CN114526914A - 测力传感器卸载装置、微动磨损试验机及测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种测力传感器卸载装置、微动磨损试验机及测试方法，所述的测力传感器卸载装置，包括轴座，可转动地设置在轴座上的换力轴，换力轴转动时在与所述的换力轴接触以将力加载至测力传感器或与换力轴脱离接触以使测力传感器卸载间切换的换力块，仅在测力传感器卸载时支撑所述的换力轴的换力座。本发明的测力传感器卸载装置，利用传力轴的转动，实现第一传力部和第二传力部有效状态的切换，继而实现测力传感器的加载或者卸载，利用圆弧形或者球面的转动设计，有效保证整个切换过程平稳且有效，实现初始测量加载不变的前提下将测力传感器卸载。

Description

测力传感器卸载装置、微动磨损试验机及测试方法

技术领域

本发明涉及一种试验机，尤其是涉及一种测力传感器卸载装置、微动磨损试验机及测试方法。

背景技术

轴承微动磨损试验是研究开发轴承和润滑剂的重要依据。长期以来，中华人民共和国石油化工行业标准SHIT 0716 2002《润滑脂抗微动磨损性能测定法》对轴承微动磨损试验发挥了重要作用，标准SHIT 0716 2002对试验对象、环境、设备、方法和评判标准作了具体规定，目的是方便对润滑剂的比较和鉴别。能够承受轴向力的轴承在试验过程中都需要施加一定量的轴向载荷以保证滚子和滚道的接触。目前常用承受轴向力的轴承为角接触球轴承，在角接触球轴承的轴向加载试验中，常用的轴向加载方式为弹簧加载、砝码加载或液压加载，使用上述轴向加载方式对角接触球轴承施加轴向推力，然后利用力传感器检测轴向推力的大小，以实现轴承轴向载荷的检测。

对于不同的施力工况，均需要使用测力传感器，该传感器在试验机长时间工作中一直也在工作，并且，始终受到试验机震动的冲击，因此，测力传感器的寿命和测力精度受到严重损害。

发明内容

为了实现背景技术中的应用，克服测力传感器寿命和测力精度受损问题，本发明公开一种测力传感器卸载装置，可以在完成力测量后将测力传感器卸载，是其处于待机状态，减少寿命影响。

为了实现背景技术中的应用，提供了一种具有上述功能和结构的微动磨损试验机及其测试方法。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种测力传感器卸载装置，包括轴座，可转动地设置在轴座上的换力轴，换力轴转动时在与所述的换力轴接触以将力加载至测力传感器或与换力轴脱离接触以使测力传感器卸载间切换的换力块，仅在测力传感器卸载时支撑所述的换力轴的换力座。

所述的换力轴上设置有第一传力部和第二传力部，在所述的换力座上对应形成有与所述的第一传力部对应的第一承力部以实现接触时对测力传感器卸载，在所述的换力块上对应形成有与所述的第二传力部对应的第二承力部以实现接触时对测力传感器加载，在换力轴转动时，第一承力部对第一传力部的承载和第二承力部对第二传力部的承载交互进行且仅有一组有效接触。

所述的第一传力部为构造有部分平台缺口的圆弧或球面，所述的第二传力部为与所述的平台缺口对应的圆弧或球面式凸台，所述的第一承力部和第二承力部为对应构造的圆弧形或球面凹槽。

所述的圆弧或球面和凸台为等半径设置。

所述的圆弧或球面为两个且对称设置在凸台两侧，所述的换力座中部形成有容纳所述的换力块并允许其轴向移动的定位孔。

一种具有所述的测力传感器卸载装置的微动磨损试验机，包括主机机架、轴向加载机构和微动模组，所述的微动模组的下模座将轴向力施加于所述的轴座，所述的轴座被定位于允许轴向移动，所述的换力轴受驱动相对于轴座转动以切换加载或卸载。

所述的轴座包括被与所述的主机机架固定连接的盘套配合实现其轴向移动的导向部，以及容纳所述的定位所述的传力轴并将所述的第一传力部和第二传力部容纳其中的腔体，所述的换力座与盘套固定连接。

换力块与换力轴相对的另一端设置依次设置有力块座和测力传感器，测力传感器与传感座固连，传感座与换力座固装。

一种所述的微动磨损试验机的测试方法，包括以下步骤，

1）在测力传感器的加载状态下完成微动模组的轴向力施加并测量；

2）需要卸载时，驱动换力轴转动，将测力传感器切换至卸载状态，

3）进行微动模组的微动驱动进行试验。

还包括在实验过程中驱动换力轴转动，将测力传感器切换至加载状态并进行测量的步骤。

本发明的有益效果为：

本发明的测力传感器卸载装置，利用传力轴的转动，实现第一传力部和第二传力部有效状态的切换，继而实现测力传感器的加载或者卸载，利用圆弧形或者球面的转动设计，有效保证整个切换过程平稳且有效，实现初始测量加载不变的前提下将测力传感器卸载。

本发明的微动磨损试验机，将长时间的微动磨损试验和一次性轴向力施加测量需求有效均衡，避免长时间微动磨损试验时对测力传感器无谓的寿命浪费，保证整体测量效果的同时有效降低损耗，降低测试成本。

附图说明

图1为一种轴承微动磨损试验机及其测力传感器卸载装置实施例三维示意图；

图2为图1的主机三维示意图；

图3为图2的加载工作状态主剖面示意图；

图4为图2的卸载工作状态主剖面示意图；

图5为图3的一局部放大示意图；

图6为图4的一局部放大示意图；

图7为换力座、换力块的装配状态三维示意图；

图8为换力轴的三维示意图；

图9为换力块的三维示意图；

图10力块座的三维示意图；

图11轴座的三维示意图；

图12为浮动变力系统局部示意图。

图中：1.下模座，2.盘套，3.轴座，4.换力轴，5.轴承一，6.换力座，7.测力传感器，8.换力块，9.力块座，10.传感座，11.调整垫，12.外套，13.联轴器，14.钢球，15.弹簧，16.手柄，17.轴承二，18.手柄座，19.手柄轴，20.座板，21.摆套，22.上模座，23.拨叉，100.主机，101.主机机架，102.丝杆丝母副，103.浮动变力系统，104.微动模组，105.驱动机构，106.测力传感器卸载装置，200.机座，300.控制系统，1030丝母块，1031.滑枕，1032. 弹簧定位盘，1033.碟形弹簧。

具体实施方式

通过下面的实施例可以更详细地解释本发明，公开本发明的目的旨在保护本发明范围内的一切变化和改进，本发明并不局限于下面的实施例 ；

本发明的一种测力传感器卸载装置，包括受力可产生位移的轴座，设置在所述的轴座上且可绕轴转动的换力轴，换力轴转动时在与所述的换力轴接触以将力加载至测力传感器或与换力轴脱离接触以使测力传感器卸载间切换的换力块，仅在测力传感器卸载时支撑所述的换力轴的换力座。

其中，本发明中以竖直设置为示例进行描述，即换力轴实现的轴向力的切换是竖直方向的力，换力轴在水平面内转动实现竖直方向的轴向力的加载或卸载，可以理解的是，该装置同样可以在不同力的方向上实现同样的效果。其中，所述的加载和卸载是指通过换力轴相对换力块及测力传感器的动作，换力轴的加载是指将轴向的力施加在测力传感器上以实现其对力的测量，换力轴的卸载是指通过换力轴将力直接由换力座承受并不施加于测力传感器，使其处于不被施力的歇息、待机状态，避免长时间的实验过程对其造成的影响，为便于描述，换力轴的加载或卸载与测力传感器的加载和卸载相同。

在具体实现上，所述的换力轴上设置有第一传力部和第二传力部，在所述的换力座上对应形成有与所述的第一传力部对应的第一承力部以实现接触时对测力传感器卸载，在所述的换力块上对应形成有与所述的第二传力部对应的第二承力部以实现接触时对测力传感器加载，在换力轴转动时，第一承力部对第一传力部的承载和第二承力部对第二传力部的承载交互进行且仅有一组有效接触，该有效接触直接对应于测力传感器的卸载或加载测力工作态。

具体的，所述的第一传力部为构造有部分平台缺口的圆弧或球面，所述的第二传力部为与所述的平台缺口对应的圆弧或球面式凸台，所述的第一承力部和第二承力部为对应构造的圆弧形或球面凹槽。在具体实施上，所述的圆弧或球面为两个且对称设置在凸台两侧，所述的换力座中部形成有容纳所述的换力块并允许其轴向移动的定位孔。采用圆弧形板状结构或者采用具有部分缺口的球状结构，借助两个匹配的平台式缺口，实现第一传力部接触时对第二传力部架空，第二传力部接触时将第一传力部架空，即仅有一组实现力的传递。

其中，所述的圆弧或球面和凸台为等半径设置以实现力传递的平稳切换，同时，为保证力传递的稳定性，尤其是实际工作时的稳定性，所述的板状圆弧上平台缺口为30-60°弧设置，保证实际传感器卸载的试验机工作状态时大面积的稳定接触，减小接触应力，且切换载荷时阻力较小。

优选地，所述的圆弧或球面为两个且对称设置在凸台两侧，所述的换力座中部形成有容纳所述的换力块并允许其轴向移动的定位孔。在具体加工时可采用圆弧式第一传力部和第二传力部可设置为换力轴4在大圆柱面上分别切去3块，形成3个平台面，一个平台面41和两个平台面42，3个平台面即相对形成了第一圆弧传力部43和第二圆弧传力部44，使换力轴4工作时凹面不与换力块8接触、或不与换力座6接触，以阻断载荷传递。第一圆弧传力部43和第二圆弧传力部44轮替实现力的传递或架空。

本发明的测力传感器卸载装置，利用传力轴的转动，实现第一传力部和第二传力部有效状态的切换，继而实现测力传感器的加载或者卸载，利用圆弧形或者球面的转动设计，有效保证整个切换过程平稳且有效，实现初始测量加载不变的前提下将测力传感器卸载。

本发明还同时公开了一种具有所述的测力传感器卸载装置的微动磨损试验机，包括主机机架、轴向加载机构和微动模组，所述的微动模组的下模座将轴向力施加于所述的轴座，所述的轴座被定位于允许轴向移动，所述的换力轴受驱动相对于轴座转动以切换加载或卸载。其中，所述的轴座包括被与所述的主机机架固定连接的盘套配合实现其轴向移动的导向部，以及容纳所述的定位所述的传力轴并将所述的第一传力部和第二传力部容纳其中的腔体，所述的换力座与盘套固定连接。

作为一种实施方式，所述的轴座3为大小双圆柱形结构，大端圆柱上设有横孔，大端圆柱面与外套12的内孔为间隙配合，小端圆柱面与盘套2的内孔也是间隙配合，换力轴4两侧设有轴承一5，2个轴承一5装在轴座3的横孔中以实现换力轴的定位和其转动。换力块下面是力块座，力块座下面是测力传感器，测力传感器与传感座固连，传感座固装在换力座。在换力轴4与测力传感器7之间设置换力块8和力块座9，换力块8和力块座9的结合面为球头—凹锥面结构，以便消除相关零件的制造误差，保证测力传感器7的检测精度。在测力传感器7下面设有调整垫11，通过调整垫11调整测力传感器7的预压量，以便减小测力系统误差。

其中，换力轴4的转动是手动、或自动，手动时通过手柄扳动；自动时通过电机驱动、电磁铁驱动或气动驱动。换力轴4手动驱动时，手柄16、手柄轴19通过联轴器13与换力轴4连接。手柄轴19通过两个轴承二17支承，通过钢球14、弹簧15定位实现对传力轴的转动锁定。

作为一个具体实施例，轴承微动磨损试验机包括主机100、机座200和操控系统300，主机100固装在机座200上，操控系统300通过导线与主机100相连；主机100由主机机架101、轴向力施加机构、微动模组104、驱动机构105和测力传感器卸载装置106构成；主机100通过座板20与机座200固连，主机机架101固装在座板20上，轴向力施加机构的输出端的下端是上模座22，微动模组104的上端装在上模座22上，微动模组104的下端装在下模座1上，下模座1与测力传感器卸载装置106连接，测力传感器卸载装置106设置在主机100的下部，包括盘套2、轴座3、换力轴4、换力座6、换力块8、力块座9、传感座10和外套12；下模座1固装在轴座3上，轴座3的横孔内装有换力轴4，换力轴4下面是换力座6，换力座6固装在外套12上，外套12固装在盘套2上，盘套2固装在座板20上，换力座6腹腔内装有换力块8，换力块8下面是力块座9，力块座9下面是测力传感器7，测力传感器7与传感座10固连，传感座10固装在换力座6上；换力轴4设有凸面和凹面以构成第一传力部43和第二传力部44，换力轴4的下面能够仅与换力块8接触、或仅与换力座6接触实现测力传感器的加载或卸载。

如图3、图5所示，需要显示微动模组104所加载荷时，旋转换力轴4，让换力轴4的下面与换力块8结合，此时，微动模组104所受的力通过下模座1、轴座3、换力轴4、换力块8、力块座9传至测力传感器7，测力传感器7把测得的载荷信息输送至控制系统300，控制系统300的显示器就显示出被测载荷的示值；如图4、图6所示，测力传感器7需要卸载时，旋转换力轴4，让换力轴4的下面第二传力部44与换力块8脱开、换力轴4的下面第一传力部与换力座6结合，微动模组104所受的力通过下模座1、轴座3、换力轴4、换力座6、外套12、盘套2传至座板20上，测力传感器7不受力。

本发明中，所述的轴向力施加机构可用任意力施加机构，如手轮驱动的丝杆丝母副、气缸、油缸、砝码等，为提高对轴向力的调控颗粒度，优选所述的轴向力施加机构包括丝杆丝母副102和浮动变力系统103，丝杆丝母副102装在主机机架101的上部，丝杆丝母副102的丝母与浮动变力系统103连接，丝杆丝母副102通过旋转手轮工作，丝杆丝母副102能够带动浮动变力系统103上下运动，当丝杆丝母副102带动浮动变力系统103上行时，至上模座22与微动模组104脱开，可以拆、或装微动模组104，当丝杆丝母副102带动浮动变力系统103下行时，通过上模座22能够为微动模组104加载。

具体地，所述的浮动施力组件包括设置在机架上受驱动上下竖直运动的滑枕1031，至少一个上下同轴串联式限位于所述的滑枕的内腔的弹簧定位盘1032，对应匹配设置在弹簧定位盘下部的弹簧1033，所述的的上模座22的顶部被限位在滑枕的内腔且上端与弹簧定位盘或所述的弹簧相顶持，所述的上模座下端自滑枕开口伸出；所述的上模座为微动模组提供轴向应力。其中，所述的上模座的上端与可以构造有容纳所述的弹簧定位盘的定位腔，也可以是上模座顶部与弹簧定位盘同时定位与滑枕的内腔中，上模座可以是与最底部的弹簧定位盘顶持接触，也可以是与最底部的弹簧顶持。

其中，所述的滑枕与丝杆丝母副102的丝母块1030固定连接借以实现上下驱动，同时滑枕与机架间设置有导轨滑块结构以实现垂直上下移动，所述的弹簧定位盘1032中心部位设有凸脐，凸脐插装在碟形弹簧1033的中心孔内。通过凸脐的高度限制碟形弹簧1033的压缩量，使每一个、或一组碟形弹簧1033可以达到设定的载荷，而不被超载；不同刚度、规格的碟形弹簧1033对应弹簧定位盘1032的凸脐高度不同。

本发明的微动模组可采用现有的任意组件，其能在径向上施加扰动，同时在轴向上有设计轴向应力的均可以用于此，作为其中一个具体实施方式，本发明的一个实施例的微动模组包括设置在下模座1下面的摆套21，摆套21的大端通过轴承装在盘套2上，摆套21的上面装有拨叉23，拨叉23的叉口内含卡着微动模组104的摆轴，摆套21的小端通过连杆、偏心轴、联轴器与电机相连；工作时，电机是主动力，电机由操控系统300控制，电机通过联轴器、偏心轴和连杆驱动摆套21摆动，摆套上的拨叉23拨动中模9摆动，使试验机运行、实现轴承微动磨损试验。

本发明的微动磨损试验机，将长时间的微动磨损试验和一次性轴向力施加测量需求有效均衡，避免长时间微动磨损试验时对测力传感器无谓的寿命浪费，保证整体测量效果的同时有效降低损耗，降低测试成本。

本发明还同时公开了一种所述的微动磨损试验机的测试方法，包括以下步骤，

1）在换力轴的加载状态下完成微动模组的轴向力施加并测量；

2）需要卸载时，驱动换力轴转动，将换力轴切换至卸载状态，驱动到位后，锁定该换力轴避免发生误操作，

3）进行微动模组的微动驱动进行试验。

同时，在实验过程中驱动换力轴转动，将测力传感器切换至加载状态并进行测量的步骤，而且测量一定时间后，还可以再次将测力传感器卸载。

本发明的测试方法，将作为参考量的轴向力作为大时间段间隔的间歇测量或者仅在开始时测量的方式，在测量中利用换力轴的转动实现测力传感器的卸载，有效避免其不必要的长时间测量，有效保证其使用寿命。

本发明未详述部分为现有技术，故本发明未对其进行详述。

Claims (10)

1.一种测力传感器卸载装置，其特征在于：包括轴座，可转动地设置在轴座上的换力轴，换力轴转动时在与所述的换力轴接触以将力加载至测力传感器或与换力轴脱离接触以使测力传感器卸载间切换的换力块，仅在测力传感器卸载时支撑所述的换力轴的换力座。

2.如权利要求1所述的测力传感器卸载装置，其特征在于，所述的换力轴上设置有第一传力部和第二传力部，在所述的换力座上对应形成有与所述的第一传力部对应的第一承力部以实现接触时对测力传感器卸载，在所述的换力块上对应形成有与所述的第二传力部对应的第二承力部以实现接触时对测力传感器加载，在换力轴转动时，第一承力部对第一传力部的承载和第二承力部对第二传力部的承载交互进行且仅有一组有效接触。

3.如权利要求2所述的测力传感器卸载装置，其特征在于，所述的第一传力部为构造有部分平台缺口的圆弧或球面，所述的第二传力部为与所述的平台缺口对应的圆弧或球面式凸台，所述的第一承力部和第二承力部为对应构造的圆弧形或球面凹槽。

4.如权利要3所述的测力传感器卸载装置，其特征在于，所述的圆弧或球面和凸台为等半径设置。

5.如权利要3所述的测力传感器卸载装置，其特征在于，所述的圆弧或球面为两个且对称设置在凸台两侧，所述的换力座中部形成有容纳所述的换力块并允许其轴向移动的定位孔。

6.一种具有如权利要求1-5任一项所述的测力传感器卸载装置的微动磨损试验机，其特征在于，包括主机机架、轴向加载机构和微动模组，所述的微动模组的下模座将轴向力施加于所述的轴座，所述的轴座被定位于允许轴向移动，所述的换力轴受驱动相对于轴座转动以切换加载或卸载。

7.如权利要求6所述的微动磨损试验机，其特征在于，所述的轴座包括被与所述的主机机架固定连接的盘套配合实现其轴向移动的导向部，以及容纳所述的定位所述的传力轴并将所述的第一传力部和第二传力部容纳其中的腔体，所述的换力座与盘套固定连接。

8.如权利要求6所述的微动磨损试验机，其特征在于，换力块与换力轴相对的另一端设置依次设置有力块座和测力传感器，测力传感器与传感座固连，传感座与换力座固装。

9.一种如权利要求6-8任一项所述的微动磨损试验机的测试方法，其特征在于，包括以下步骤，

1）在测力传感器的加载状态下完成微动模组的轴向力施加并测量；

2）需要卸载时，驱动换力轴转动，将测力传感器切换至卸载状态，

3）进行微动模组的微动驱动进行试验。

10.如权利要求9所述的测试方法，其特征在于，还包括在实验过程中驱动换力轴转动，将测力传感器切换至加载状态并进行测量的步骤。

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