CN113267417A - 一种涂层摩擦磨损检测试验机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种涂层摩擦磨损检测试验机，包括机架，丝杠滑块加载装置，连接支架，对摩组件，驱动机构，传动组件，传感器组件和控制器，丝杠滑块加载装置穿设于机架顶部的滑槽内，可沿滑槽来回移动，连接支架与滑块连接以传递竖直方向的载荷，对摩组件包括摩擦装置，试样，试样固定板和试样底盘，驱动机构包括丝杠滑块加载装置升降驱动电机和试样底盘旋转驱动电机，传动组件包括顶板连接台，传动轴，联轴器二和轴承，传感器组件包括压力传感器，扭矩传感器和速度传感器，本发明结构简单，操作便捷，在不浪费机械设备的同时可以更好地模拟实际工作中的摩擦磨损情况，以助于评估材料的摩擦学性能和材料间的摩擦磨损性能，测试精度高，适用范围广。

Description

一种涂层摩擦磨损检测试验机
技术领域
本发明涉及涂层摩擦磨损检测技术领域，尤其涉及一种涂层摩擦磨损检测试验机。
背景技术
随着机械摩擦磨损而引发的重大事故与日俱增，造成了严重的财产损失甚至危害操作人员的生命健康。但是，在机器运作时各部件之间的摩擦损耗不可避免，因此，如何科学合理地得出磨损临界值，计算出机器使用寿命并及时更换部件显得尤为重要。目前，市面上的涂层摩擦磨损检测试验机根据摩擦副可分为销盘、盘盘、球盘和四球等，根据摩擦运动方式可分为旋转、线性往复等，但是，销盘-球盘可切换、旋转摩擦、丝杠滑块加载式涂层摩擦磨损检测试验机还尚未出现。因此，急需开发一种新型的涂层摩擦磨损检测试验机以解决上述技术问题。
有鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的目的是提供一种涂层摩擦磨损检测试验机，结构简单，操作便捷，在不浪费机械设备的同时，可以更好地模拟实际工作中的摩擦磨损情况，以助于评估材料的摩擦学性能和材料之间的摩擦磨损性能，测试精度高，适用范围广，具有广阔的应用前景，有利于推广应用。
为了实现上述目的，本发明提供的一种涂层摩擦磨损检测试验机，包括机架，丝杠滑块加载装置，连接支架，对摩组件，驱动机构，传动组件，传感器组件和控制器，所述丝杠滑块加载装置穿设于机架顶部的滑槽内，可沿滑槽来回移动，所述丝杠滑块加载装置包括丝杠，丝杠支架，滑轨和滑块，所述丝杠底端通过联轴器一与丝杠滑块加载装置升降驱动电机连接，所述滑块与丝杠相螺接，并由丝杠滑块加载装置升降驱动电机驱动沿丝杠支架内部的滑轨上下移动，所述连接支架通过螺栓与滑块连接以传递竖直方向的载荷，所述对摩组件包括摩擦装置，试样，试样固定板和试样底盘，所述试样底盘可转动，其上表面设有凹槽，所述试样放置于试样底盘上，通过试样固定板固定，所述摩擦装置与连接支架底端相连接，并使摩擦装置底端的摩擦体与试样成点接触进行摩擦，所述驱动机构包括丝杠滑块加载装置升降驱动电机和试样底盘旋转驱动电机，所述丝杠滑块加载装置升降驱动电机设于机架上方，所述试样底盘旋转驱动电机设于机架内部的电机连接板上，所述传动组件包括顶板连接台，传动轴，联轴器二和轴承，所述传动轴用于传动扭矩，其顶端与试样底盘相连，其底端通过联轴器二与试样底盘旋转驱动电机相连，所述轴承套设于传动轴的上下两端，所述顶板连接台固定于机架顶部，其内孔与轴承相抵接，所述传感器组件包括压力传感器，扭矩传感器和速度传感器，所述压力传感器设于连接支架与摩擦装置之间，并在压力传感器的上下设有平衡板，所述扭矩传感器设于传动轴与试样底盘旋转驱动电机输出轴之间，其两端分别与联轴器二相连，所述速度传感器设于试样底盘旋转驱动电机内部，所述压力传感器，扭矩传感器和速度传感器均与控制器相连，所述摩擦装置作用于试样上的力与丝杠滑块加载装置升降驱动电机所施加的力成比例关系，可通过调节丝杠滑块加载装置升降驱动电机的参数实现精准的加载变化。
优选地，所述传动轴为阶梯轴，顶端设有键槽，所述键槽内设有连接键，所述传动轴与试样底盘通过连接键连接，所述连接键设置于试样底盘与传动轴之间，用于传递传动轴与试样底盘之间的扭矩。
优选地，所述连接键为平键，所述平键与试样底盘之间为过盈配合。
优选地，所述轴承为角接触球轴承，所述角接触球轴承与传动轴之间为过盈配合，所述角接触球轴承采用背对背安装法。
优选地，所述扭矩传感器的两端与联轴器二通过螺栓相固接。
优选地，所述机架包括上顶板，左侧板，右侧板，后挡板及其内部的电机连接板，所述试样底盘旋转驱动电机通过螺栓与电机连接板相固接。
优选地，所述顶板连接台与轴承之间设有密封圈，用于密封轴承与顶板连接台内孔之间的径向窜流。
本发明提供的一种涂层摩擦磨损检测试验机，具有如下有益效果。
1.本发明采用丝杠滑块式加载，加载精度高，适用范围广，且能保证整个实验过程中的加载力始终竖直向下，减少系统风险误差。
2.本发明可同时测量压力、扭矩和线速度，可测量变量较多，对摩擦磨损的研究比较细致，同时扭矩传感器直接连接在电机输出端，测试精度高。
3.本发明可通过更换摩擦装置，实现球盘摩擦和销盘摩擦的转换，适用范围更广。
附图说明
图1为本发明提供的一种涂层摩擦磨损检测试验机的结构示意图；
图2为本发明提供的一种涂层摩擦磨损检测试验机的机架结构示意图；
图3为本发明提供的一种涂层摩擦磨损检测试验机的传动组件剖视图；
图4为本发明提供的一种涂层摩擦磨损检测试验机的压力传感器安装结构示意图。
图中：
1.机架 101.上顶板 102.左侧板 103.电机连接板 104.右侧板 105.后挡板 2.丝杠滑块加载装置升降驱动电机 3.联轴器一 4.丝杠 5.丝杠支架 6.滑块 7.滑轨 8.连接支架 9.平衡板 10.压力传感器 11.摩擦装置 12.试样 13.试样固定板 14.试样底盘15.顶板连接台 16.传动轴 17.联轴器二 18.扭矩传感器 19.试样底盘旋转驱动电机 20.凹槽 21.连接键 22.轴承 23.密封圈。
具体实施方式
下面结合具体实施例和附图对本发明做进一步说明，以助于理解本发明的内容。
如图1所示，为本发明提供的一种涂层摩擦磨损检测试验机的结构示意图。该涂层摩擦磨损检测试验机包括机架1，丝杠滑块加载装置，连接支架8，对摩组件，驱动机构，传动组件，传感器组件和控制器(图中未示出)，所述丝杠滑块加载装置穿设于机架1顶部的滑槽(图中未示出)内，通过螺栓固定可沿滑槽来回移动，所述丝杠滑块加载装置包括丝杠4，丝杠支架5，滑轨7和滑块6，所述丝杠4底端通过联轴器一3与丝杠滑块加载装置升降驱动电机2连接，所述滑块6与丝杠4相螺接，并由丝杠滑块加载装置升降驱动电机2驱动沿丝杠支架5内部的滑轨7上下移动。所述连接支架8通过螺栓与滑块6连接以传递竖直方向的载荷，所述对摩组件包括摩擦装置11，试样12，试样固定板13和试样底盘14，所述试样底盘14可转动，其上表面设有凹槽20，所述试样12放置于试样底盘14上，通过试样固定板13固定，所述摩擦装置11与连接支架8底端相连接，并使摩擦装置11底端的摩擦体与试样12成点接触进行摩擦。优选地，所述摩擦体为滚球。所述驱动机构包括丝杠滑块加载装置升降驱动电机2和试样底盘旋转驱动电机19，所述丝杠滑块加载装置升降驱动电机2设于机架1上方，所述试样底盘旋转驱动电机19设于机架1内部的电机连接板103上。
如图2所示，为本发明提供的一种涂层摩擦磨损检测试验机的机架结构示意图。所述机架1包括上顶板101，左侧板102，右侧板104，后挡板105及其内部的电机连接板103，所述试样底盘旋转驱动电机19通过螺栓与电机连接板103相固接。
如图3所示，为本发明提供的一种涂层摩擦磨损检测试验机的传动组件剖视图。所述传动组件包括顶板连接台15，传动轴16，联轴器二17和轴承22，所述传动轴16用于传动扭矩，其顶端与试样底盘14相连，其底端通过联轴器二17与试样底盘旋转驱动电机19相连，所述轴承22套设于传动轴16的上下两端，所述顶板连接台15固定于机架1顶部，其内孔与轴承22相抵接，所述轴承22的内圈套设于传动轴16上，其外圈与顶板连接台15的内孔相抵接，所述顶板连接台15与轴承22之间设有密封圈23，用于密封轴承22与顶板连接台15内孔之间的径向窜流，同时还具有改善摩擦性能，防止油脂起火的作用。优选地，所述密封圈23为滚珠轴承密封圈。
所述传动轴16为阶梯轴，顶端设有键槽，所述键槽内设有连接键21，所述传动轴16与试样底盘14通过连接键21连接，所述连接键21设置于试样底盘14与传动轴16之间，用于传递传动轴16与试样底盘14之间的扭矩。优选地，所述连接键21为平键，所述平键与试样底盘14之间为过盈配合，能够将传动轴16上的转矩更好地传递到试样12上。优选地，所述轴承22为角接触球轴承，所述角接触球轴承与传动轴16之间为过盈配合，所述角接触球轴承采用背对背安装法，采用该安装方式能够让载荷作用中心处于轴承22中心线之外，以防止轴承22由于卡死而受到损坏。
所述传感器组件包括压力传感器10，扭矩传感器18和速度传感器(图中未示出)，如图4所示，为本发明提供的一种涂层摩擦磨损检测试验机的压力传感器安装结构示意图。所述压力传感器10设于连接支架8与摩擦装置11之间，并在压力传感器10的上下设有平衡板9用于平衡，所述扭矩传感器18设于传动轴16与试样底盘旋转驱动电机19输出轴之间，其两端分别与联轴器二17相连，两者之间通过螺栓相固接。所述速度传感器设于试样底盘旋转驱动电机19内部，所述压力传感器10，扭矩传感器18和速度传感器均与控制器相连。所述摩擦装置11作用于试样12上的力与丝杠滑块加载装置升降驱动电机2所施加的力成比例关系，可通过调节丝杠滑块加载装置升降驱动电机2的参数实现精准的加载变化。优选地，所述传感器组件还包括红外线温度传感器，所述红外线温度传感器与控制器相连，用于检测摩擦装置11与试样12的摩擦界面温度。
本发明的工作原理为：
在试验时，首先将试样12放置于试样底盘14的正中心，通过调整试样固定板13在凹槽20上的位置将试样12固定，然后调整丝杠滑块加载装置在滑槽内的位置，使摩擦装置11抵触于试样12的合理位置，再让丝杠滑块加载装置升降驱动电机2转动，将载荷通过连接支架8传递到试样12上。接着，打开试样底盘旋转驱动电机19，带动整个传动组件转动，最终带动试样12一起转动，摩擦一段时间。通过连接支架8与摩擦装置11之间的压力传感器10测量加载的压力大小，通过两个联轴器二17之间的扭矩传感器18测量摩擦所带来的摩擦扭矩，通过试样底盘旋转驱动电机19内部的速度传感器实时测量转速大小。将采集到的信号输出至控制器上，可以精确地计算出在设定压力速度之下的对摩组件的摩擦系数，再通过称重或者痕迹测量的方法确定质量磨损量和体积磨损量。因此，所述涂层摩擦磨损检测试验机的测试精度较高。
本发明采用丝杠滑块式加载，加载精度高，适用范围广，且能保证整个实验过程中的加载力始终竖直向下，减少系统风险误差。本发明可同时测量压力、扭矩和线速度，可测量变量较多，对摩擦磨损的研究比较细致，同时扭矩传感器18直接连接在电机输出端，测试精度高。本发明可通过更换摩擦装置11，实现球盘摩擦和销盘摩擦的转换，适用范围更广。本发明结构简单，操作便捷，在不浪费机械设备的同时，可以更好地模拟实际工作中的摩擦磨损情况，以助于评估材料的摩擦学性能和材料之间的摩擦磨损性能，测试精度高，适用范围广，具有广阔的应用前景，有利于推广应用。
本文中应用了具体个例对发明构思进行了详细阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离该发明构思的前提下，所做的任何显而易见的修改、等同替换或其他改进，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种涂层摩擦磨损检测试验机，其特征在于，包括机架，丝杠滑块加载装置，连接支架，对摩组件，驱动机构，传动组件，传感器组件和控制器，所述丝杠滑块加载装置穿设于机架顶部的滑槽内，可沿滑槽来回移动，所述丝杠滑块加载装置包括丝杠，丝杠支架，滑轨和滑块，所述丝杠底端通过联轴器一与丝杠滑块加载装置升降驱动电机连接，所述滑块与丝杠相螺接，并由丝杠滑块加载装置升降驱动电机驱动沿丝杠支架内部的滑轨上下移动，所述连接支架通过螺栓与滑块连接以传递竖直方向的载荷，所述对摩组件包括摩擦装置，试样，试样固定板和试样底盘，所述试样底盘可转动，其上表面设有凹槽，所述试样放置于试样底盘上，通过试样固定板固定，所述摩擦装置与连接支架底端相连接，并使摩擦装置底端的摩擦体与试样成点接触进行摩擦，所述驱动机构包括丝杠滑块加载装置升降驱动电机和试样底盘旋转驱动电机，所述丝杠滑块加载装置升降驱动电机设于机架上方，所述试样底盘旋转驱动电机设于机架内部的电机连接板上，所述传动组件包括顶板连接台，传动轴，联轴器二和轴承，所述传动轴用于传动扭矩，其顶端与试样底盘相连，其底端通过联轴器二与试样底盘旋转驱动电机相连，所述轴承套设于传动轴的上下两端，所述顶板连接台固定于机架顶部，其内孔与轴承相抵接，所述传感器组件包括压力传感器，扭矩传感器和速度传感器，所述压力传感器设于连接支架与摩擦装置之间，并在压力传感器的上下设有平衡板，所述扭矩传感器设于传动轴与试样底盘旋转驱动电机输出轴之间，其两端分别与联轴器二相连，所述速度传感器设于试样底盘旋转驱动电机内部，所述压力传感器，扭矩传感器和速度传感器均与控制器相连，所述摩擦装置作用于试样上的力与丝杠滑块加载装置升降驱动电机所施加的力成比例关系，可通过调节丝杠滑块加载装置升降驱动电机的参数实现精准的加载变化。
2.根据权利要求1所述的一种涂层摩擦磨损检测试验机，其特征在于，所述传动轴为阶梯轴，顶端设有键槽，所述键槽内设有连接键，所述传动轴与试样底盘通过连接键连接，所述连接键设置于试样底盘与传动轴之间，用于传递传动轴与试样底盘之间的扭矩。
3.根据权利要求2所述的一种涂层摩擦磨损检测试验机，其特征在于，所述连接键为平键，所述平键与试样底盘之间为过盈配合。
4.根据权利要求3所述的一种涂层摩擦磨损检测试验机，其特征在于，所述轴承为角接触球轴承，所述角接触球轴承与传动轴之间为过盈配合，所述角接触球轴承采用背对背安装法。
5.根据权利要求4所述的一种涂层摩擦磨损检测试验机，其特征在于，所述扭矩传感器的两端与联轴器二通过螺栓相固接。
6.根据权利要求5所述的一种涂层摩擦磨损检测试验机，其特征在于，所述机架包括上顶板，左侧板，右侧板，后挡板及其内部的电机连接板，所述试样底盘旋转驱动电机通过螺栓与电机连接板相固接。
7.根据权利要求6所述的一种涂层摩擦磨损检测试验机，其特征在于，所述顶板连接台与轴承之间设有密封圈，用于密封轴承与顶板连接台内孔之间的径向窜流。
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