CN114878311A - 一种砂尘环境-摩擦磨损动态试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种砂尘环境‑摩擦磨损动态试验装置，包括箱体内的动力系统、喷砂系统，动力系统连接摩擦磨损组件，摩擦磨损组件连接加载系统，摩擦磨损组件下方设有回砂系统；采用隔板将箱体内腔分隔成四个相互独立的闭式空间，加载系统设置在上部空间，摩擦磨损组件设置在中部空间，回砂系统设置在下部空间，吸尘系统设置在侧部空间，吸尘系统与中部空间相通。不仅能够在加载状态下以低成本、易控制的方式稳定地、灵活地开展砂尘环境‑摩擦磨损试验而且能够实现砂尘环境‑摩擦磨损试验过程中波形加载和直线加载的实时切换，还能够自适应并消除试验过程中加载杆的高频率轴向震颤和径向偏移，能够确保加载系统及其核心部件稳定、顺利、灵活地运行。

Description

一种砂尘环境-摩擦磨损动态试验装置

技术领域

本发明属于砂尘环境加速试验设备，具体涉及一种砂尘环境-摩擦磨损动态试验装置，用于对高端装备、器械上的核心部件开展砂尘环境-摩擦磨损动态试验。

背景技术

现有文献CN207169760U公开了一种新型砂尘试验箱，包括密闭的设有观察窗的测试箱体、用于控制测试箱体内气流循环的鼓风装置、连通鼓风装置和测试箱体的喷砂装置、设于测试箱体下方并与之衔接的砂尘回收装置和控制系统，砂尘回收装置的管道末端设有砂尘吸取装置。但是，这种砂尘试验箱无法用于开展摩擦磨损试验。

现有文献CN203705284U公开了一种截齿摩擦磨损试验装置，包括驱动组件、加载组件、装夹组件、砂轮组件、传动组件与机架组件，驱动组件通过传动组件带动砂轮组件转动，加载组件包括液压油缸，液压油缸连接装夹组件，装夹组件上安装可以调整滑动和转动位置的试验截齿。但是，这种装置无法在特定加载状态下开展摩擦磨损试验，且其涉及液压系统，在砂尘氛围下开展试验极容易损坏失效，成本也比较高昂。

随着国防技术的发展，很多新型高端装备、器械都是在砂尘环境下服役，其在服役过程中除了受到砂尘的影响外，还受到摩擦、磨损、载荷等因素的影响，因此，研究相关装备核心部件在载荷、砂尘环境条件下的摩擦磨损性能至关重要。

目前，开展砂尘环境-摩擦磨损试验主要是在摩擦磨损试验装置附近设置喷砂系统，试验过程中往试样附近喷砂。由于是在特定的砂尘氛围中实施试验，导致无论是采用电机驱动的动力系统还是液压驱动的动力系统，都存在易出现设备故障的问题，导致难以持续开展试验。

更关键地是，现有摩擦磨损试验装置都无法实现：在加载状态下以低成本、易控制的方式稳定地、灵活地开展砂尘环境-摩擦磨损试验，更无法实现砂尘环境-摩擦磨损试验过程中波形加载和直线加载的实时切换。

此外，采用现有方式在喷砂氛围下开展摩擦磨损试验后，往往需耗时半小时甚至更长时间来打扫试验装置及其附近区域，否则，试验装置停用几天后再开启时容易失效。

发明内容

本发明目的在于提供一种砂尘环境-摩擦磨损动态试验装置，至少能够实现在加载状态下以低成本、易控制的方式稳定地、灵活地开展砂尘环境-摩擦磨损动态试验，以及实现砂尘环境-摩擦磨损动态试验过程中波形加载和直线加载的实时切换。

本发明目的是采用如下技术方案实现的。

一种砂尘环境-摩擦磨损动态试验装置，包括可封闭的箱体和设置在箱体内的动力系统、喷砂系统，其特征在于：动力系统连接摩擦磨损组件，摩擦磨损组件上部连接加载系统，摩擦磨损组件下方设有回砂系统；采用隔板将箱体内腔分隔成四个相互独立的闭式空间，加载系统设置在上部空间，摩擦磨损组件设置在中部空间，回砂系统设置在下部空间，吸尘系统设置在侧部空间，吸尘系统与中部空间相通；加载系统包括多根立式布置的滑杆，滑杆之间立式布置有丝杠，丝杠上端连接伺服电机、下端转动连接上隔板，丝杠通过活动座（活动座配合在丝杠上）连接加载杆，加载杆上部伸入上部空间、下部伸入中部空间，加载杆下端的上夹具与中部空间内的下夹具相配合；伺服电机运行时带动丝杠转动，进而驱动活动座和加载杆同步升降；伺服电机停止时活动座和加载杆保持不动；下夹具连接动力系统，借助于动力系统驱动下夹具在水平方向往复移动。

为了更灵活、更顺利地实现砂尘环境-摩擦磨损动态试验过程中波形加载和直线加载的实时切换，所述活动座两侧分别通过滑块连接在滑杆上，在活动座上设置有上座体和下座体，上座体和下座体上分别设置有同轴布置的孔，加载杆自上往下依次穿过下座体、上隔板，加载杆与上隔板的配合方式为活动密封，在下座体上方设有压力传感器，压力传感器的压力杆向上穿过上座体，压力杆上套设有弹簧，弹簧下端抵靠压力杆上的限位台、上端抵靠上座体，加载杆顶端抵靠压力传感器；当加载杆作用在试样上且弹簧处于压缩状态时，借助于弹簧将加载力传递给加载杆，进而传递给试样；当弹簧复位后，作用在试样上的加载力消除。

进一步地，所述摩擦磨损组件包括框座，框座安装在中隔板上，框座顶板的上表面水平设置有滑轨，滑轨上配合设置有滑座，滑座上固定所述下夹具，滑座通过连杆组件连接所述动力系统的输出端；沿框座四个侧壁均设置有防尘盖板，防尘盖板底端密封连接在框座底板上，防尘盖板顶端密封连接在框座顶板上，采用设置在框座顶板上方的风琴防尘罩将滑轨、滑座罩住，下夹具的夹持部裸露在风琴防尘罩外，由防尘盖板、框座顶板、风琴防尘罩共同围合成密闭空间；所述动力系统运行时，通过连杆组件带动滑座、下夹具在水平方向往复运动，且连杆组件、滑座始终在密闭空间内运行。

为了便于针对不同长度试样实施摩擦磨损动态试验，所述连杆组件包括第一活动连杆，第一活动连杆连接所述动力系统的输出端，在第一活动连杆上固定设置有第一连接销，第一连接销连接第二活动连杆的其中一端，第二活动连杆另一端连接在第二连接销上，第二连接销固定在连接块上，连接块固定在所述滑座上，所述动力系统运行时带动第一活动连杆转动，进而带动第二活动连杆摆动；连接块具有条形孔，第二连接销纵向插入条形孔中，采用横向穿设在连接块上的螺钉伸入条形孔内并将第二连接销抵紧、固定；当螺钉伸入条形孔内的长度不同时，通过所述连杆组件带动滑座、下夹具在水平方向往复运动的行程也不同。

进一步地，所述回砂系统包括连接在中隔板底壁的斗形容器，中隔板采用孔板，斗形容器的顶口面积不小于中隔板上的通孔面积，斗形容器底部连接底板。

进一步地，所述喷砂系统包括喷砂管，喷砂管上设置有喷砂泵，喷砂管其中一个进口位于斗形容器内，喷砂管出口的喷砂嘴组件位于下夹具斜上方。

进一步地，所述吸尘系统的吸尘口位于中部空间的中上区域；更优选地，该吸尘口水平布置在靠近上隔板的加载杆周围。

进一步地，所述防尘盖板为斜板，由所有防尘盖板围合成的罩体呈倒锥台形，倒锥台形底端的截面积小于框座底板上壁的表面积。

进一步地，所述动力系统、所述喷砂系统、所述加载系统、所述吸尘系统分别连接计算机控制设备，计算机控制设备包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，所述处理器执行所述程序时实现以下步骤/功能：

S1，控制所述加载系统的伺服电机正向运行，当压力传感器反馈的加载力达到预设值后控制伺服电机停止；

S2，控制所述动力系统的驱动电机按预设转速转动，进而带动滑座、下夹具在水平方向按预设频率往复运动；

S3，控制所述喷砂系统和所述吸尘系统运行，当所述动力系统停止运行5-10秒后，控制所述喷砂系统和所述吸尘系统关闭。

进一步地，所述动力系统、所述喷砂系统、所述加载系统、所述吸尘系统分别连接计算机控制设备，计算机控制设备包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，所述处理器执行所述程序时实现以下步骤/功能：

S1，控制所述加载系统的伺服电机正向运行，当压力传感器反馈的加载力达到预设值后控制伺服电机停止；

S2，控制所述动力系统的驱动电机按预设转速转动，进而带动滑座、下夹具在水平方向按预设频率往复运动；

S3，控制所述加载系统的伺服电机按照预设频率正反转交替运行；

S4，控制所述喷砂系统和所述吸尘系统运行，当所述动力系统停止运行5-10秒后，控制所述喷砂系统和所述吸尘系统关闭。

有益效果：

1、不仅能够在加载状态下以低成本、易控制的方式稳定地、灵活地开展砂尘环境-摩擦磨损动态试验，特别是核心部件（加载系统）成本及其维护成本不到现有高精密加载系统（如液压控制系统）成本的30%，而且能够实现砂尘环境-摩擦磨损动态试验过程中波形加载和直线加载的实时切换，而且能够将加载精度控制在1牛顿甚至更精确；

2、能够将清扫试验装置及其附近区域所需耗时降低到四分钟以内，试验结束后，在开启吸尘系统的情况下，采用毛刷或吹枪依序清扫试样及其夹具表面、风琴防尘罩顶面、框座顶板上表面、框座底板上表面和中隔板上表面，清扫的砂粒会自行落入斗形容器内；

3、设备故障率低，即使在高速冲击（喷砂速率控为40m/s、喷砂管内径为15mm）的喷砂氛围开展摩擦磨损动态试验，也能够确保试验过程中的整套试验装置无任何故障；

4、彻底解决了粉尘（喷砂过程中产生的细微颗粒）进入加载系统的难题，不仅能够确保上部空间内无任何粉尘，而且能够确保加载杆与上隔板的配合面无任何粉尘，避免了试验过程中因砂粒进入加载系统而导致停机的情况发生，便于持续开展试验，试验装置停用几天后也能够顺利启动，还能够确保装置外围完全无尘，有利于在普通试验室内开展试验；

5、能够自适应并消除试验过程中加载杆的高频率轴向震颤和径向偏移，能够确保加载系统及其核心部件稳定、顺利、灵活地运行。

附图说明

图1是实施例中砂尘环境-摩擦磨损动态试验装置示意图一（省去了部分箱体库板）；

图2是实施例中砂尘环境-摩擦磨损动态试验装置内部结构的局部示意图一；

图3是实施例中砂尘环境-摩擦磨损动态试验装置内部结构的局部示意图二；

图4是实施例中砂尘环境-摩擦磨损动态试验装置内部结构的局部示意图三；

图5是实施例中砂尘环境-摩擦磨损动态试验装置的摩擦磨损组件及动力系统示意图一；

图6是实施例中砂尘环境-摩擦磨损动态试验装置的摩擦磨损组件及动力系统示意图二；

图7是实施例中砂尘环境-摩擦磨损动态试验装置的摩擦磨损组件及动力系统示意图三；

图8是实施例中砂尘环境-摩擦磨损动态试验装置的箱体框架示意图；

图9是实施例中砂尘环境-摩擦磨损动态试验装置的喷砂嘴组件所在部位局部示意图。

具体实施方式

结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但以下实施例的说明只是用于帮助理解本发明的原理及其核心思想，并非对本发明保护范围的限定。应当指出，对于本技术领域普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，针对本发明进行的改进也落入本发明权利要求的保护范围内。

实施例1

如图1至图8所示，一种砂尘环境-摩擦磨损动态试验装置，包括可完全封闭的箱体和设置在箱体内的动力系统、喷砂系统，动力系统连接摩擦磨损组件，摩擦磨损组件上部连接加载系统，摩擦磨损组件下方设有回砂系统；采用隔板将箱体内腔分隔成四个相互独立的闭式空间，加载系统设置在上部空间，摩擦磨损组件设置在中部空间，回砂系统设置在下部空间，吸尘系统61设置在侧部空间，吸尘系统61与中部空间相通。如图8所示，箱体用库板与框架相结合方式制得，外部为库板，内部为框架，框架采用100mm×100mm×5mm的不锈钢方管焊接而成，库板采用不锈钢板，厚度为3mm，外表喷防护漆，箱体正面设置有操作门和观察窗，操作门边安装有密封条。

本实施例中，加载系统包括两根立式布置的滑杆10，滑杆10之间立式布置有丝杠11，丝杠11上端连接伺服电机13、下端转动连接上隔板14，丝杠11通过活动座12连接加载杆18，加载杆18上部伸入上部空间、下部伸入中部空间，加载杆18下端的上夹具19与中部空间内的下夹具33相配合；伺服电机13运行时带动丝杠11转动，进而驱动活动座12和加载杆18同步升降；伺服电机13停止时活动座12和加载杆18保持不动；下夹具33连接动力系统，借助于动力系统驱动下夹具33在水平方向往复移动。

其中，丝杠11行程为200mm，活动座12两侧分别通过滑块15连接在滑杆10上，活动座12采用直线轴承，在活动座12上设置有上座体16和下座体17，上座体16和下座体17上分别设置有同轴布置的孔，加载杆18自上往下依次穿过下座体17、上隔板14，加载杆18与上隔板14的配合方式为活动密封，在下座体17上方设有压力传感器20，压力传感器20采用量程为500N、控制加载力精度为±1% FS的轮辐式传感器，压力传感器20的压力杆21向上穿过上座体16，压力杆21上套设有弹簧22，弹簧22下端抵靠压力杆21上的限位台、上端抵靠上座体16，加载杆18顶端抵靠压力传感器20；当加载杆18作用在试样上且弹簧22处于压缩状态时，借助于弹簧22将加载力传递给加载杆18，进而传递给试样；当弹簧22复位后，作用在试样上的加载力消除。其中，加载杆18与上隔板14通过两个密封轴承连接，两个密封轴承之间的腔室内装满黄油。

本实施例中，摩擦磨损组件包括框座30，框座30安装在中隔板50上，框座30顶板上水平设置有滑轨31，滑轨31上配合设置有滑座32，滑座32上固定下夹具33，滑座32通过连杆组件连接动力系统的输出端；沿框座30四个侧壁均设置有防尘盖板34，防尘盖板34底端密封连接在框座30底板上，防尘盖板34顶端密封连接在框座30顶板上，采用设置在框座30顶板上方的风琴防尘罩35将滑轨31、滑座32罩住，下夹具33的夹持部裸露在风琴防尘罩35外，由防尘盖板34、框座30顶板、风琴防尘罩35共同围合成密闭空间；动力系统运行时，通过连杆组件带动滑座32、下夹具33在水平方向往复运动，且连杆组件、滑座32始终在密闭空间内运行。

其中，连杆组件包括第一活动连杆40，第一活动连杆40连接所述动力系统的输出端，在第一活动连杆40上固定设置有第一连接销41，第一连接销41连接第二活动连杆42的其中一端，第二活动连杆42另一端连接在第二连接销43上，第二连接销43固定在连接块44上，连接块44固定在滑座32上，所述动力系统运行时带动第一活动连杆40转动，进而带动第二活动连杆42摆动；连接块44具有条形孔45，第二连接销43纵向插入条形孔45中，采用横向穿设在连接块44上的螺钉46伸入条形孔45内并将第二连接销43抵紧、固定；如图5所示，在第一活动连杆40上也设置有条孔47，第一连接销41伸入条孔47内，采用调节螺钉46从侧壁伸入条孔47内将第二连接销43抵紧、固定；当调节螺钉伸入条形孔45或条孔47内的长度不同时，通过所述连杆组件带动滑座32、下夹具33在水平方向往复运动的行程也不同。其中，夹具33在水平方向往复运动的行程控制为0～200mm，具体应用时的行程通过调节螺钉46伸入条形孔45内的长度进行设置，最大往复运动速度控制为0.5-5m/s。其中，框座30顶板上具有条形镂空部（条形孔），连接块44与滑座32的连接部位位于镂空部中，即连接块44能够在条形镂空部中活动。

本实施例中，回砂系统包括连接在中隔板50底壁的斗形容器51，中隔板50采用孔板，斗形容器51的顶口面积不小于中隔板50上的通孔面积，斗形容器51底部连接底板52。

本实施例中，喷砂系统包括喷砂管53，喷砂管53上设置有喷砂泵，喷砂管53其中一个进口位于斗形容器51内，另一进口位于新沙容器中，喷砂管53出口的喷砂嘴组件54位于下夹具33斜上方。在一个使用方案中，一方面将新沙容器中的新砂泵入喷砂管53内并喷在试样上，另一方面将斗形容器51内回收的砂粒泵入喷砂管53内并喷在试样上；在另一个使用方案中，将新沙容器中的新砂泵入喷砂管53内并喷在试样上，斗形容器51内回收的砂粒最后集中回收处理。其中，喷砂嘴组件54用优质耐磨碳化硼材料进行加工，配置四支喷枪，一支吹枪，每支喷枪单独控制，喷砂管53采用高压耐磨专用砂管。

本实施例中，吸尘系统61的吸尘口位于中部空间的中上区域，具体将该吸尘口水平布置在靠近上隔板14的加载杆18周围。其中，吸尘系统61可以采用市售的布袋除尘系统，例如：布袋除尘系统由机体、布袋、震打清灰机构、集尘斗等组成，除尘系统配制布袋，成方形分布、垂直悬挂；用配制的震打装置对布袋进行震打，使布袋表面的粉尘脱落，掉入集尘箱。其中，1、布袋除尘系统壳体采用3mmQ235钢板制作，各连接部位采用国家标准型材，整机焊接牢固，密封性能好、不漏粉尘，由灰斗、箱体、隔板、斗板等部分组成，工作时，含尘气体由进风道进入隔板下部，粗尘粒直接落入灰斗底部，细尘粒随气流转折向上进入箱体，粉尘积附在滤袋外表面，过滤后的气体进入上箱体至净气集合管-排风口，经抽尘风机排至大气；2、布袋：布袋采用优质工业涤纶绒布编织，再防火花处理，局部耐高温、抗拉强度高、气阻小、使用寿命长等，滤袋外形：Φ140X880mm数量12个；3、震打清灰机构：清灰过程是开启震打气缸，利用气缸伸缩机械振动对布袋清灰，振动后从滤袋上剥离的粉尘沉降至灰斗；4、集尘活动斗车：斗车采用Q235钢板制作，底部配活动滚轮，移动方便，容易清灰；5）、除尘风机功率为1.5KW。

本实施例中，防尘盖板34为斜板，由所有防尘盖板34围合成的罩体呈倒锥台形，倒锥台形底端的截面积小于框座30底板上壁的表面积。

本实施例中，动力系统包括电机安装架70，电机安装架70上卧式安装伺服电机71，伺服电机71的转速为0～1000转/分钟且可无级调速，伺服电机71输出端连接联轴器72，联轴器72连接扭矩传感器73，扭矩传感器73连接主轴74，主轴74连接第一活动连杆40。运行时，伺服电机71驱动扭矩传感器73和主轴74旋转，进而带动第一活动连杆40转动，进而带动滑座32、下夹具33在水平方向往复运动，通过扭矩传感器73实时监测试样摩擦磨损动态试验时产生的摩擦力矩。其中，伺服电机71、联轴器72、扭矩传感器73、主轴74都位于防护罩75内。

本实施例中，喷砂系统的速度控制为0～50m/s且可调节，加载系统的加载范围控制为0～500N并借助于伺服电机13转动量和弹簧22压缩量进行调节，

本实施例中，动力系统、喷砂系统、加载系统、吸尘系统61分别连接计算机控制设备，计算机控制设备包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，处理器执行程序时实现以下步骤/功能：

S1，控制加载系统的伺服电机13正向运行，当压力传感器20反馈的加载力达到预设值后控制伺服电机13停止；

S2，控制动力系统的驱动电机（即伺服电机71）按预设转速转动，进而带动滑座32、下夹具33在水平方向按预设频率往复运动；

S3，控制喷砂系统和吸尘系统61运行，当动力系统停止运行5-10秒后，控制喷砂系统和吸尘系统61关闭。

实施例2

一种砂尘环境-摩擦磨损动态试验装置，参照实施例1，其与实施例1的主要区别体现在软件方面，具体地，计算机控制设备的处理器执行程序时实现以下步骤/功能：

S1，控制加载系统的伺服电机13正向运行，当压力传感器20反馈的加载力达到预设值后控制伺服电机13停止；

S2，控制动力系统的驱动电机（即伺服电机71）按预设转速转动，进而带动滑座32、下夹具33在水平方向按预设频率往复运动；

S3，控制加载系统的伺服电机13按照预设频率正反转交替运行；

S4，控制喷砂系统和吸尘系统61运行，当动力系统停止运行5-10秒后，控制喷砂系统和吸尘系统61关闭。

使用方案一，先将试样60的固定部件安装在上夹具19上，将试样60的活动部件安装在下夹具33上，然后控制加载系统的伺服电机13正向运行，此过程中弹簧22受压，当压力传感器20反馈的加载力达到预设值后或者弹簧22压缩量到达计算值时控制伺服电机13停止,根据公式F=Kx可知，要达到某个特定加载力，其对应的弹簧22变形量是唯一的；然后关闭操作门，开启动力系统的驱动电机（即伺服电机71）、喷砂系统和吸尘系统61，此时，滑座32、下夹具33及试样60的活动部件在水平方向往复运动，实现试样60的活动部件与固定部件的相互摩擦（滑动摩擦）与磨损，此过程实现的是砂尘环境-摩擦磨损动态试验的直线加载。

使用方案二，先将试样60的固定部件安装在上夹具19上，将试样60的活动部件安装在下夹具33上，并预先控制加载系统的伺服电机13正向运行，此过程中弹簧22受压，当压力传感器20反馈的加载力达到预设极大值后记录伺服电机13的旋转参数一（例如自起始点转动四圈），当压力传感器20反馈的加载力达到预设极小值后记录伺服电机13的旋转参数二（例如自起始点转动三圈）；在试验开始时，控制加载系统的伺服电机13正向转动三圈时停止，此时刚好达到最小的加载力，然后关闭操作门并开启动力系统的驱动电机（即伺服电机71）、喷砂系统和吸尘系统61，后续运行过程中，始终控制伺服电机13按照“先正向转动一圈，再反向转动一圈”的循环模式运行，此过程中，滑座32、下夹具33及试样60的活动部件在水平方向往复运动，实现试样60的活动部件与固定部件的相互摩擦（滑动摩擦）与磨损，此过程实现的是砂尘环境-摩擦磨损动态试验的波形加载。

试验过程中，从喷砂嘴组件54喷出的砂粒撞击在试样上，为试样提供砂尘环境，部分砂粒会进而试样60的活动部件与固定部件之间，进而导致加载杆的高频率轴向震颤和径向偏移，借助于前述特定的加载系统就能够自适应并消除试验过程中加载杆的高频率轴向震颤和径向偏移；试验过程中产生的大颗粒砂则会落在试样及其夹具表面、风琴防尘罩顶面、框座顶板上表面、框座底板上表面和中隔板上表面，以及斗形容器中，试验过程中产生的细微颗粒、粉尘则会漂浮在中部空间的空气中，进而被吸尘系统61吸出，极少量的细微颗粒、粉尘还会进一步被加载杆与上隔板连接部位的两个密封轴承之间黄油阻挡，进而彻底解决了粉尘（喷砂过程中产生的细微颗粒）进入加载系统的难题，不仅能够确保上部空间内无任何粉尘，而且能够确保加载杆与上隔板的配合面无任何粉尘，避免了试验过程中因砂粒进入加载系统而导致停机的情况发生，确保加载系统及其核心部件稳定、顺利、灵活地运行，便于持续开展试验，试验装置停用几天后也能够顺利启动，还能够确保装置外围完全无尘，有利于在普通试验室内开展试验。

试验结束后，在开启吸尘系统的情况下，通常先开启喷砂嘴组件的吹枪吹扫半分钟，然后采用毛刷或吹枪依序清扫试样及其夹具表面、风琴防尘罩顶面、框座顶板上表面、框座底板上表面和中隔板上表面，清扫的砂粒会自行落入斗形容器内，整个清扫过程只需不到四分钟。

更关键地是，采用该砂尘环境-摩擦磨损动态试验装置，不仅能够在加载状态下以低成本、易控制的方式稳定地、灵活地开展砂尘环境-摩擦磨损动态试验，特别是核心部件（加载系统）成本及其维护成本不到现有高精密加载系统（如液压控制系统）成本的30%，而且能够实现砂尘环境-摩擦磨损动态试验过程中波形加载和直线加载的实时切换，而且能够将加载精度控制在0.5N以内。

此外，采用该砂尘环境-摩擦磨损动态试验装置的故障率低，即使在高速冲击（喷砂速率控为40m/s、喷砂管内径为15mm）的喷砂氛围开展摩擦磨损动态试验，也能够确保试验（150-170N的波形加载状态下，整套装置连续运行72小时，每运行4小时停机30分钟）过程中的整套试验装置无任何故障。

在其余应用方式中，还可以将摩擦磨损组件更换为滚动摩擦组件，以便于在砂尘氛围下开展砂尘环境-磨损试验。例如，在上夹具上和下夹具上分别安装滚动试样，实现环环式摩擦方式；或者在上夹具上固定安装试样，在下夹具上安装滚动试样，实现环块式摩擦方式。

在前述各实施例中：如图9所示，喷砂嘴组件54通夹子56安装在支架上，支架固定在中隔板14上，支架包括圆柱形横杆57和连接在圆柱形横杆57上的立杆58；夹子56由两个夹体和相应的锁紧组件构成，夹子56上设置有纵向布置的第一孔，喷砂嘴组件54的连杆55插入第一孔内并借助于穿设在夹子56上的螺钉进行固定；在夹子56上还设置有横布置的第二孔，圆柱形横杆57插入第二孔内；当连杆55被固定且夹子56处于非锁紧状态时，在外力驱动下，夹子56绕着圆柱形横杆57转动的过程中喷砂嘴组件54跟随夹子56作适应性转动，此时便可调节喷砂嘴组件54的角度及喷砂角度（即通过圆柱形横杆57旋转调节喷砂角度）；当连杆55未被固定时，在外力驱动下，连杆55能够顺着第一孔移动，此时便可调节喷砂嘴组件54的高度及喷砂高度。

本发明中，试验过程中涉及的具体参数（如参数喷砂速率、喷砂时间、摩擦力、试验时间）由本领域技术人员根据实际情况计算确定。

Claims (10)

1.一种砂尘环境-摩擦磨损动态试验装置，包括可封闭的箱体和设置在箱体内的动力系统、喷砂系统，其特征在于：动力系统连接摩擦磨损组件，摩擦磨损组件上部连接加载系统，摩擦磨损组件下方设有回砂系统；采用隔板将箱体内腔分隔成四个相互独立的闭式空间，加载系统设置在上部空间，摩擦磨损组件设置在中部空间，回砂系统设置在下部空间，吸尘系统设置在侧部空间，吸尘系统与中部空间相通；加载系统包括多根立式布置的滑杆(10)，滑杆(10)之间立式布置有丝杠(11)，丝杠(11)上端连接伺服电机(13)、下端转动连接上隔板(14)，丝杠(11)通过活动座(12)连接加载杆(18)，加载杆(18)上部伸入上部空间、下部伸入中部空间，加载杆(18)下端的上夹具(19)与中部空间内的下夹具(33)相配合；伺服电机(13)运行时带动丝杠(11)转动，进而驱动活动座(12)和加载杆(18)同步升降；伺服电机(13)停止时活动座(12)和加载杆(18)保持不动；下夹具(33)连接动力系统，借助于动力系统驱动下夹具(33)在水平方向往复移动。

2.根据权利要求1所述的砂尘环境-摩擦磨损动态试验装置，其特征在于：所述活动座(12)两侧分别通过滑块(15)连接在滑杆(10)上，在活动座(12)上设置有上座体(16)和下座体(17)，上座体(16)和下座体(17)上分别设置有同轴布置的孔，加载杆(18)自上往下依次穿过下座体(17)、上隔板(14)，加载杆(18)与上隔板(14)的配合方式为活动密封，在下座体(17)上方设有压力传感器(20)，压力传感器(20)的压力杆(21)向上穿过上座体(16)，压力杆(21)上套设有弹簧(22)，弹簧(22)下端抵靠压力杆(21)上的限位台、上端抵靠上座体(16)，加载杆(18)顶端抵靠压力传感器(20)；当加载杆(18)作用在试样上且弹簧(22)处于压缩状态时，借助于弹簧(22)将加载力传递给加载杆(18)，进而传递给试样；当弹簧(22)复位后，作用在试样上的加载力消除。

3.根据权利要求2所述的砂尘环境-摩擦磨损动态试验装置，其特征在于：所述摩擦磨损组件包括框座(30)，框座(30)安装在中隔板(50)上，框座(30)顶板的上表面水平设置有滑轨(31)，滑轨(31)上配合设置有滑座(32)，滑座(32)上固定所述下夹具(33)，滑座(32)通过连杆组件连接所述动力系统的输出端；沿框座(30)四个侧壁均设置有防尘盖板(34)，防尘盖板(34)底端密封连接在框座(30)底板上，防尘盖板(34)顶端密封连接在框座(30)顶板上，采用设置在框座(30)顶板上方的风琴防尘罩(35)将滑轨(31)、滑座(32)罩住，下夹具(33)的夹持部裸露在风琴防尘罩(35)外，由防尘盖板(34)、框座(30)顶板、风琴防尘罩(35)共同围合成密闭空间；所述动力系统运行时，通过连杆组件带动滑座(32)、下夹具(33)在水平方向往复运动，且连杆组件、滑座(32)始终在密闭空间内运行。

4.根据权利要求3所述的砂尘环境-摩擦磨损动态试验装置，其特征在于：所述连杆组件包括第一活动连杆(40)，第一活动连杆(40)连接所述动力系统的输出端，在第一活动连杆(40)上固定设置有第一连接销(41)，第一连接销(41)连接第二活动连杆(42)的其中一端，第二活动连杆(42)另一端连接在第二连接销(43)上，第二连接销(43)固定在连接块(44)上，连接块(44)固定在所述滑座(32)上，所述动力系统运行时带动第一活动连杆(40)转动，进而带动第二活动连杆(42)摆动；连接块(44)具有条形孔(45)，第二连接销(43)纵向插入条形孔(45)中，采用横向穿设在连接块(44)上的螺钉(46)伸入条形孔(45)内并将第二连接销(43)抵紧、固定；当螺钉(46)伸入条形孔(45)内的长度不同时，通过所述连杆组件带动滑座(32)、下夹具(33)在水平方向往复运动的行程也不同。

5.根据权利要求4所述的砂尘环境-摩擦磨损动态试验装置，其特征在于：所述回砂系统包括连接在中隔板(50)底壁的斗形容器(51)，中隔板(50)采用孔板，斗形容器(51)的顶口面积不小于中隔板(50)上的通孔面积，斗形容器(51)底部连接底板(52)。

6.根据权利要求5所述的砂尘环境-摩擦磨损动态试验装置，其特征在于：所述喷砂系统包括喷砂管(53)，喷砂管(53)上设置有喷砂泵，喷砂管(53)其中一个进口位于斗形容器(51)内，喷砂管(53)出口的喷砂嘴组件(54)位于下夹具(33)斜上方；喷砂嘴组件(54)通夹子(56)安装在支架上，支架固定在中隔板(14)上，支架包括圆柱形横杆(57)和连接在圆柱形横杆(57)上的立杆(58)；夹子(56)由两个夹体和相应的锁紧组件构成，夹子(56)上设置有纵向布置的第一孔，喷砂嘴组件(54)的连杆(55)插入第一孔内并借助于穿设在夹子(56)上的螺钉进行固定；在夹子(56)上还设置有横布置的第二孔，圆柱形横杆(57)插入第二孔内；当连杆(55)被固定且夹子(56)处于非锁紧状态时，在外力驱动下，夹子(56)绕着圆柱形横杆(57)转动的过程中喷砂嘴组件(54)跟随夹子(56)作适应性转动；当连杆(55)未被固定时，在外力驱动下，连杆(55)能够顺着第一孔移动。

7.根据权利要求6所述的砂尘环境-摩擦磨损动态试验装置，其特征在于：所述吸尘系统的吸尘口位于中部空间的中上区域。

8.根据权利要求7所述的砂尘环境-摩擦磨损动态试验装置，其特征在于：所述防尘盖板(34)为斜板，由所有防尘盖板(34)围合成的罩体呈倒锥台形，倒锥台形底端的截面积小于框座(30)底板上壁的表面积。

9.根据权利要求8所述的砂尘环境-摩擦磨损动态试验装置，其特征在于：

所述动力系统、所述喷砂系统、所述加载系统、所述吸尘系统分别连接计算机控制设备，计算机控制设备包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，所述处理器执行所述程序时实现以下步骤/功能：

S1，控制所述加载系统的伺服电机(13)正向运行，当压力传感器(20)反馈的加载力达到预设值后控制伺服电机(13)停止；

S2，控制所述动力系统的驱动电机按预设转速转动，进而带动滑座(32)、下夹具(33)在水平方向按预设频率往复运动；

S3，控制所述喷砂系统和所述吸尘系统运行，当所述动力系统停止运行5-10秒后，控制所述喷砂系统和所述吸尘系统关闭。

10.根据权利要求8所述的砂尘环境-摩擦磨损动态试验装置，其特征在于：

所述动力系统、所述喷砂系统、所述加载系统、所述吸尘系统分别连接计算机控制设备，计算机控制设备包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，所述处理器执行所述程序时实现以下步骤/功能：

S1，控制所述加载系统的伺服电机(13)正向运行，当压力传感器(20)反馈的加载力达到预设值后控制伺服电机(13)停止；

S2，控制所述动力系统的驱动电机按预设转速转动，进而带动滑座(32)、下夹具(33)在水平方向按预设频率往复运动；

S3，控制所述加载系统的伺服电机(13)按照预设频率正反转交替运行；

S4，控制所述喷砂系统和所述吸尘系统运行，当所述动力系统停止运行5-10秒后，控制所述喷砂系统和所述吸尘系统关闭。

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