圆盘端之间设置有绝缘盘。

优选的，还包括绝缘菱形销、绝缘圆柱销、硅胶垫片和内六角螺钉，所述实验圆盘的圆心处设置有阶梯孔，内六角螺钉穿过阶梯孔与圆盘端的圆心连接，内六角螺钉与阶梯孔之间设置有硅胶垫片；实验圆盘通过绝缘菱形销和绝缘圆柱销与圆盘端固定，所述绝缘菱形销、绝缘圆柱销和内六角螺钉设置在同一条直径线上。

优选的，所述电源包括搭线夹、直流稳压器和导线，搭线夹夹持在所述缓冲器上，搭线夹通过导线连接到直流稳压器的一个电极上，直流稳压器的另一个电极通过导线连接到试样夹具上。

优选的，还包括导电泡棉，所述导电泡棉固定在所述实验圆盘的外圆周上。

本发明的有益效果为：

一、在轴承与实验圆盘相切接触运动过程中增设了相关弹性装置-缓冲器，它可以使得轴承与实验圆盘比较稳定的实现全时接触，并且能够有效克服实验圆盘由于制造和安装误差带来的在旋转状态下的回转误差，提高两者滚动相切接触性，进而提高载流的稳定性与实验的可靠性；

二、在试验装置中多处实施绝缘安全措施，比如在水平螺杆与直角架之间设有绝缘套与绝缘垫片、在磁座与底板之间设有绝缘板、在传动轴与实验圆盘之间设有绝缘盘以及三者用内六角螺钉连接时使用硅胶垫片、连接盖板与试样夹具之间设有尼龙块，多处绝缘材料的加入较大程度上增加了试验及装置的安全性；

三、当进行滑动载流摩擦磨损试验时，实验圆盘侧面贴有导电泡棉，在试验圆盘、圆柱销以及与之相关零件的材料与制造误差、实验装置安装误差等一系列与理想状态不一致的情况时，导电泡棉的加入可以提升其导电性、降低轴承与实验圆盘滚动摩擦噪音以及提高试验装置使用寿命；

四、载流磨损试验仅靠试验圆盘和轴承、试验圆盘和一只圆柱销即可进行，试验装置与试样尽量简化与减少提高了试验的绿色经济性和装置的易安装性。

五、本装置功能多样，既能用于滑动载流摩擦磨损试验，也能用于滚动载流摩擦磨损试验。

附图说明

图1为本发明的装置结构图；

图2为本发明的缓冲器结构图；

图3为本发明的实验圆盘安装结构图。

图中：1-正极电源；2-正极导线；3-负极电源；4-负极导线；5-电机；6-联轴器；7-承压架；8-传动轴；9-绝缘盘；10-绝缘定位销；10-1-绝缘菱形销；10-2-绝缘圆柱销；11-方管；12-直线导轨；13-试样夹具；14-尼龙块；15-连接盖板；16-圆柱销；17-实验圆盘；17-1-导电泡棉；17-2-硅胶垫片；17-3内六角螺钉；18-轴承；19-缓冲器；19-1-双头螺柱；19-2-圆柱滑块；19-3-弹簧；19-4-轴套；19-5-限位螺钉；19-6-螺母；20-搭线夹；21-绝缘垫片；22-绝缘套；23-水平螺杆；24-直角架；25-竖直螺杆；26-磁座；27-绝缘板；28-底板；29-直流稳压器。

具体实施方式

实施方式一：

如图1所示的一种载流条件下摩擦磨损试验装置，主要由电机5、承压架7、传动轴8、绝缘盘9、绝缘定位销10、直线导轨12、连接盖板15、尼龙块14、试样夹具13、圆柱销16、实验圆盘17、导电泡棉17-1、轴承18、缓冲器19、搭线夹20、绝缘套22、水平螺杆23、直角架24、竖直螺杆25、磁座26、绝缘板27、底板28和直流稳压器29等构成。所述磁座26通过磁力并相隔绝缘板27吸附于底板28上，利用磁座26的开关控制吸附与否；所述竖直螺杆25与水平螺杆23通过螺母分别与直角架24的左端面与下面连接，其中水平螺杆23与直角架24的左端面连接之前，先将绝缘套22放入直角架24左端孔内再配合绝缘垫片21用螺母进行连接。所述水平螺杆23左端通过螺纹连接于缓冲器19，旋合深度为10mm，后用螺母将水平螺杆23连接于缓冲器19右端面；所述缓冲器19是由双头螺柱19-1、圆柱滑块19-2、圆柱滑块19-2上的键槽、弹簧19-3、轴套19-4、限位螺钉19-5和螺母19-6构成，将双头螺柱19-1与圆柱滑块19-2相连接，双头螺柱19-1连接后伸出部分用螺母19-6将其与圆柱滑块19-2右端面紧固连接，此时双头螺柱19-1最右端仍有空余长度，将弹簧19-3左端扣入其中，弹簧19-3右端与已经通过螺纹旋合进入轴套19-4的水平螺杆23的左端面紧靠，如图2所示。欲将轴承18与实验圆盘17相切接触之前，先将磁座26调至关的状态，首先在实验圆盘17侧面贴上导电泡棉17-1，再将轴承18沿双头螺柱19-1轴向向右推约5mm并保持此种状态将轴承18与实验圆盘17相切接触，并将磁座26调至开的状态。此操作一是为了提高轴承18与实验圆盘17之间滚动相切接触的稳定性，二是为了提升其导电性与降低两者滚动摩擦噪声，三是为了克服实验圆盘17由于制造和安装误差带来的在旋转状态下的回转误差，提高两者滚动相切接触性，进而提高载流的稳定性与实验的准确性。所述缓冲器19外圆柱面与搭线夹20连接并输入直流稳压器29正极电源1；轴承18与实验圆盘17之间通过缓冲器中的弹簧19-3的弹力全时、紧密的相切接触；所述试验圆盘17与传动轴8的圆盘之间隔有绝缘盘9，三者相对位置的准确定位是靠过盈连接于传动轴8的圆盘上的绝缘菱形销10-1与绝缘圆柱销10-2来实现，将试验圆盘17、传动轴8和绝缘盘9按上述操作放置完成后，用内六角螺钉17-3配合硅胶垫片17-2将三者紧固连接，硅胶垫片17-2的加入是为了绝缘，如图3所示；所述试样夹具13，下面通过螺钉装入并固定圆柱销16，上面与尼龙块14连接，尼龙块14与连接盖板15连接，其左端与进给丝杠12的滑块连接，试样夹具13的电源输出端与直流稳压器29的负极电源3连接。以上安装到位后旋转直线导轨12的旋钮至圆柱销16与实验圆盘17接触并锁死，用直流稳压器29调整好实验所需电流，最后启动电机5即可开始实验。上述操作是针对滑动载流摩擦试验的具体实施方式。

具体实施方式二：

与实施方式一的区别在于实验圆盘（17）侧面不需贴上导电泡棉（17-1），让轴承（18）与实验圆盘（17）表面直接接触，该种结构用于滚动载流摩擦试验。

以上所述的，仅为本发明较佳的具体实施方式，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，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种载流条件下摩擦磨损试验装置，其特征在于，包括底板（28）、方管（11）、左支撑架、试样夹具（13）、圆柱销（16）、实验圆盘（17）、驱动装置、绝缘定位销（10）、轴承（18）、电源、绝缘盘（9）和右支撑架，由方管（11）组成的门型架与底板（28）垂直设置，门型架与底板（28）共同组成外部框架，左支撑架与底板（28）垂直设置并与之固定，左支撑架的上端固定在门型架上；试样夹具（13）固定在左支撑架上，圆柱销（16）通过螺钉与试样夹具（13）紧固；实验圆盘（17）的盘面与底板（28）平面相平行，实验圆盘（17）通过绝缘定位销（10）固定在驱动装置上，在实验圆盘（17）与驱动装置之间设置有绝缘盘（9），所述圆柱销（16）与实验圆盘（17）的上盘面边缘接触；所述轴承（18）的外圆面与实验圆盘（17）相切接触，实验圆盘（17）带动轴承（18）转动，轴承（18）固定在右支撑架上，所述右支撑架固定在底板（28）上；电源的正负极分别与试样夹具（13）和轴承（18）连接；所述驱动装置包括电机（5）、联轴器（6）和传动轴（8），所述电机（5）固定在底板（28）上，电机（5）通过联轴器（6）和传动轴（8）连接；还包括承压架（7），承压架（7）固定在底板（28）上，所述电机（5）固定在承压架（7）内；所述传动轴（8）为“T”型传动轴，由圆柱端和圆盘端组成，所述圆柱端和圆盘端一体成型，圆柱端与所述联轴器（6）连接，实验圆盘（17）固定在圆盘端上表面，在实验圆盘（17）与圆盘端之间设置有绝缘盘（9）；还包括硅胶垫片（17-2）和内六角螺钉（17-3），绝缘定位销（10）包括绝缘菱形销（10-1）和绝缘圆柱销（10-2），所述实验圆盘（17）的圆心处设置有阶梯孔，内六角螺钉（17-3）穿过阶梯孔与圆盘端的圆心连接，内六角螺钉（17-3）与阶梯孔之间设置有硅胶垫片（17-2）；实验圆盘（17）通过绝缘菱形销（10-1）和绝缘圆柱销（10-2）与圆盘端固定，所述绝缘菱形销（10-1）、绝缘圆柱销（10-2）和内六角螺钉（17-3）设置在同一条直径线上。

2.根据权利要求1所述的一种载流条件下摩擦磨损试验装置，其特征在于，所述右支撑架包括：磁座（26）、竖直螺杆（25）、水平螺杆（23）、直角架（24）、缓冲器（19）、绝缘垫片（21）、绝缘套（22）和绝缘板（27）；磁座（26）通过磁力并相隔绝缘板（27）吸附于底板（28）上；竖直螺杆（25）下端与磁座（26）连接，竖直螺杆（25）安装于直角架（24）水平端；水平螺杆（23）上套有绝缘套（22），水平螺杆（23）穿过直角架（24）的左端面，直角架左端面的两侧分别通过螺母夹紧，螺母与直角架左端面之间设置有绝缘垫片（21），水平螺杆（23）左侧通过螺纹连接于缓冲器（19）。

3.根据权利要求2所述的一种载流条件下摩擦磨损试验装置，其特征在于，所述缓冲器（19）包括双头螺柱（19-1）、圆柱滑块（19-2）、弹簧（19-3）、轴套（19-4）、限位螺钉（19-5）和螺母（19-6），双头螺柱（19-1）与圆柱滑块（19-2）相连接，双头螺柱（19-1）连接后伸出部分用螺母（19-6）将其与圆柱滑块（19-2）右端面紧固连接，双头螺柱（19-1）最右端仍有空余长度，将弹簧（19-3）左端扣入其中，弹簧（19-3）右端与通过螺纹旋合进入轴套（19-4）的水平螺杆（23）左端面紧靠；圆柱滑块（19-2）上设置有键槽，在轴套（19-4）上设置有限位孔，所述限位螺钉（19-5）穿过限位孔与键槽配合，起到限制圆柱滑块（19-2）运动的作用。

4.根据权利要求1所述的一种载流条件下摩擦磨损试验装置，其特征在于，所述左支撑架包括直线导轨（12）、尼龙块（14）和连接盖板（15），所述直线导轨（12）竖直设置，其上端固定在方管（11）组成的门型架的上端，直线导轨（12）的下端固定在所述底板（28）上；所述连接盖板（15）的左端面固定在直线导轨（12）上，连接盖板（15）的右端固定有尼龙块（14），尼龙块（14）的下端固定有试样夹具（13）。

5.根据权利要求2或3任一项所述的一种载流条件下摩擦磨损试验装置，其特征在于，所述电源包括搭线夹（20）、直流稳压器（29）和导线，搭线夹（20）夹持在所述缓冲器（19）上，搭线夹（20）通过导线连接到直流稳压器（29）的一个电极上，直流稳压器（29）的另一个电极通过导线连接到试样夹具（13）上。

6.根据权利要求1至4任一项所述的一种载流条件下摩擦磨损试验装置，其特征在于，还包括导电泡棉（17-1），所述导电泡棉（17-1）固定在所述实验圆盘（17）的外圆周上。

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