CN205898601U - 一种带有伺服加载装置的高温摩擦试验机 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种带有伺服加载装置的高温摩擦试验机，包括底座、加热炉、摩擦盘夹持器、摩擦盘、传动轴、螺旋冷却管、三相异步电动机、同步带、电液伺服电加载装置、横梁、纵杆，所述电液伺服电加载装置的加载杆一端与液压缸固定连接，加载杆另一端与摩擦头连接，反馈电位器的滑臂与加载杆连接，反馈电位器与放大器连接，反馈电位器与指令电位器连接，指令电位器与放大器连接，放大器与控制器连接，控制器与电液伺服阀连接，电液伺服阀与液压缸连接；本实用新型结构简单，在一个线性区间里能够提供稳定的加载压力，增加摩擦接触范围，满足试验需求，提高实验测试准确性。
Description
技术领域
本实用新型属于材料磨损试验技术领域，特别是一种带有伺服加载装置的高温摩擦试验机。
背景技术
摩擦磨损问题存在于人类物质活动的各个方面。在汽车、发电、设备、冶金、铁道、宇航、电子和农机等各方面的机械都大量存在着摩擦学的问题。据估计，全世界约有1/2-1/3的能源以各种形式消耗在摩擦上，如果从摩擦学方面采取正确的措施，就可以大大节约能源消耗。磨损是机械零部件3种主要的失效形式之一，所导致的经济损失是巨大的，大约有80%的机械零件由于各种磨损导致失效。特别是随着物质文明的进步和工业技术现代化的发展，机械设备的开发使用普遍趋于重载、高速、高效率化，如何控制和改善机械的摩擦磨损状况、提高其使用寿命和工作可靠性，已成为机械工业技术人员必须关注的问题，并促使其研究不断的深入和发展。近几十年来，磨损试验机和试验方法虽然有了较大的发展，但这些试验机大多还是由企业和研究工作者根据工作需要和实际工况自行设计制造的，如高温磨料磨损试验机，适合高分子及其复合材料试验用的高温摩擦磨损试验机等。只有少数试验机是由专门的试验机厂或仪器制造公司制造和供应的，而且这些试验机大都结构复杂，价格较贵，这说明了磨损问题的复杂性和进行实验室磨损试验研究的困难所在。
专利号为201310311447.6的中国专利公开了一种高温摩擦磨损试验机，该试验机中只有摩擦盘位于加热腔内，而托盘位于开口外，且托盘的表面涂覆有一隔热层，测试时，加热腔中的热量很难传递至转轴上，转轴的温度较低，不易发生变形弯曲；轴套内开设有冷却腔一和冷却腔二，能够将转轴与轴套之间摩擦产生的热量，及加热腔中传递给转轴的热量快速地传导出去，避免转轴和轴套因过热而产生损坏；加载杆的顶端固设有一个用于盛放砝码的砝码盘，设计有砝码盘后，方便根据不同的加载量对加载杆实施加载。但是该试验机有以下几点不足：1. 该试验机的支架、横梁、加载杆都是固定不动的，因此摩擦测试范围相对较小；2.主动轮和从动轮通过一根皮带相连，皮带可以缓和载荷冲击而且运行平稳，无噪声，但皮带传动有弹性滑动和打滑，效率低而且不能保持准确的传动比，也就是不能保持主轴以一定的速度转动；3.运用砝码加载产生压力，该压力不能是线性连续的压力，有时因没有合适的砝码，不能找到试验所需的压力。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种能够提供线性区间摩擦力、又可扩大摩擦范围的高温摩擦试验机。
实现本实用新型目的的技术解决方案为：
一种带有伺服加载装置的高温摩擦试验机，包括底座、加热炉、摩擦盘夹持器、摩擦盘、传动轴、螺旋冷却管、三相异步电动机、同步带、电液伺服电加载装置、横梁、纵杆，所述加热炉固定于底座台面，加热炉外表面设有保温层，加热炉与底座台面之间设有隔热层，加热炉底部设有孔洞，传动轴的主轴上端从加热炉底部孔洞穿入加热炉炉腔内，摩擦盘夹持器与传动轴的主轴上端固定连接，摩擦盘夹持器悬置于加热炉的炉腔内，摩擦盘夹持器固定住摩擦盘，主轴下端设有从动同步轮，三相异步电动机固定于底座上，三相异步电动机设有主动同步轮，主动同步轮通过同步带与从动同步轮连接，螺旋冷却管缠绕于传动轴的轴承外；
所述电液伺服电加载装置包括液压缸、加载杆、摩擦头、电液伺服阀、控制器、放大器、反馈电位器、指令电位器，所述加载杆一端与液压缸固定连接，加载杆另一端与摩擦头连接，反馈电位器的滑臂与加载杆连接，反馈电位器与放大器连接，反馈电位器与指令电位器连接，指令电位器与放大器连接，放大器与控制器连接，控制器与电液伺服阀连接，电液伺服阀与液压缸连接；
所述横截面为方形的第一定位套筒固定在底座台面上，纵杆下端横截面为方形，纵杆下端置于第一定位套筒内，纵杆下端设有第一丝杆螺母副，纵杆内壁与第一丝杆螺母副的螺母固定连接，第一丝杆螺母副的螺杆与步进电机连接，步进电机与编码器连接，所述纵杆上端设有带有手轮的分度盘，横截面为方形的第二定位套筒与纵杆上端固定连接，横梁一端横截面为方形，横梁一端置于第二定位套筒内，横梁一端设有第二丝杆螺母副，横梁一端内壁与第二丝杆螺母副的螺母固定连接，第二丝杆螺母副的螺杆与分度盘的丝杆固定连接，横梁另一端设有电液伺服电加载装置，电液伺服电加载装置位于摩擦盘上方。
本实用新型与现有技术相比，其显著优点：
（1）本实用新型的伺服加载装置体积小，重量轻，惯性小，可靠性好，输出功率大，刚度大(即输出位移受外负载影响小)﹐在一定区间内设定任意压力值，定位快速准确。
（2）本实用新型设有步进电机和带有手轮的分度盘，可使伺服加载装置上下移动和横向移动，方便更换试验测试样品和试验机的维修保养，同时扩大了测试摩擦接触点，提高试验效率。
（3）本实用新型采用铜质螺旋冷却管，当冷却管内通入流动的清水时，可以有效降低传动轴温度，能够将转轴与轴套之间摩擦产生的热量，及加热腔中传递给转轴的热量快速地传导出去，避免转轴和轴套因过热而产生损坏。
（4）本实用新型采用电机通过同步带带动传动轴，可以缓和载荷冲击而且运行平稳，无噪声，且同步带传动无弹性滑动和打滑，效率高而且能保持准确的传动比，也就是能保持主轴以某一速度稳定地转动。
下面结合附图对本实用新型作进一步详细描述。
附图说明
图1是带有伺服加载装置的高温摩擦试验机总体结构示意图。
图2是本实用新型伺服加载装置的结构示意图。
具体实施方式
结合图1-图2：
本实用新型一种带有伺服加载装置的高温摩擦试验机，包括底座1、加热炉2、摩擦盘夹持器3、摩擦盘4、传动轴5、螺旋冷却管6、三相异步电动机7、同步带8、电液伺服电加载装置9、横梁10、纵杆11，所述加热炉2固定于底座1台面，加热炉2外表面设有保温层，加热炉2与底座1台面之间设有隔热层12，加热炉2底部设有孔洞，传动轴5的主轴51上端从加热炉2底部孔洞穿入加热炉2炉腔内，摩擦盘夹持器3与传动轴5的主轴51上端固定连接，摩擦盘夹持器3悬置于加热炉2的炉腔内，摩擦盘夹持器3固定住摩擦盘4，主轴51下端设有从动同步轮53，三相异步电动机7固定于底座1上，三相异步电动机7设有主动同步轮71，主动同步轮71通过同步带8与从动同步轮53连接，螺旋冷却管6缠绕于传动轴5的轴承52外；三相异步电动机7通过同步带8带动摩擦盘夹持器3和摩擦盘4在加热炉2的炉腔内高速转动，加热炉2制造实验所需的温度气氛。
所述电液伺服电加载装置9包括液压缸91、加载杆92、摩擦头93、电液伺服阀94、控制器95、放大器96、反馈电位器97、指令电位器98，所述加载杆92一端与液压缸91固定连接，加载杆92另一端与摩擦头93连接，反馈电位器97的滑臂与加载杆92连接，反馈电位器97与放大器96连接，反馈电位器97与指令电位器98连接，指令电位器98与放大器96连接，放大器96与控制器95连接，控制器95与电液伺服阀94连接，电液伺服阀94与液压缸91连接；反馈电位器97的滑臂与加载杆92相连﹐其作用是把加载杆92位置的变化转换成电压的变化。反馈电位器97与指令电位器98间的电位差(反映控制对象位置与指令位置的偏差)经放大器96放大后传给控制器95，控制器95加于液压信号给电液伺服阀94，以推动液压缸91活塞﹐驱动加载杆92向消除偏差方向运动，当偏差为零时，停止驱动，因而使加载杆92的位置总是按指令电位器98给定的规律变化。
所述横截面为方形的第一定位套筒21固定在底座1台面上，纵杆11下端横截面为方形，纵杆11下端置于第一定位套筒21内，纵杆11下端设有第一丝杆螺母副22，纵杆11内壁与第一丝杆螺母副22的螺母固定连接，第一丝杆螺母副22的螺杆与步进电机23连接，步进电机23与编码器24连接，所述纵杆11上端设有带有手轮的分度盘30，横截面为方形的第二定位套筒31与纵杆11上端固定连接，横梁10一端横截面为方形，横梁10一端置于第二定位套筒31内，横梁10一端设有第二丝杆螺母副32，横梁10一端内壁与第二丝杆螺母副32的螺母固定连接，第二丝杆螺母副32的螺杆与分度盘30的丝杆固定连接，横梁10另一端设有电液伺服电加载装置9，电液伺服电加载装置9位于摩擦盘4上方；
步进电机23和带有手轮的分度盘30可使伺服加载装置上下移动和横向移动，方便更换试验测试样品和试验机的维修保养，同时扩大了测试摩擦接触点，提高试验效率。
所述加载杆92另一端通过螺纹与摩擦头93连接，便于摩擦头93的更换。
本带有伺服加载装置的高温摩擦试验机的工作过程：
在试验时，通过摩擦盘夹持器3将试样固定于摩擦盘4上，然后加热炉2的炉腔内加热至预定温度，通过电液伺服电加载装置9加载所需的载荷，然后通过三相异步电动机7驱动传动轴5转动，也可根据试验需求带有手轮的分度盘30可使电液伺服电加载装置9上下移动和横向移动，扩大电液伺服电加载装置9的摩擦头93与被测试材料的接触范围，从而测试材料在高温环境下的摩擦系数和磨损率等试验数据。
Claims (2)
1.一种带有伺服加载装置的高温摩擦试验机，其特征在于：包括底座（1）、加热炉（2）、摩擦盘夹持器（3）、摩擦盘（4）、传动轴（5）、螺旋冷却管（6）、三相异步电动机（7）、同步带（8）、电液伺服电加载装置（9）、横梁（10）、纵杆（11），所述加热炉（2）固定于底座（1）台面，加热炉（2）外表面设有保温层，加热炉（2）与底座（1）台面之间设有隔热层（12），加热炉（2）底部设有孔洞，传动轴（5）的主轴（51）上端从加热炉（2）底部孔洞穿入加热炉（2）炉腔内，摩擦盘夹持器（3）与传动轴（5）的主轴（51）上端固定连接，摩擦盘夹持器（3）悬置于加热炉（2）的炉腔内，摩擦盘夹持器（3）固定住摩擦盘（4），主轴（51）下端设有从动同步轮（53），三相异步电动机（7）固定于底座（1）上，三相异步电动机（7）设有主动同步轮（71），主动同步轮（71）通过同步带（8）与从动同步轮（53）连接，螺旋冷却管（6）缠绕于传动轴（5）的轴承（52）外；
所述电液伺服电加载装置（9）包括液压缸（91）、加载杆（92）、摩擦头（93）、电液伺服阀（94）、控制器（95）、放大器（96）、反馈电位器（97）、指令电位器（98），所述加载杆（92）一端与液压缸（91）固定连接，加载杆（92）另一端与摩擦头（93）连接，反馈电位器（97）的滑臂与加载杆（92）连接，反馈电位器（97）与放大器（96）连接，反馈电位器（97）与指令电位器（98）连接，指令电位器（98）与放大器（96）连接，放大器（96）与控制器（95）连接，控制器（95）与电液伺服阀（94）连接，电液伺服阀（94）与液压缸（91）连接；
所述横截面为方形的第一定位套筒（21）固定在底座（1）台面上，纵杆（11）下端横截面为方形，纵杆（11）下端置于第一定位套筒（21）内，纵杆（11）下端设有第一丝杆螺母副（22），纵杆（11）内壁与第一丝杆螺母副（22）的螺母固定连接，第一丝杆螺母副（22）的螺杆与步进电机（23）连接，步进电机（23）与编码器（24）连接，所述纵杆（11）上端设有带有手轮的分度盘（30），横截面为方形的第二定位套筒（31）与纵杆（11）上端固定连接，横梁（10）一端横截面为方形，横梁（10）一端置于第二定位套筒（31）内，横梁（10）一端设有第二丝杆螺母副（32），横梁（10）一端内壁与第二丝杆螺母副（32）的螺母固定连接，第二丝杆螺母副（32）的螺杆与分度盘（30）的丝杆固定连接，横梁（10）另一端设有电液伺服电加载装置（9），电液伺服电加载装置（9）位于摩擦盘（4）上方。
2.根据权利要求1所述的带有伺服加载装置的高温摩擦试验机，其特征在于：所述加载杆（92）另一端通过螺纹与摩擦头（93）连接。
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