CN111707570B - 对钢丝绳轮子的摩擦磨损情况进行测试的试验平台 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种对钢丝绳轮子的摩擦磨损情况进行测试的试验平台，包括机架、曲柄驱动机构、多槽轮测试机构、单槽轮测试机构、可调负载机构和滑轮传动机构，滑轮传动机构包括上滑块、上滑轨和定滑轮，上滑块可沿着上滑轨水平移动，多槽轮测试机构包括主动多槽轮和从动多槽轮，钢丝绳呈”8”字形缠绕在多槽轮测试机构上且左端经由高度可调定滑轮机构和左定滑轮后连接至后上滑块左端的松边拉力传感器，钢丝绳右端经由两个定滑轮和单槽轮测试机构后连接至上滑块右端的紧边拉力传感器，曲柄驱动机构用于通过带动主动多槽轮进行正转反转往复运动带动钢丝绳移动。本发明适用于单轨道果园运输机的钢丝绳与多槽轮或单槽轮滚动摩擦下的摩擦磨损研究。

Description

对钢丝绳轮子的摩擦磨损情况进行测试的试验平台

技术领域

本发明涉及摩擦磨损测试技术领域，具体涉及一种对钢丝绳轮子的摩擦磨损情况进行测试的试验平台。

背景技术

现有的摩擦磨损试验机主要以刚性体之间的摩擦副为研究对象且大多数用于测试滑动摩擦情况下的摩擦磨损，适用于刚性体和挠性体的摩擦磨损的试验机，尤其是滚动摩擦的几乎没有。

牵引式轨道运输机的大部分负载都由运输机的绳轮系统承担，并且大多在野外工作，这部分受到的摩擦磨损危害较严重。因此，研究并改善其摩擦磨损具有非常重要的意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述问题，提供一种对钢丝绳轮子的摩擦磨损情况进行测试的试验平台，本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

对钢丝绳轮子的摩擦磨损情况进行测试的试验平台，包括机架、曲柄驱动机构、多槽轮测试机构、可调负载机构、滑轮传动机构和单槽轮测试机构，所述滑轮传动机构包括上滑块、上滑轨和定滑轮，所述上滑轨水平设置在机架上方，上滑块可沿着上滑轨水平移动，所述多槽轮测试机构包括主动多槽轮和从动多槽轮，所述钢丝绳呈“8”字形缠绕在主动多槽轮和从动多槽轮上且左端经由高度可调定滑轮机构和左定滑轮后连接至后上滑块左端的松边拉力传感器，钢丝绳右端经由两个定滑轮和单槽轮测试机构后连接至上滑块右端的紧边拉力传感器，所述曲柄驱动机构用于通过带动多槽轮测试机构的主动多槽轮进行正转反转往复运动带动钢丝绳移动，所述可调负载机构通过定滑轮连接至上滑块左端，所述定滑轮均设置在机架上，所述单槽轮测试机构用于检测和调节钢丝绳对单槽轮的磨损情况，所述高度可调定滑轮机构用于调节钢丝绳的预紧力大小。

本发明的有益效果为：本发明的试验平台的多槽轮测试机构的轮子和钢丝绳便于拆换，操作过程比较简单；多槽轮测试机构是旋转往复简谐变速运动，并可对所述多槽轮测试机构运动的周期，所述多槽轮测试机构从动轮的安装位置在一定范围内进行任意调整；且钢丝绳的预紧力可调，负载可调，可以分别检测松边拉力和紧边拉力，可测试各种参数对槽轮的摩擦影响。本发明的试验平台适用于单轨道果园运输机的钢丝绳与多槽轮滚动摩擦情况的摩擦磨损研究，也适用于钢丝绳与单槽轮滚动摩擦情况下的摩擦磨损研究，同样也适用于于其他行业类似的滚动摩擦磨损情况下的摩擦磨损研究。

进一步的，所述曲柄驱动机构包括电机、曲柄盘、连杆、滑动齿条、齿条上滑轨、主动齿轮和从动齿轮，所述电机用于驱动曲柄盘在竖直平面内转动，所述连杆一端与曲柄盘边缘铰接，另一端与滑动齿条一端铰接，所述曲柄盘用于通过连杆带动滑动齿条沿着齿条上滑轨水平往复移动，所述滑动齿条上方与主动齿轮啮合，所述主动齿轮上方与从动齿轮啮合，所述从动齿轮与主动皮带轮同轴固定，所述主动皮带轮用于通过皮带带动从动皮带轮转动，所述从动皮带轮的转轴与主动多槽轮转轴固定连接。

采用上述进一步方案的有益效果为：通过曲柄驱动机构可方便的带动钢丝绳进行左右往复移动。

进一步的，所述高度可调定滑轮机构包括L形架、竖直滑轨、滑轮滑块、螺杆、螺母、预紧力传感器，所述L形架固定在机架上，所述L形架的竖直边上设置有竖直滑轨，所述竖直滑轨侧面设置有滑轮滑块，滑轮滑块上设置有可调定滑轮，滑轮滑块下端固定有螺杆，螺杆下端穿过L形架的水平变上的螺纹孔，所述螺杆下端设置有从上到下依次设置有预紧力传感器和螺母，所述预紧力传感器用于检测可调定滑轮上的预紧力。

采用上述进一步方案的有益效果为：通过高度可调定滑轮机构可调节钢丝绳的预紧力，测试不同预紧力下的多槽轮/单槽轮磨损情况。

进一步的，所述从动皮带轮的转轴和主动多槽轮转轴之间设置有扭矩传感器。

采用上述进一步方案的有益效果为：还可以检测主动多槽轮的转动扭矩，测试不同多槽轮/单槽轮磨损情况时对应的扭矩大小。

进一步的，所述主动多槽轮和从动多槽轮均通过滑动轴承安装在机架的定位箱体上，且可通过改变主动多槽轮和从动多槽轮的滑动轴承安装位置调节多槽轮的径向位置。

进一步的，所述从动多槽轮的转轴上设置有可变轴套，所述可变轴套用于调节从动多槽轮的轴向位置。

采用上述进一步方案的有益效果为：可以测试多槽轮的安装位置对磨损情况的影响。

进一步的，可调负载机构包括砝码和连接钢丝绳，所述砝码通过连接钢丝绳连接至上滑块。

采用上述进一步方案的有益效果为：可以测试负载大小对磨损情况的影响。

所述单槽轮测试机构包括单槽轮、长度调节螺丝和压力传感器，所述单槽轮通过长度调节螺丝固定在机架内侧，所述单槽轮和机架之间设置有压力传感器，所述长度调节螺丝用于调节单槽轮在机架上的水平固定位置，所述单槽轮设置在两个竖直设置的定滑轮之间，所述钢丝绳压迫在单槽轮外表面一侧。

采用上述进一步方案的有益效果为：通过单槽轮测试机构的水平位置，可调整钢丝绳转弯半径，可以测量在一定预紧力下，钢丝绳不同角度，单槽轮的磨损情况和对应的压力。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是本发明的曲柄驱动机构的俯视局部结构示意图；

图3是本发明的曲柄驱动机构剖视结构示意图；

图4是大型号多槽轮测试机构多槽轮测试机构的俯视结构示意图；

图5是小型号多槽轮测试机构多槽轮测试机构的俯视结构示意图；；

图6是本发明的高度可调定滑轮机构的结构示意图；

图7是单槽轮测试机构结构示意图。

附图中各标号代表的部件列表如下：

1、机架；2、曲柄驱动机构；3、多槽轮测试机构；4、可调负载机构；5、滑轮传动机构；6、钢丝绳；7、单槽轮测试机构；21、电机；22、曲柄盘；23、连杆；24、滑动齿条；25、齿条上滑轨；26、主动齿轮；27、从动齿轮；28、主动皮带轮；29、从动皮带轮；31、主动多槽轮；32、从动多槽轮；33、扭矩传感器；34、可变轴套；41、砝码；42、连接钢丝绳；51、上滑块；52、上滑轨；53、高度可调定滑轮机构；531、L形架；532、竖直滑轨；533、滑轮滑块；534、螺杆；535、螺母；536、预紧力传感器；537、可调定滑轮；54、松边拉力传感器；55、紧边拉力传感器；71、压力传感器；72、单槽轮

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”“顺时针”“逆时针”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，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。

如图1所示，对钢丝绳轮子的摩擦磨损情况进行测试的试验平台，包括机架1、曲柄驱动机构2、多槽轮测试机构3、可调负载机构4、滑轮传动机构5和单槽轮测试机构7，所述滑轮传动机构5包括上滑块51、上滑轨52和定滑轮，所述上滑轨52水平设置在机架1上方，上滑块51可沿着上滑轨52水平移动，所述多槽轮测试机构3包括主动多槽轮31和从动多槽轮32，所述钢丝绳6呈“8”字形缠绕在主动多槽轮31和从动多槽轮32上且左端经由高度可调定滑轮机构53和左定滑轮后连接至后上滑块51左端的松边拉力传感器54，钢丝绳6右端经由两个定滑轮和单槽轮测试机构7后连接至上滑块51右端的紧边拉力传感器55，所述曲柄驱动机构2用于通过带动多槽轮测试机构3的主动多槽轮31进行正转反转往复运动带动钢丝绳6移动，所述可调负载机构4通过定滑轮连接至上滑块51左端，所述定滑轮均设置在机架1上，所述单槽轮测试机构7用于检测和调节钢丝绳6对单槽轮72的磨损情况，所述高度可调定滑轮机构53用于调节钢丝绳6的预紧力大小。

如图4和图5所示，本实施例中，多槽轮测试机构可以提供大小型号两组备选，测试时可以根据需要选择安装相应型号的多槽轮测试机构。如图4所示，当多槽轮测试机构选用的大型号的多槽轮测试机构时，主动多槽轮轴通过两个滑动轴承单元直接连接着定位箱体上，主动多槽轮安装在主动多槽轮轴上，两侧通过不变轴套限位，在试验过程中主动多槽轮位置不变。从动多槽轮轴通过两个滑动轴承单元直接连接着定位箱体上，通过改变滑动轴承单元安装位置，非线性调整从动多槽轮径向安装位置，通过改变可变轴套长度线性调整从动多槽轮轴向安装位置。如图5所示，当选用小型号的多槽轮测试机构多槽轮测试机构时，主从动多槽轮轴通过两个滑动轴承单元直接连接着连接板上，连接板通过螺丝组在定位箱体上。主动多槽轮安装在主动多槽轮轴上，两侧通过不变轴套限位，在试验过程中位置不变。从动多槽轮轴通过两个滑动轴承单元连接在定位箱体上，通过改变滑动轴承单元安装位置，线性调整从动多槽轮径向安装位置，通过改变可变轴套长度线性调整从动多槽轮轴向安装位置。钢丝绳呈“8”字形缠绕。单槽轮测试机构为一个单槽轮和可调长度螺丝，与钢丝绳进行摩擦实验，单槽轮与可调长度螺丝通过螺纹连接，可随时更换可调长度螺丝变该处钢丝绳转弯半径。多槽轮测试机构和单槽轮测试机构共用一根钢丝绳，钢丝绳呈“8”字形缠绕多槽轮测试机构，并通过单槽轮测试机构后，依次通过框架上的定滑轮组的定滑轮后，钢丝绳两头分别连接在框架上滑块上的两个吊环螺母上，形成闭环结构，其中所有槽轮和钢丝绳便于拆卸。

本实施例中，紧边拉力传感器连接在框架上滑块的右侧，紧边拉力传感器左侧直连框架上滑块的右侧螺柱部分，紧边拉力传感器右侧螺纹连接一个吊环螺母，用于连接钢丝绳。松边拉力传感器连接在框架上滑块的左侧，松边拉力传感器右侧直连框架上滑块的螺柱部分，左侧螺纹连接一个吊环螺母，用于连接钢丝绳。上滑块的上方上滑轨部分与框架移动副连接。

如图2和图3所示，作为一种实施方式，曲柄驱动机构2包括伺服电机21及依次传动的减速机、曲柄盘22、连杆23以及安装在定位箱体上滑动齿条24、主动齿轮26、从动齿轮27、主动皮带轮28、从动皮带轮29、主动皮带轮28和从动齿轮27同轴。减速机通过螺栓组与框架紧固在一起，框架部分包括框架，定滑轮组，框架上滑块和滑轮滑块。减速机的下端通过键和伺服电机固定连接在一起，上端通过键与曲柄盘的中心部位固定连接在一起。曲柄盘的边缘部位开有螺纹孔，连杆的右端开有大通孔。半牙螺丝与连杆的大通孔同心，与曲柄盘的边缘部位螺纹孔螺纹紧固。半牙螺丝上端无螺纹处间隙装配有滚动轴承，滚动轴承与连杆的右端大通孔过盈配合。滚动轴承下端用轴套限位，滚动轴承上端用轴承端盖限位，轴承端盖通过螺钉组固定。半牙螺丝下端装有弹簧垫圈和螺母。半牙螺丝与曲柄盘紧固连接，半牙螺丝与连杆铰链连接。连杆的左侧开有小通孔，滑动齿条的右侧开有与连杆小通孔等大的通孔，滑动齿条连杆连接板两端开有小通孔，中间开有大通孔，两侧小通孔和通过销轴分别于滑动齿条和连杆同心配合，并用卡簧限位。滑动齿条连杆连接板中间大通孔装有螺栓，提高两块滑动齿条连杆连接板在工作过程中安全性。定位箱体由钢板焊接而成。定位箱体通过螺栓组固定在框架上。定位箱体上通过螺栓组装有上滑轨，上滑轨与滑动齿条连接形成形成移动副，第一传动轴通过两个滚动轴承单元安装在定位箱体上，滚动轴承单元包括滚动轴承，轴承端盖和螺钉组。主动齿轮26安装在第一传动轴中间，主动齿轮26右侧用第一传动轴套筒限位，主动齿轮26左侧用第一传动轴的轴肩进行限位。第二传动轴通过两个滚动轴承单元安装在定位箱体上。从动齿轮27安装在第二传动轴中间，右侧用第二传动轴套筒限位，左侧用第二传动轴的轴肩进行限位。主动齿轮26上方与从动齿轮27啮合，主动齿轮26下方与滑动齿条啮合。在定位箱体左侧，主动皮带轮28通过键与第二传动轴固定，主动皮带轮28左侧有主动皮带轮28端盖通过螺钉固定。从动皮带轮29轴通过两个滑动轴承单元连接在定位箱体上，滑动轴承单元包括滑动轴承和螺丝组。从动皮带轮29轴左侧通过键与从动皮带轮29固定，从动皮带轮29左侧有从动皮带轮29轴轴承端盖，并通过螺钉固定，从动皮带轮29轴右侧通过连接器连接扭矩传感器。主动皮带轮28和从动皮带轮29通过同步带连接。扭矩传感器右侧通过连接器，中间轴和联轴器与多槽轮测试机构相连。中间轴通过滑动轴承单元连接在定位箱体上。

如图6所示，作为一种实施方式，所述高度可调定滑轮机构53包括L形架531、竖直滑轨532、滑轮滑块533、螺杆534、螺母535、预紧力传感器536，所述L形架531固定在机架1上，所述L形架531的竖直边上设置有竖直滑轨，所述竖直滑轨侧面设置有滑轮滑块533，所述螺杆534上端与滑轮滑块533固定，上端设置有可调定滑轮537，螺杆534下端穿过L形架531的水平变上的螺纹孔，所述螺杆534下端设置有从上到下依次设置有预紧力传感器536和螺母535，所述预紧力传感器536用于检测可调定滑轮537上的预紧力。通过旋转拧紧螺母，使得滑轮滑块的螺杆部分下移，动滑轮带着钢丝绳下移，改变预紧力的同时并检测。滑轮滑块的上滑轨部分与框架形成移动副。

作为一种实施方式，所述从动皮带轮29的转轴和主动多槽轮31转轴之间设置有扭矩传感器33，扭矩传感器安装在从动皮带轮29轴和中间轴之间，并通过连接器固定，实时检测工作过程中的扭矩变化。

作为一种实施方式，可调负载机构4包括砝码41和连接钢丝绳42，所述砝码41通过连接钢丝绳42连接至上滑块51。

如图7所示，作为一种实施方式，所述单槽轮测试机构7包括单槽轮72、长度调节螺丝和压力传感器71，所述单槽轮72通过长度调节螺丝固定在机架1内侧，所述单槽轮72和机架1之间设置有压力传感器71，所述长度调节螺丝用于调节单槽轮72在机架1上的水平固定位置，所述单槽轮72设置在两个竖直设置的定滑轮之间，所述钢丝绳6压迫在单槽轮72外表面一侧。工作时，由计算机系统控制伺服电机启停，电极启动后，通过曲柄驱动机构带动主动多槽轮整箱反向往复转动，主动多槽轮带动钢丝绳移动，钢丝绳带动上滑块沿着上滑轨水平左右往复移动，试验平台上各传感器的检测值实时记录在计算机系统上，并可在量程内任意调整速度。通过更换从动皮带轮大小任意调整多槽轮测试机构往复转动周期。通过更换调整多槽轮测试机构从动多槽轮安装位置及套筒长度，可以改变两多槽轮轴向径向方向的相对位置。多槽轮大小也可以任意调整。通过调节单槽轮测试机构的高度，可调整钢丝绳转弯半径，可以测量在一定预紧力下，钢丝绳不同角度，单槽轮的磨损情况和对应的压力。通过更换砝码大小可调节负载值。通过调节高度可调定滑轮机构的螺母可改变预紧力大小，可测试各种参数对槽轮的摩擦影响。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.对钢丝绳轮子的摩擦磨损情况进行测试的试验平台，其特征在于，包括机架（1）、曲柄驱动机构（2）、多槽轮测试机构（3）、可调负载机构（4）、滑轮传动机构（5）和单槽轮测试机构（7），所述滑轮传动机构（5）包括上滑块（51）、上滑轨（52）和定滑轮，所述上滑轨（52）水平设置在机架（1）上方，上滑块（51）可沿着上滑轨（52）水平移动，所述多槽轮测试机构（3）包括主动多槽轮（31）和从动多槽轮（32），所述钢丝绳（6）呈“8”字形缠绕在主动多槽轮（31）和从动多槽轮（32）上且左端经由高度可调定滑轮机构（53）和左定滑轮后连接至后上滑块（51）左端的松边拉力传感器（54），钢丝绳（6）右端经由两个定滑轮和单槽轮测试机构（7）后连接至上滑块（51）右端的紧边拉力传感器（55），所述曲柄驱动机构（2）用于通过带动多槽轮测试机构（3）的主动多槽轮（31）进行正转反转往复运动带动钢丝绳（6）移动，所述可调负载机构（4）通过定滑轮连接至上滑块（51）左端，所述定滑轮均设置在机架（1）上，所述单槽轮测试机构（7）用于检测和调节钢丝绳（6）对单槽轮（72）的磨损情况，所述高度可调定滑轮机构（53）用于调节钢丝绳（6）的预紧力大小。

2.根据权利要求1所述的对钢丝绳轮子的摩擦磨损情况进行测试的试验平台，其特征在于，所述曲柄驱动机构（2）包括电机（21）、曲柄盘（22）、连杆（23）、滑动齿条（24）、齿条上滑轨（25）、主动齿轮（26）和从动齿轮（27），所述电机（21）用于驱动曲柄盘（22）在竖直平面内转动，所述连杆（23）一端与曲柄盘（22）边缘铰接，另一端与滑动齿条（24）一端铰接，所述曲柄盘（22）用于通过连杆（23）带动滑动齿条（24）沿着齿条上滑轨（25）水平往复移动，所述滑动齿条（24）上方与主动齿轮（26）啮合，所述主动齿轮（26）上方与从动齿轮（27）啮合，所述从动齿轮（27）与主动皮带轮（28）同轴固定，所述主动皮带轮（28）用于通过皮带带动从动皮带轮（29）转动，所述从动皮带轮（29）的转轴与主动多槽轮（31）转轴固定连接。

3.根据权利要求1所述的对钢丝绳轮子的摩擦磨损情况进行测试的试验平台，其特征在于，所述高度可调定滑轮机构（53）包括L形架（531）、竖直滑轨（532）、滑轮滑块（533）、螺杆（534）、螺母（535）、预紧力传感器（536），所述L形架（531）固定在机架（1）上，所述L形架（531）的竖直边上设置有竖直滑轨，所述竖直滑轨侧面设置有滑轮滑块（533），滑轮滑块（533）上设置有可调定滑轮（537），滑轮滑块（533）下端固定有螺杆（534），螺杆（534）下端穿过L形架（531）的水平变上的螺纹孔，所述螺杆（534）下端设置有从上到下依次设置有预紧力传感器（536）和螺母（535），所述预紧力传感器（536）用于检测可调定滑轮（537）上的预紧力。

4.根据权利要求2所述的对钢丝绳轮子的摩擦磨损情况进行测试的试验平台，其特征在于，所述从动皮带轮（29）的转轴和主动多槽轮（31）转轴之间设置有扭矩传感器（33）。

5.根据权利要求1所述的对钢丝绳轮子的摩擦磨损情况进行测试的试验平台，其特征在于，所述主动多槽轮（31）和从动多槽轮（32）均通过滑动轴承安装在机架（1）的定位箱体上，且可通过改变主动多槽轮（31）和从动多槽轮（32）的滑动轴承安装位置调节多槽轮的径向位置。

6.根据权利要求1所述的对钢丝绳轮子的摩擦磨损情况进行测试的试验平台，其特征在于，所述从动多槽轮（32）的转轴上设置有可变轴套（34），所述可变轴套（34）用于调节从动多槽轮（32）的轴向位置。

7.根据权利要求1所述的对钢丝绳轮子的摩擦磨损情况进行测试的试验平台，其特征在于，可调负载机构（4）包括砝码（41）和连接钢丝绳（42），所述砝码（41）通过连接钢丝绳（42）连接至上滑块（51）。

8.根据权利要求1所述的对钢丝绳轮子的摩擦磨损情况进行测试的试验平台，其特征在于，所述单槽轮测试机构（7）包括单槽轮（72）、长度调节螺丝和压力传感器（71），所述单槽轮（72）通过长度调节螺丝固定在机架（1）内侧，所述单槽轮（72）和机架（1）之间设置有压力传感器（71），所述长度调节螺丝用于调节单槽轮（72）在机架（1）上的水平固定位置，所述单槽轮（72）设置在两个竖直设置的定滑轮之间，所述钢丝绳（6）压迫在单槽轮（72）外表面一侧。

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