CN115575271B - 一种多功能滑动摩擦试验机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多功能滑动摩擦试验机，包括试验机本体和与试验机本体分离设置的控制器，所述试验机本体包括2个电机支架，所述电机支架内壁固定安装有丝杆导轨滑台，所述丝杆导轨滑台上设有移动平台，所述移动平台的外侧壁固定连接有连接板，所述连接板的上壁固定连接有轴承支架，所述轴承支架顶端固定安装有轴承安装筒，所述轴承安装筒内嵌套有被测滑动轴承，所述被测滑动轴承内嵌套有摩擦轴，所述轴承安装筒一端通过螺钉安装有轴承压盖，所述轴承安装筒另一端通过螺钉安装有后盖。本发明设计了一种多功能滑动摩擦试验机，可以对摩擦表面施加变化的并可控的压力，进而对压力进行精确控制，同时能实时监测PV值及其变化。

Description

一种多功能滑动摩擦试验机

技术领域

本发明涉及摩擦磨损试验机的技术领域，尤其是涉及一种多功能滑动摩擦试验机。

背景技术

新材料滑动轴承是高端制造装备中常用的零部件之一，为了对新材料滑动轴承的性能验证，利用摩擦机对轴承进行测试是比较省时省力的方法。现有摩擦试验机一般是通过摩擦头对测试件实施摩擦，用被测轴承材料制作平板状被测件，用夹具固定被测件，控制摩擦头在测试件表面进行直线运动；或者被测件固定在夹具上，夹具发生旋转运动，摩擦头固定，当摩擦头和测试件接触使发生了旋转运动。但是不管以上哪种形式的摩擦机，都不能直接模拟像滑动轴承这种圆柱面直接接触形式的滑动摩擦，而且机构上大部分滑动摩擦也都是旋转运动的形式，这种运动形式更解决零件运动的真实状态。众所周知，滑动轴承有一个参数叫PV值，也就是滑动轴承所能承受的最大压力P和最大线速度V的乘积，这个参数对于轴承非常重要，如果摩擦试验机能实时反映出该数值，对评价材料的摩擦学性能非常有意义。现有技术不能施加旋转运动的摩擦；大部分只能进行干摩擦，不能摩擦有润滑状态的摩擦；只能施加固定的力在被测件表面，然后通过换算计算出施加在被测件表面的摩檫力，对于不能被测件不能实时评估。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种多功能滑动摩擦试验机。

为实现上述目的，本发明的多功能滑动摩擦试验机的具体技术方案如下：

一种多功能滑动摩擦试验机，包括试验机本体和与试验机本体分离设置的控制器，所述试验机本体包括电机支架组，所述电机支架组包括2个电机支架，所述电机支架内壁固定安装有丝杆导轨滑台，所述丝杆导轨滑台上设有移动平台，所述移动平台的外侧壁固定连接有连接板，所述连接板的上壁固定连接有轴承支架，所述轴承支架顶端固定安装有轴承安装筒，所述轴承安装筒为两端开口的中空结构，所述轴承安装筒内嵌套有被测滑动轴承，所述被测滑动轴承内嵌套有摩擦轴，所述轴承安装筒一端通过螺钉安装有轴承压盖，所述轴承安装筒另一端通过螺钉安装有后盖，所述轴承压盖的中部设置有压盖孔，所述后盖的中部设置有后盖孔，所述压盖孔的孔壁开设有第一油封槽，所述后盖孔的孔壁由内至外开设有第二油封槽和第三油封槽，所述第一油封槽、第二油封槽和第三油封槽内均嵌设有密封油封；

所述摩擦轴由从动轴、圆柱体、驱动轴组成，所述从动轴和驱动轴固定连接在圆柱体的两端，所述摩擦轴内部轴向设置有主润滑油管道，所述主润滑油管道的一端连接有第一分支管道，所述圆柱体的外壁上设有与第一分支管道连通的第一开口，所述主润滑油管道的另一端嵌入式安装有密封堵头；

所述后盖位于第二油封槽和第三油封槽之间的孔壁上开设有环形槽，所述后盖的外侧壁开设有与环形槽连通的进油管道，所述进油管道靠近后盖外侧壁的一端设有润滑油进油口，所述主润滑油管道中部连接有第二分支管道，所述驱动轴的外壁上设有与第二分支管道连通且与所述环形槽对齐的第二开口。

进一步，所述电机支架顶端固定连接有轴支架，所述轴支架中部嵌套有支撑轴承，所述摩擦轴的两端穿设在支撑轴承内，所述轴支架上方固定安装有压板。

进一步，所述轴承安装筒顶部设有螺纹孔，所述螺纹孔内安装有压应力传感器，所述压应力传感器与所述控制器电性连接。

进一步，所述压应力传感器底部设有探头，所述探头的底端与所述被测滑动轴承的顶端抵触。

进一步，所述驱动轴一侧设有驱动电机，所述驱动电机通过联轴器与所述驱动轴连接，所述驱动轴与驱动电机的连接处设置有转速传感器，所述转速传感器与所述控制器电性连接。

进一步，所述丝杆导轨滑台包括伺服电机以及与伺服电机连接的螺杆，所述移动平台套设在所述螺杆上，所述伺服电机与所述控制器电性连接。

进一步，所述润滑油进油口连接有润滑油控制系统，所述润滑油控制系统包括变量泵和压力传感器，所述润滑油控制系统与所述控制器电性连接。

进一步，所述圆柱体的外径小于被测滑动轴承的内径。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

一、本发明通过摩擦轴的圆柱体，可以对滑动轴承内表面实施旋转摩擦运动；

二、本发明中的摩擦轴有通油管道，可以对摩擦表面通入润滑油；

三、本发明可以对摩擦表面施加变化的并可控的压力，进而对压力进行精确控制，本发明能实时监测PV值及其变化。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的主视图；

图2为本发明图1中A-A截面的剖视图；

图3为本发明的侧视图；

图4为本发明的立体结构示意图；

图5为本发明的工作流程图；

图中标记说明：1、电机支架；2、连接板；3、丝杆导轨滑台；4、轴承支架；5、轴支架；6、摩擦轴；601、从动轴；602、圆柱体；603、驱动轴；7、支撑轴承；8、压板；9、压应力传感器；10、被测滑动轴承；11、轴承压盖；12、第一密封油封；13、润滑油进油口；14、后盖；15、密封堵头；16、第一油封槽；17、第二油封槽；18、第三油封槽；19、主润滑油管道；20、第一分支管道；21、第二分支管道；22、环形槽；23、轴承安装筒。

具体实施方式

为了更好地了解本发明的目的、结构及功能，下面结合附图和具体较佳实施方式，对本发明一种多功能滑动摩擦试验机做进一步详细的描述。

本发明的描述中，需要理解的是，术语“左”、“右”、“上”、“下”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，“第一”、“第二”等并不表示零部件的重要程度，因此不能理解为对本发明的限制。

实施例1：

请参阅图1-5，本发明提供一种技术方案：一种多功能滑动摩擦试验机，包括试验机本体和与试验机本体分离设置的控制器，这里的控制器通过一台电脑搭载labview制成的控制逻辑图即可实现，控制器上可采集接收压力传感器、转速传感器、压应力传感器测得的数据，并可以将控制信号输出到变量泵、驱动电机和伺服电机；所述试验机本体包括电机支架组，所述电机支架组包括2个电机支架1，电机支架1的作用是支撑整个装置，其底部有安装孔，用来将本装置固定在地面或其他底座上；所述电机支架1内壁固定安装有丝杆导轨滑台3，这里的丝杆导轨滑台3是生活中常见的零部件，所述丝杆导轨滑台3上设有移动平台，所述移动平台的外侧壁固定连接有连接板2，所述连接板2的侧面设置有用于连接移动平台的安装孔，所述连接板2的上壁固定连接有轴承支架4，所述连接板2上设置有用于安装轴承支架4的安装孔，所述轴承支架4顶端固定安装有轴承安装筒23，所述轴承安装筒23为两端开口的中空结构，所述轴承安装筒23内嵌套有被测滑动轴承10，被测滑动轴承10为被测试件，用于和摩擦轴6发生滑动摩擦，从而评估其摩擦性能；所述被测滑动轴承10内嵌套有摩擦轴6，所述轴承安装筒23一端通过螺钉安装有轴承压盖11，所述轴承安装筒23另一端通过螺钉安装有后盖14，轴承压盖11和后盖14的作用是固定被测滑动轴承10，并给密封油封12提供安装空间；所述轴承压盖11的中部设置有压盖孔，所述后盖14的中部设置有后盖孔，所述压盖孔的孔壁开设有第一油封槽16，所述后盖孔的孔壁由内至外开设有第二油封槽17和第三油封槽18，所述第一油封槽16、第二油封槽17和第三油封槽18内均嵌设有密封油封12，密封油封12用于密封从润滑油进油口13进入的润滑油；

所述摩擦轴6由从动轴601、圆柱体602、驱动轴603组成，所述从动轴601和驱动轴603固定连接在圆柱体602的两端，所述摩擦轴6内部轴向设置有主润滑油管道19，所述主润滑油管道19的一端连接有第一分支管道20，所述圆柱体602的外壁上设有与第一分支管道20连通的第一开口，所述主润滑油管道19的另一端嵌入式安装有密封堵头15；

所述后盖14位于第二油封槽16和第三油封槽17之间的孔壁上开设有环形槽22，所述后盖14的外侧壁开设有与环形槽22连通的进油管道，所述进油管道靠近后盖14外侧壁的一端设有润滑油进油口13，所述润滑油进油口13用于将润滑油通入到摩擦表面，所述主润滑油管道19中部连接有第二分支管道21，所述驱动轴603的外壁上设有与第二分支管道21连通且与所述环形槽22对齐的第二开口。

进一步，所述电机支架1顶端固定连接有轴支架5，所述轴支架5底部设有与电机支架1连接的安装孔，所述轴支架5中部嵌套有支撑轴承7，所述摩擦轴6的两端穿设在支撑轴承7内，所述支撑轴承7用于支撑摩擦轴6旋转运动，所述轴支架5上方固定安装有压板8，所述轴支架5顶部设置有用于连接压板8的安装孔，所述轴支架5用于给摩擦轴6和压板8提供支撑。

进一步，所述轴承安装筒23顶部设有螺纹孔，所述螺纹孔内安装有压应力传感器9，所述压应力传感器9与所述控制器电性连接。

进一步，所述压应力传感器9底部设有探头，所述探头的底端与所述被测滑动轴承10的顶端抵触，所述压应力传感器9用于测量两个实体之间接触的压力。

进一步，所述驱动轴603一侧设有驱动电机，用于驱动摩擦轴6，从而使摩擦轴6的圆柱体602与被测滑动轴承10直接发生滑动摩擦，所述驱动电机通过联轴器与所述驱动轴603连接，所述驱动轴603与驱动电机的连接处设置有转速传感器，所述转速传感器与所述控制器电性连接；转速传感器将所测得的转速信号传递给控制器之后，控制器根据摩擦轴直径数字和转速计算出被测滑动轴承10发生摩擦部位的线速度v；控制器根据前述测得的摩擦时产生的压应力P与摩擦部位的线速度v可实时显示摩擦实验中被测滑动轴承10的PV值。

进一步，所述丝杆导轨滑台3包括伺服电机以及与伺服电机连接的螺杆，所述移动平台套设在所述螺杆上，所述移动平台能够沿着螺杆上下移动，由于移动平台的外侧壁固定连接有连接板2，因此连接板2可以随着移动平台上下移动，由于连接板2与轴承支架4固定连接，所以轴承支架4也随之发生上下运动，当向下运动时，摩擦轴6从刚开始接触到对被测滑动轴承10产生一定的压应力，压应力信号被压应力传感器9传送到控制器，所述伺服电机与所述控制器电性连接。

进一步，所述润滑油进油口13连接有润滑油控制系统，用于控制进入润滑油的压力和流量，所述润滑油控制系统包括变量泵和压力传感器，所述压力传感器用于测量流体流通时产生的压强（单位是Mpa)，所述润滑油控制系统与所述控制器电性连接。

进一步，所述圆柱体602的外径小于被测滑动轴承10的内径。

具体工作步骤为：

一、安装本体结构：

先将第一个电机支架1通过螺钉固定在工作台面上，将丝杆导轨滑台3安装到第一个电机支架1上，将连接板2的一端通过螺钉连接丝杆导轨滑台3的移动平台；调整第二个电机支架1和第一个电机支架1的距离，将第二个电机支架1上的另一个丝杆导轨滑台3的移动平台与连接板2的另一端连接，并将第二个电机支架1固定在工作台面上；通过螺钉将轴承支架4安装到连接板2上；将支撑轴承7压入到轴支架5中；将其中1个轴承支架4通过螺钉固定到其中1个电机支架1上；将密封油封12压入到轴承压盖11的第一油封槽16中；将轴承压盖11通过螺钉安装到轴承安装筒23的圆形端面上；将被测滑动轴承10安装到轴承支架4上的轴承安装筒23中；将摩擦轴6穿过将被测滑动轴承10内孔后压入到支撑轴承7内孔中；将密封油封12压入到后盖14的第二油封槽17和第三油封槽18中，通过螺钉在轴承安装筒23的另一个圆形端面固定好后盖14；将摩擦轴6另一端压入到另一个支撑轴承7的内孔中；通过螺钉将另一个轴承支架4固定到另一个电机支架1上；将压应力传感器9安装到轴承安装筒23上。

二、连接外部结构：

润滑油进油口13处连接上变量泵出口，变量泵用于给摩擦轴6提供润滑油，润滑油进油口13和变量泵的连接处设置有压力传感器，并将压力传感器及变量泵和控制器电性连接；摩擦轴6的驱动轴603通过联轴器连接上驱动电机；驱动电机用于给摩擦轴6提供动力，连接处设置有转速传感器，并将转速传感器与控制器电性连接；将压应力传感器9及伺服电机与控制器电性连接。

三、试验过程：

施加摩擦载荷：安装好装置之后，控制器通过伺服电机控制丝杆导轨滑台3上的移动平台向下运动，轴承支架4也随之向下运动，直到压应力传感器9刚好为零时停止运动，此时载荷刚好为零，需要设置摩擦载荷时只需通过控制器输入需要施加的载荷，控制器控制伺服电机运动，压应力传感器9即可将测得的压力值传输到控制器；转速传感器将测得的实时转速传输到控制器，控制器可控制伺服电机上下运动，直到压应力传感器9的数值达到设定值时，伺服电机停止运动；控制器控制驱动电机转动，直到线速度达到设定值时，驱动电机速度停止变化，控制器可实时计算转速传感器所测得的线速度与压应力传感器9测得的压力值的乘积，即PV值；

干摩擦试验：通过控制器启动驱动电机，驱动电机驱动摩擦轴6转动，在控制器输入试验转速，通过转速传感器的反馈控制即可实现需要设置的试验转速，启动驱动电机，使摩擦轴6按照设定的转速旋转，控制器通过控制伺服电机使丝杆导轨滑台3上的移动平台向下运动，使压应力传感器9测得的压力值达到设定值；

润滑摩擦试验：通过控制器控制变量泵工作，将摩擦轴6中通入润滑油，并实时测试润滑油的压力，使其按照指定的压力输入润滑油，润滑油过低时，润滑条件不满足试验设定要求，启动驱动电机，使摩擦轴6按照设定的转速旋转，控制器通过控制伺服电机使丝杆导轨滑台3上的移动平台向下运动，使压应力传感器9测得的压力值达到设定值。

可以理解，本发明是通过一些实施例进行描述的，本领域技术人员知悉的，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。另外，在本发明的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本发明的精神和范围。因此，本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本申请的权利要求范围内的实施例都属于本发明所保护的范围内。

Claims (7)

1.一种多功能滑动摩擦试验机，其特征在于：包括试验机本体和与试验机本体分离设置的控制器，所述试验机本体包括电机支架组，所述电机支架组包括2个电机支架（1），所述电机支架（1）内壁固定安装有丝杆导轨滑台（3），所述丝杆导轨滑台（3）上设有移动平台，所述移动平台的外侧壁固定连接有连接板（2），所述连接板（2）的上壁固定连接有轴承支架（4），所述轴承支架（4）顶端固定安装有轴承安装筒（23），所述轴承安装筒（23）为两端开口的中空结构，所述轴承安装筒（23）内嵌套有被测滑动轴承（10），所述被测滑动轴承（10）内嵌套有摩擦轴（6），所述轴承安装筒（23）一端通过螺钉安装有轴承压盖（11），所述轴承安装筒（23）另一端通过螺钉安装有后盖（14），所述轴承压盖（11）的中部设置有压盖孔，所述后盖（14）的中部设置有后盖孔，所述压盖孔的孔壁开设有第一油封槽（16），所述后盖孔的孔壁由内至外开设有第二油封槽（17）和第三油封槽（18），所述第一油封槽（16）、第二油封槽（17）和第三油封槽（18）内均嵌设有密封油封（12）；

所述摩擦轴（6）由从动轴（601）、圆柱体（602）、驱动轴（603）组成，所述从动轴（601）和驱动轴（603）固定连接在圆柱体（602）的两端，所述摩擦轴（6）内部轴向设置有主润滑油管道（19），所述主润滑油管道（19）的一端连接有第一分支管道（20），所述圆柱体（602）的外壁上设有与第一分支管道（20）连通的第一开口，所述主润滑油管道（19）的另一端嵌入式安装有密封堵头（15）；

所述后盖（14）位于第二油封槽（16）和第三油封槽（17）之间的孔壁上开设有环形槽（22），所述后盖（14）的外侧壁开设有与环形槽（22）连通的进油管道，所述进油管道靠近后盖（14）外侧壁的一端设有润滑油进油口（13），所述主润滑油管道（19）中部连接有第二分支管道（21），所述驱动轴（603）的外壁上设有与第二分支管道（21）连通且与所述环形槽（22）对齐的第二开口；

所述电机支架（1）顶端固定连接有轴支架（5），所述轴支架（5）中部嵌套有支撑轴承（7），所述摩擦轴（6）的两端穿设在支撑轴承（7）内，所述轴支架（5）上方固定安装有压板（8）。

2.根据权利要求1所述的多功能滑动摩擦试验机，其特征在于，所述轴承安装筒（23）顶部设有螺纹孔，所述螺纹孔内安装有压应力传感器（9），所述压应力传感器（9）与所述控制器电性连接。

3.根据权利要求2所述的多功能滑动摩擦试验机，其特征在于，所述压应力传感器（9）底部设有探头，所述探头的底端与所述被测滑动轴承（10）的顶端抵触。

4.根据权利要求1所述的多功能滑动摩擦试验机，其特征在于，所述驱动轴（603）一侧设有驱动电机，所述驱动电机通过联轴器与所述驱动轴（603）连接，所述驱动轴（603）与驱动电机的连接处设置有转速传感器，所述转速传感器与所述控制器电性连接。

5.根据权利要求1所述的多功能滑动摩擦试验机，其特征在于，所述丝杆导轨滑台（3）包括伺服电机以及与伺服电机连接的螺杆，所述移动平台套设在所述螺杆上，所述伺服电机与所述控制器电性连接。

6.根据权利要求1所述的多功能滑动摩擦试验机，其特征在于，所述润滑油进油口（13）连接有润滑油控制系统，所述润滑油控制系统包括变量泵和压力传感器，所述润滑油控制系统与所述控制器电性连接。

7.根据权利要求1所述的多功能滑动摩擦试验机，其特征在于，所述圆柱体（602）的外径小于被测滑动轴承（10）的内径。

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