CN113702229A - 真空式轴承保持架冲击滑动磨损试验机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种真空式轴承保持架冲击滑动磨损试验机，属于摩擦磨损测试技术领域，其包括回转系统、激振系统、真空系统、数据采集系统及润滑剂供给系统等。所述回转系统驱动内环试件绕轴心旋转，所述激振系统驱动外盘试件作直线运动，冲击正在旋转的内环试件，实现冲击‑滑动复合摩擦，回转系统的轴心与激振系统的轴心相互垂直。所述真空系统提供并维持真空环境，模拟航空轴承工作环境。本发明克服了现有摩擦试验机的不足，可以实现真空环境中轴承保持架的冲击‑滑动耦合摩擦磨损测试，它不仅能够完成多工况、变润滑状态下的冲击滑动研究，而且可实现冲击力、冲击频率大小可调与温度在线监测。

Description

真空式轴承保持架冲击滑动磨损试验机
技术领域
本发明涉及一种摩擦磨损测试装置，主要模拟真空环境中轴承保持架与轴承套圈间的冲击滑动复合运动，轴承保持架与套圈均为环形件，保持架在轴承滚动体的作用下绕轴心旋转的同时还将对套圈产生冲击。本试验机用于模拟航空轴承工作过程中轴承保持架与轴承套圈之间的摩擦磨损状况，属于摩擦磨损测试技术领域。
背景技术
磨损导致的航空轴承各零部件失效降低了航空轴承的工作寿命，延长航空轴承在真空条件下的工作寿命对航空事业的发展意义重大。现阶段航空航天领域应用高速、高温、重载等苛刻工况的情况日益增多，因此轴承的磨损问题也越来越突出，其中，冲击-滑动复合磨损是轴承保持架与轴承套圈间较严重的失效磨损形式。目前，用于评价冲击-滑动复合工况条件的磨损试验机主要是针对室友钻杆与套管之间的磨损研究，而鲜有学者研究针对轴承保持架与轴承套圈间的摩擦磨损。比较这两种摩擦副，虽然相对运动均为接触面的法向冲击并伴随切向滑动，但其工作环境差异很大。为了研究航空轴承保持架与套圈间的摩擦磨损性能，考虑到其特殊的工况环境，发明了真空式轴承保持架冲击滑动试验机。本发明解决了环-环式冲击滑动试验机磨损试件检测困难的问题，达到了重载冲击、高速回转、温度在线监测及对润滑状态模拟的效果，真实地模拟了轴承保持架与轴承套圈间的冲击-滑动复合磨损形式。
发明内容
本发明解决的技术问题是：针对目前的冲击滑动试验机不能真实有效地模拟航空轴承保持架与套圈之间的冲击-滑动耦合磨损形式，本发明提供一种真空环境中温度在线监测的冲击滑动磨损试验机，为研究航空材料在真空环境中的冲击滑动摩擦学性能提供新的试验手段。
本发明的技术解决方案是：提供一种真空式轴承保持架冲击滑动磨损试验机，其包括：真空系统、回转系统、激振系统、数据采集系统、润滑剂供给系统、环形试件及盘形试件，所述回转系统驱动环形试件绕轴心旋转，所述激振系统驱动盘形试件作直线运动，冲击正在旋转的环形试件，实现冲击-滑动复合摩擦，回转系统的轴心与激振系统的轴心相互垂直。
如上所述的真空式轴承保持架冲击滑动磨损试验机，其中所述真空系统由真空泵、真空箱及观察窗口组成，所述真空泵提供冲击滑动摩擦试验所需的真空环境，真空箱及观察窗口维持实验所需的真空环境。
所述回转系统由调速电机、扭矩传感器、传动轴、轴承座、径向轴承组成，所述调速电机安装在真空箱的底部，其与扭矩传感器一端相连，扭矩传感器另一侧连接传动轴，传动轴末端安装环形试件，所述径向轴承位于轴承座内部，起到固定支撑传动轴的作用。
所述激振系统由激振器、激振杆、二维力传感器、第一直线导轨、盘试件安装座、支撑杆及第一直线导轨组成，其中激振器安装于真空箱底部，其与激振杆的一侧相连，激振杆的另一侧安装盘试件安装座，所述盘试件安装座另一侧与支撑杆相连，所述激振杆与支撑杆分别置于直线导轨上，直线导轨起到导向及支撑作用，所述二维力传感器安装在激振杆上，所述盘试件安装座内侧靠近激振器处安装有盘形试件。
所述数据采集系统由数据采集卡与红外温度检测仪组成，其中红外温度检测仪安装于真空箱侧壁，采集摩擦过程中试件摩擦区域的温度，并将采集到的信号传输到数据采集卡，所述数据采集卡还收集扭矩传感器与二维力传感器的信号。
所述润滑剂供给系统由供油箱、集油盒调速阀组成，其中供油箱提供液体润滑剂以实现不同润滑条件，集油盒收集过剩润滑剂及磨屑。
本发明的特点和优点有：本试验机可以完成真空环境中多润滑条件下的冲击-滑动耦合摩擦磨损研究，实现冲击力、冲击频率大小可调与温度在线监测。摩擦形式采用盘形试件冲击正在旋转的环形试件，结构简单，磨损后试件形貌分析方便。总之，本试验机为航空轴承保持架及轴承套圈摩擦磨损性能研究提供了全新手段。
附图说明
图1是本发明真空式轴承保持架冲击滑动磨损试验机的总体结构示意图。
图2是本发明真空式轴承保持架冲击滑动磨损试验机的传动轴的结构示意图。
图3是本发明真空式轴承保持架冲击滑动磨损试验机的环形试件的结构示意图。
图4是本发明真空式轴承保持架冲击滑动磨损试验机的盘试件安装座的结构示意图。
图5是本发明真空式轴承保持架冲击滑动磨损试验机的盘形试件的结构示意图。
图中的附图标识为：10、调速电机；11、扭矩传感器；12、传动轴；13、径向轴承；14、轴承座；20、激振器；21、第一直线导轨；22、激振杆；23、二维力传感器；24、盘试件安装座；25、支撑杆；26、第二直线导轨；30、真空泵；31、真空箱；32、观察窗口；40、数据采集卡；41、红外温度检测仪；50、供油箱；51、集油盒；52、调速阀；6、环形试件；7、盘形试件。
具体实施方式
为了使本发明的目的及技术方案更清楚，下面结合附图及具体实施例，对本发明进一步详细说明。
如图1至图5所示，本实施例所涉及的真空式轴承保持架冲击滑动磨损试验机，包括调速电机10、扭矩传感器11、传动轴12、径向轴承13、轴承座14、激振器20、第一直线导轨21、激振杆22、二维力传感器23、盘试件安装座24、支撑杆25、第二直线导轨26真空泵30、真空箱31、观察窗口32、数据采集卡40、红外温度检测仪41、供油箱50、集油盒51、调速阀52、环形试件6、盘形试件7。回转系统驱动内环试件6绕轴心旋转，激振系统驱动盘形试件7作直线运动，冲击正在旋转的环形试件6，回转系统的轴心与激振系统的轴心相互垂直。
在本发明的一具体实施例中，第一试件是一环形试件6，第二试件是盘形试件7。
如图1所示，真空系统由真空泵30、真空箱31及观察窗口32组成，所述真空泵30置于真空箱31的外部，提供实验所需的真空环境，所述真空箱31及观察窗口32维持实验所需的真空环境。
如图1、2、3所示，回转系统由调速电机10、扭矩传感器11、传动轴12、径向轴承13、轴承座14组成，所述调速电机10安装在真空箱31内的底部，其与扭矩传感器11一端相连，扭矩传感器11另一侧连接传动轴12，传动轴12末端安装环形试件6，所述两个径向轴承13位于轴承座14内部，起到固定支撑传动轴12的作用。
如图1、4、5所示，激振系统由激振器20、第一直线导轨21、激振杆22、二维力传感器23、盘试件安装座24、支撑杆25及第二直线导轨26组成，其中激振器20安装于真空箱31内的底部，其与激振杆22的一端相连，激振杆22的另一端连接盘试件安装座24，所述盘试件安装座24另一侧与支撑杆25相连，所述激振杆22与支撑杆25分别置于第一直线导轨21和第二直线导轨26上，直线导轨起到导向及支撑作用，所述二维力传感器23安装在激振杆22上，所述盘试件安装座24内侧靠近激振器20处安装有盘形试件7。
如图1所示，数据采集系统由数据采集卡40与红外温度检测仪41组成，所述红外温度检测仪41安装于真空箱内的侧壁上，采集摩擦过程中试件摩擦区域的温度，并将采集到的信号传输到数据采集卡40，所述数据采集卡40还收集扭矩传感器11与二维力传感器23的信号。
如图1所示，润滑剂供给系统由供油箱50、集油盒51及调速阀52组成，所述供油箱50与调速阀52提供液体润滑剂以实现不同润滑条件，集油盒51收集过剩润滑剂及磨屑。
实施例1
本发明可用于测试不同材料、不同润滑条件下的环块相对冲击滑动摩擦磨损性能，其具体使用方法为：将环形试件6及盘形试件7分别安装在传动轴12及盘试件安装座24上，将足量的液体润滑剂加入到供油箱50中，设备通电并校验扭矩传感器11、二维力传感器23及红外温度检测仪41，设置真空度、测试时长、转速、冲击力及冲击频率等参数，开启真空泵30,开始抽真空直至设置的参数，开启调速电机10，开启激振器20在线收集数据直至测试结束。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，因此本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种真空式轴承保持架冲击滑动磨损试验机，其特征在于，包括：真空系统、回转系统、激振系统、数据采集系统、润滑剂供给系统、环形试件(6)及盘形试件(7)，其中，所述回转系统驱动环形试件(6)绕轴心旋转，所述激振系统驱动盘形试件(7)作直线运动，冲击正在旋转的环形试件，实现冲击-滑动复合摩擦，回转系统的轴心与激振系统的轴心相互垂直。
2.根据权利要求1所述的真空式轴承保持架冲击滑动磨损试验机，其特征在于，所述真空系统由真空泵(30)、真空箱(31)及观察窗口(32)组成，所述真空泵(30)置于真空箱(31)的外部，提供实验所需的真空环境，所述真空箱(31)及观察窗口(32)维持实验所需的真空环境。
3.根据权利要求1所述的真空式轴承保持架冲击滑动磨损试验机，其特征在于，所述回转系统由调速电机(10)、扭矩传感器(11)、传动轴(12)、径向轴承(13)、轴承座(14)组成，所述调速电机(10)安装在真空箱(31)内的底部，其与扭矩传感器(11)一端相连，扭矩传感器(11)另一侧连接传动轴(12)，传动轴(12)末端安装环形试件(6)，所述两个径向轴承(13)位于轴承座(14)内部，起到固定支撑传动轴(12)的作用
4.根据权利要求1所述的真空式轴承保持架冲击滑动磨损试验机，其特征在于，所述激振系统由激振器(20)、第一直线导轨(21)、激振杆(22)、二维力传感器(23)、盘试件安装座(24)、支撑杆(25)及第二直线导轨(26)组成，其中激振器(20)安装于真空箱(31)内的底部，其与激振杆(22)的一端相连，激振杆(22)的另一端连接盘试件安装座(24)，所述盘试件安装座(24)另一侧与支撑杆(25)相连，所述激振杆(22)与支撑杆(25)分别置于第一直线导轨(21)和第二直线导轨(26)上，直线导轨起到导向及支撑作用，所述二维力传感器(23)安装在激振杆(22)上，所述盘试件安装座(24)内侧靠近激振器(20)处安装有盘形试件(7)。
5.根据权利要求1所述的真空式轴承保持架冲击滑动磨损试验机，其特征在于，所述数据采集系统由数据采集卡(40)与红外温度检测仪(41)组成，所述红外温度检测仪(41)安装于真空箱内的侧壁上，采集摩擦过程中试件摩擦区域的温度，并将采集到的信号传输到数据采集卡(40)，所述数据采集卡(40)还收集扭矩传感器(11)与二维力传感器(23)的信号。
6.根据权利要求1所述的真空式轴承保持架冲击滑动磨损试验机，其特征在于，所述润滑剂供给系统由供油箱(50)、集油盒(51)及调速阀(52)组成，所述供油箱(50)与调速阀(52)提供液体润滑剂以实现不同润滑条件，集油盒(51)收集过剩润滑剂及磨屑。
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