CN116818571A - 一种冲击磨损试验装置 - Google Patents

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贾茜
豆晓辉
来冰冰
王晓波
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Abstract

本发明公开了一种冲击磨损试验装置,涉及力学试验技术领域,包括框架、底座、冲击作动器、自动供样模块、台钳、试块组合体、输样管、作动球杆组合体和控制器,框架设置在底座上,冲击作动器设置在框架上,自动供样模块设置在框架上,台钳设置在底座上,台钳用于夹持试块组合体,输样管一端连接自动供样模块,输样管另一端连接试块组合体,作动球杆组合体与冲击作动器的输出端连接,控制器与自动供样模块和冲击作动器电连接,从而通过设置自动供样模块,通过自动供样模块与控制器连接,通过控制器控制自动供样模块,控制器能够控制自动供样的加样模式、加样时间和加样速度,从而避免冲击磨损试验机在冲击过程中润滑脂介质试样跑样的问题。

Description

一种冲击磨损试验装置
技术领域
本发明涉及力学试验技术领域,特别是涉及一种冲击磨损试验装置。
背景技术
由多周次冲击所引起的反复摩擦磨损所导致的材料损耗被称为冲击磨损。冲击磨损诱发的损伤和零件失效不仅存在于传统工业,也存在于诸如核电、航空航天以及生物医疗等高新技术领域。由于冲击磨损导致的泄露、卡件和其他典型故障的频繁发生会导致一些严重事故,如空中停车、反应堆失控、火灾和爆炸。因而,对冲击磨损行为及其机理展开研究,并系统地提出解决方案和方法,形成完整的理论和保护技术是十分必要的。
损伤机制研究涉及冲击副特征(材料、外形、尺寸等)、冲击参数(动能、角度、周次等)和环境因素(温度、湿度、介质等)对磨损行为的影响机制。对于防护性能研究,现阶段主要集中在对材料镀层这一防护手段的研究,鲜有关于对润滑油、脂产品抗冲击磨损性能的研究报道。因此,为了补充和完善润滑产品现有性能评价体系、开拓润滑产品多工况应用场景、开发自适应工况智能润滑材料以及优化产品综合性能,需要采用针对润滑油脂抗冲击磨损性能的评价装置。但现有的冲击磨损试验机存在冲击过程中润滑脂跑样的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种冲击磨损试验装置,以解决冲击磨损试验装置存在冲击过程中润滑脂试样跑样的问题。
为实现上述目的,本发明提供了如下方案:
一种冲击磨损试验装置,包括:框架、底座、冲击作动器、自动供样模块、台钳、试块组合体、输样管、作动球杆组合体和控制器,所述框架设置在所述底座上,所述冲击作动器设置在所述框架上,所述自动供样模块设置在所述框架上,所述台钳设置在所述底座上,所述台钳用于夹持所述试块组合体,所述输样管一端连接所述自动供样模块,所述输样管另一端连接所述试块组合体,所述作动球杆组合体与所述冲击作动器的输出端连接,所述控制器与所述自动供样模块和所述冲击作动器电连接。
优选的,所述自动供样模块包括注射器定位件、注射器,上基板,下基板,丝杆,滑块,导轨,步进电机,侧板,推进联接件,所述注射器定位件设置在所述上基板上,所述注射器设置在所述注射器定位件上,所述上基板设置在所述下基板上方,所述下基板的两端分别与侧板固定连接,所述丝杆的一端与所述侧板转动连接,所述丝杆的另一端与所述步进电机的输出端连接,所述导轨的两端分别与所述下基板两端的侧板固定连接,所述滑块设置在所述丝杆上,且所述滑块与所述导轨滑动连接,所述滑块通过所述推进联接件与所述注射器的推进部件连接,以推动所述注射器。
优选的,所述冲击作动器包括激振器和气缸。
优选的,所述试块组合体包括试块、试块固定件、介质槽、紧定螺钉,所述试块由所述紧定螺钉固定于所述试块固定件的凹槽中,所述试块固定件固定在所述介质槽中。
优选的,所述试块、所述试块固定件、所述介质槽之间相互配合的表面以及所述试块的冲击接触点所在表面基于所述介质槽底面的平行度均应控制在0.025之内。
优选的,所述作动球杆组合体包括从上到下依次螺纹连接的顶杆、测力传感器、球盒上部、冲击钢球和球盒下部。
优选的,所述顶杆、所述测力传感器、所述球盒上部、所述冲击钢球、所述球盒下部之间相互配合轴线基于所述冲击作动器的输出端的轴线的同轴度均应控制在0.025之内。
优选的,所述球盒上部、所述冲击钢球、所述球盒下部之间配合表面的表面粗糙度应控制在1.6之内。
优选的,所述框架由铝型材构建。
根据本发明提供的具体实施例,本发明公开了以下技术效果:
本发明提供的装置通过设置自动供样模块,通过自动供样模块与控制器连接,通过控制器控制自动供样模块,控制器能够控制自动供样的加样模式、加样时间和加样速度,从而避免冲击磨损试验机在冲击过程中润滑脂介质试样跑样的问题。
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性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的一种激振器型冲击磨损试验装置轴测图;
图2为本发明提供的一种气缸型冲击磨损试验装置轴测图;
图3为本发明提供的激振器的安装示意图;
图4为本发明提供的气缸的安装示意图;
图5为本发明提供的自动供样模块的结构示意图;
图6为本发明提供的试块组合体的结构示意图;
图7为本发明提供的作动球杆组合体结构示意图;
图8为本发明提供的冲击磨损试验装置的控制系统示意图;
其中:
1—框架、2—底座、3—激振器、4—气缸、5—自动供样模块、6—试块组合体、7—台钳、8—输样管、9—作动球杆组合体、10—T型螺栓、11—多通道信号发生器、12—功率放大器、13—电磁阀、14—空气压缩机、15—数据采集卡、16—上位机、17—步进电机驱动器;5.1—注射器、5.2—上基板、5.3—下基板、5.4—丝杆、5.5—滑块、5.6—导轨、5.7—步进电机、5.8—侧板、5.9—推进联接件、5.10—注射器定位件;6.1—试块、6.2—试块固定件、6.3—介质槽、6.4—紧定螺钉;9.1—顶杆、9.2—测力传感器、9.3—球盒上部、9.4—冲击钢球、9.5—球盒下部。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种冲击磨损试验装置,以解决冲击磨损试验装置存在冲击过程中润滑脂试样跑样的问题。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1~8所示,本说明书实施例提供一种冲击磨损试验装置,包括:框架1、底座2、冲击作动器、自动供样模块5、台钳7、试块组合体6、输样管8、作动球杆组合体9和控制器,控制器由多通道信号发生器11、功率放大器12、步进电机驱动器17组成,框架1设置在底座2上,冲击作动器设置在框架1上,自动供样模块5设置在框架1上,台钳7设置在底座2上,台钳7用于夹持试块组合体6,输样管8一端连接自动供样模块5,输样管8另一端连接试块组合体6,用于向试块组合体6加样。作动球杆组合体9与冲击作动器的输出端连接,控制器与自动供样模块5和冲击作动器电连接,通过控制器控制自动供样模块的加样模式、加样时间和加样速度,从而实现自动供样模块自动供样,从而避免冲击磨损试验机在冲击过程中润滑脂介质试样跑样的问题,同时通过控制器控制冲击作动器的冲击强度,以进行冲击磨损试验。
具体使用过程包括:通过控制器控制自动供样模块5的加样模式、加样时间和加样速度,再通过控制器控制冲击作动器启动,冲击作动器带动作动球杆组合体9冲击试块组合体6,在冲击试验进行的同时,自动供样模块5通过输样管8向试块组合体6加样,从而避免冲击磨损试验装置在冲击过程中试块组合体6的润滑脂介质试样跑样的问题。
进一步的,自动供样模块5包括注射器定位件5.10、注射器5.1,上基板5.2,下基板5.3,丝杆5.4,滑块5.5,导轨5.6,步进电机5.7,侧板5.8,推进联接件5.9,注射器定位件5.10设置在上基板5.2上,注射器5.1设置在注射器定位件5.10上,上基板5.2设置在下基板5.3上方,下基板5.3的两端分别与侧板5.8固定连接,丝杆5.4的一端与侧板5.8转动连接,丝杆5.4的另一端与步进电机5.7的输出端连接,导轨5.6的两端分别与下基板5.3两端的侧板5.8固定连接,滑块5.5设置在丝杆5.4上,且滑块5.5与导轨5.6滑动连接,滑块5.5通过推进联接件5.9与注射器5.1的推进部件连接,以推动注射器5.1。润滑介质试样储存在注射器5.1中,注射器定位件5.10的位置可灵活调整,以适配不同容量的注射器5.1。这样设置,能够实现自动加样。
控制器控制自动供样模块进行供样具体过程包括:多通道信号发生器11可实现对加样模式、加样时间、加样速度的设置;控制信号由多通道信号发生器11下发至步进电机驱动器17,步进电机驱动器17驱动步进电机5.7,步进电机5.7带动丝杠5.4转动,从而通过滑块5.5在导轨5.6上滑动,以带动推进联接件5.9推动注射器5.1的推进部件,实现自动加样,其中,加样模式分为脉冲加样和持续加样两种模式,解决了现有的冲击磨损装置在冲击过程中,润滑脂试样跑样的问题。
进一步的,冲击作动器包括激振器3和气缸4。冲击作动器与框架1之间使用T型螺栓10装配,激振器3的驱动方式为:多通道信号发生器11将周期冲击信号下发至功率放大器12后,功率放大器12直接驱动激振器3进行多周次往复运动;气缸4的驱动方式为:多通道信号发生器11将周期冲击信号下发至功率放大器12后,功率放大器12驱动电磁阀13周期开合为气缸4周期性通入压缩空气,具体通过空气压缩机14周期性通入压缩空气,以驱动其进行多周次往复运动。具体的,激振器3适用小于或等于500N的中小载荷冲击磨损试验装置,气缸4适用大于或等于500N的高载荷冲击磨损试验装置;冲击作动器的冲击频率在1~100Hz范围内可调,冲击力在冲击作动器额定范围内可调,冲击行程在冲击作动器额定范围内可调。冲击作动器与框架1之间使用T型螺栓10装配,可适配各种型号的激振器3和气缸4。这样设置,能够实现冲击载荷和冲击频率的范围可调,有利于增大冲击磨损试验加载的范围。
进一步的,试块组合体6包括试块6.1、试块固定件6.2、介质槽6.3、紧定螺钉6.4,试块6.1由紧定螺钉6.4固定于试块固定件6.2的凹槽中,试块固定件6.2固定在介质槽6.3中。试块6.1的材料根据试验要求而定,比如GCr15、45钢等,试块固定件6.2及介质槽6.3的材料优选不锈钢;
进一步的,试块6.1、试块固定件6.2、介质槽6.3之间相互配合的表面以及试块6.1的冲击接触点所在表面基于介质槽底面的平行度均应控制在0.025之内。这样设置,有利于提高试验的精确性。
进一步的,作动球杆组合体9包括从上到下依次螺纹连接的顶杆9.1、测力传感器9.2、球盒上部9.3、冲击钢球9.4和球盒下部9.5,其中测力传感器9.2用于测量冲击试验参数,传输给数据采集卡15,最后通过上位机16输出瞬态冲击力数据。顶杆9.1、球盒上部9.3、球盒下部9.5的材料优选为GCr15钢,钢球9.4根据试验要求选用不同材料的标准轴承钢球,比如10mm GCr15轴承钢球。这样设置,便于进行试验。
作动球杆组合体9的轴线与试块6.1的冲击接触点所在表面夹角在0~90°范围内可调;这样设置,有利于提高试验的精确性。试块6.1的冲击接触点所在表面的截面轮廓为梯形,此轮廓可包含冲击钢球9.4在此表面上的投影。
进一步的,顶杆9.1、测力传感器9.2、球盒上部9.3、冲击钢球9.4、球盒下部9.5之间相互配合轴线基于冲击作动器的输出端的轴线的同轴度均应控制在0.025之内。这样设置,有利于提高试验装置的精确性,进而提高试验的精确性。
进一步的,球盒上部9.3、冲击钢球9.4、球盒下部9.5之间配合表面的表面粗糙度应控制在1.6之内。这样设置,有利于提高试验装置的精确性,进而提高试验的精确性。
进一步的,框架1由铝型材构建。这样设置,方便构建,有利于提高试验装置构建的便利性。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处,各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言,由于其与实施例公开的方法相对应,所以描述的比较简单,相关之处参见方法部分说明即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想;同时,对于本领域的一般技术人员,依据本发明的思想,在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述,本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种冲击磨损试验装置,其特征在于,包括:框架、底座、冲击作动器、自动供样模块、台钳、试块组合体、输样管、作动球杆组合体和控制器,所述框架设置在所述底座上,所述冲击作动器设置在所述框架上,所述自动供样模块设置在所述框架上,所述台钳设置在所述底座上,所述台钳用于夹持所述试块组合体,所述输样管一端连接所述自动供样模块,所述输样管另一端连接所述试块组合体,所述作动球杆组合体与所述冲击作动器的输出端连接,所述控制器与所述自动供样模块和所述冲击作动器电连接。
2.根据权利要求1所述的冲击磨损试验装置,其特征在于,所述自动供样模块包括注射器定位件、注射器,上基板,下基板,丝杆,滑块,导轨,步进电机,侧板,推进联接件,所述注射器定位件设置在所述上基板上,所述注射器设置在所述注射器定位件上,所述上基板设置在所述下基板上方,所述下基板的两端分别与侧板固定连接,所述丝杆的一端与所述侧板转动连接,所述丝杆的另一端与所述步进电机的输出端连接,所述导轨的两端分别与所述下基板两端的侧板固定连接,所述滑块设置在所述丝杆上,且所述滑块与所述导轨滑动连接,所述滑块通过所述推进联接件与所述注射器的推进部件连接,以推动所述注射器。
3.根据权利要求1所述的冲击磨损试验装置,其特征在于,所述冲击作动器包括激振器和气缸。
4.根据权利要求1所述的冲击磨损试验装置,其特征在于,所述试块组合体包括试块、试块固定件、介质槽、紧定螺钉,所述试块由所述紧定螺钉固定于所述试块固定件的凹槽中,所述试块固定件固定在所述介质槽中。
5.根据权利要求4所述的冲击磨损试验装置,其特征在于,所述试块、所述试块固定件、所述介质槽之间相互配合的表面以及所述试块的冲击接触点所在表面基于所述介质槽底面的平行度均应控制在0.025之内。
6.根据权利要求1所述的冲击磨损试验装置,其特征在于,所述作动球杆组合体包括从上到下依次螺纹连接的顶杆、测力传感器、球盒上部、冲击钢球和球盒下部。
7.根据权利要求5所述的冲击磨损试验装置,其特征在于,所述顶杆、所述测力传感器、所述球盒上部、所述冲击钢球、所述球盒下部之间相互配合轴线基于所述冲击作动器的输出端的轴线的同轴度均应控制在0.025之内。
8.根据权利要求5所述的冲击磨损试验装置,其特征在于,所述球盒上部、所述冲击钢球、所述球盒下部之间配合表面的表面粗糙度应控制在1.6之内。
9.根据权利要求1所述的冲击磨损试验装置,其特征在于,所述框架由铝型材构建。
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