CN206787959U - 一种模拟动压滑动轴承启动与停止摩擦磨损试验机 - Google Patents

Abstract

一种模拟动压滑动轴承启动与停止摩擦磨损试验机，主要由动力系统、加载系统、润滑系统和检测控制系统组成。伺服电机Ⅰ通过同步带与带轮和主轴相连，主轴端部有圆盘；加载系统由均布的三个弹簧加载装置组成，各弹簧加载装置的伺服电机Ⅱ通过丝杆与滑台相连，滑台通过滑动导轨副安装在工作台上，弹簧一端连接滑台，另一端通过吊环螺丝与套筒连接；喷油管、集油管和油泵安装在机架上；位移传感器、载荷传感器和摩擦力矩测量装置信号通过数据采集卡输入工控机。本实用新型试验装置能够模拟动压滑动轴承启动和停止时摩擦磨损的实际工况，实时检测摩擦试件的磨损量、摩擦系数、摩擦力矩和载荷大小，结构简单、制造成本低。

Description

一种模拟动压滑动轴承启动与停止摩擦磨损试验机

技术领域

本实用新型涉及一种模拟动压滑动轴承启动与停止摩擦磨损试验机，特别涉及一种能模拟液体动压径向滑动轴承启动与停止摩擦磨损试验机。

背景技术

液体动压滑动轴承的失效很大一部分是因为过度磨损。液体动压滑动轴承在启动与停止过程中速度低，不能形成有效隔开两摩擦表面的油膜而处于边界润滑状态。边界润滑状态不能完全避免金属的直接接触因此存在一定量的磨损。液体动压滑动轴承在启动与停止时受到的是连续变载荷，现在广泛采用的试验机是定载荷加载，少部分采用变载荷加载，但变载荷加载方式多采用液压、气压和电磁加载无法实现运动过程中载荷快速实时变化，并且这些变载荷加载装置价格比较昂贵。如何模拟动压滑动轴承在启动与停止过程中受到的连续变载荷这一实际工况尚未完全解决。

在已公开的中国专利中《径向滑动轴承摩擦磨损在线测量试验机》其主要特点是能模拟径向滑动轴承的润滑和弧面接触工况、并能在线测量和记录摩擦力、摩擦扭矩、温度、转速、振动加速度。但是这种试验机在运转过程中载荷是固定的，无法模拟液体动压滑动轴承启动与停止过程中载荷连续快速变化的工况，并且采用杠杆加载，加载装置不够简便。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有技术中的不足，提供一种简单并能模拟液体动压滑动轴承在启动与停止过程中受到快速连续变载荷和边界润滑的实际工况；通过检测摩擦试件的摩擦系数、磨损量和摩擦力矩，来评价液体动压滑动轴承摩擦磨损性能的试验机。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种模拟动压滑动轴承启动与停止摩擦磨损试验机，包括动力系统、加载系统、润滑系统和检测控制系统。动力系统中伺服电机Ⅰ固定在机架上端，电机输出轴和其上的第一同步带轮通过同步带与固定在主轴上的第二同步带轮相连，主轴通过推力轴承固定在机架上，主轴下端安装有圆盘，圆盘上有偏心螺纹孔用于安装试验轴。

加载系统包括三个均布的弹簧加载装置，第一伺服电机Ⅱ、第二伺服电机Ⅱ和第三伺服电机Ⅱ分别固定在第一电机座、第二电机座和第三电机座上，第一伺服电机Ⅱ电机轴与丝杆Ⅰ连接，第二伺服电机Ⅱ电机轴与丝杆Ⅱ连接，第三伺服电机Ⅱ电机轴与丝杆Ⅲ连接，丝杆Ⅰ、丝杆Ⅱ和丝杆Ⅲ分别与对应第一滑台、第二滑台和第三滑台通过螺钉连接，第一滑台、第二滑台和第三滑台通过滑动导轨副安装在工作台上，弹簧Ⅰ、弹簧Ⅱ和弹簧Ⅲ一端分别与对应第一滑台、第二滑台和第三滑台连接，另一端分别通过第一吊环螺丝、第二吊环螺丝和第三吊环螺丝与套筒连接，套筒由三个均布弹簧加载装置的拉力支撑。

润滑系统包括喷油管、集油管、过滤装置、集油槽、油箱和油泵，喷油管通过支架固定在机架上，工作台中间有集油槽，集油槽底部开有小孔其下安装有集油管，集油管中部安装有过滤装置，集油管的下端和油箱连接，油箱通过油管和油泵连接，油泵和喷油管连接。

检测控制系统主要包括传感器、数据采集卡，计算机和工控机，第一拉力传感器、第二拉力传感器和第三拉力传感器分别安装在第一滑台、第二滑台和第三滑台上；第一位移传感器、第二位移传感器和第三位移传感器分别安装在第一电机座、第二电机座和第三电机座上，通过检测电机座和套筒的位移确定摩擦试件的磨损量；摩擦力矩测量装置安装在套筒外表面，载荷传感器安装在摩擦轴上，计算机放置在电脑桌上，检测信号通过数据采集卡输入工控机，工控机对弹簧Ⅰ、弹簧Ⅱ和弹簧Ⅲ的拉力信号分析判断，然后对弹簧加载系统中第一伺服电机Ⅱ、第二伺服电机Ⅱ和第三伺服电机Ⅱ发出动作指令调节拉力大小，通过分析位移信号判断摩擦试件的磨损量，当磨损量达到设定值时工控机发出停机指令，对摩擦力矩信号进行分析由工控机计算出摩擦试件的摩擦系数，实验数据在工控机中实时保存并显示在计算机上。

变载荷实现方法如下：在主轴圆盘上的偏心螺纹孔中安装摩擦轴，摩擦轴与套筒内表面接触，控制系统驱动第一伺服电机Ⅱ、第二伺服电机Ⅱ和第三伺服电机Ⅱ使弹簧Ⅰ、弹簧Ⅱ和弹簧Ⅲ伸长并产生一定拉力，套筒被三个弹簧的拉力支撑，摩擦轴与主轴的偏心量大于套筒的半径，所以套筒相对主轴轴心也产生一定量的偏心，此时三个弹簧的伸长量不同，套筒和摩擦轴之间产生压力，通过控制系统设置复位按钮使摩擦轴复位到第一弹簧加载装置处。

由控制系统驱动第一伺服电机Ⅱ、第二伺服电机Ⅱ和第三伺服电机Ⅱ调节弹簧Ⅰ、弹簧Ⅱ和弹簧Ⅲ的拉力，使摩擦轴在第一弹簧加载装置处与套筒的作用力为零，并且当摩擦轴相对套筒转动180°到达第一弹簧加载装置相对的位置时，摩擦轴与套筒之间作用力最大。

摩擦轴从起始位置开始转动，在相对套筒转动180°到达第一弹簧加载装置相对的位置时，在这个范围内摩擦轴每移动一个位置所受到的力都发生改变，并且是逐渐增大，模拟了动压滑动轴承停止时由不受力到受力最大的过程；摩擦轴从第一弹簧加载装置处的相对位置继续旋转到360°处即回到起始点，这个阶段模拟了动压滑动轴承启动时由受力最大到逐渐不受力的过程。摩擦轴相对套筒旋转一周实现了载荷由零到最大，再从最大到零的变化，这样的弹簧加载实现了载荷快速实时变化。

本实用新型的有益效果是：本实用新型摩擦磨损试验机，通过均布的三个弹簧加载装置和摩擦轴的偏心给摩擦试件加载，通过控制系统利用伺服电机反馈调节弹簧加载力的大小，实现了摩擦轴和套筒之间载荷快速实时变化，摩擦轴相对套筒旋转一周模拟了动压滑动轴承启动与停止两个阶段的实际工况，并且加载装置简单，成本低。

附图说明

图1是本实用新型摩擦磨损试验机的结构示意图；

图2是弹簧加载系统的A向视图；

图3是工作台主视图。

图中：1-过滤器，2-集油管，3-油箱，4-油泵，5-喷油管，6-机架，7-工作台，8-第三伺服电机Ⅱ，9-支架，10-第一同步带轮，11-伺服电机Ⅰ，12-同步带，13-第二同步带轮，14-圆盘，15-摩擦轴，16-载荷传感器，17-套筒，18第一拉力传感器，19-第一滑台，20-丝杆Ⅰ，21-第一位移传感器，22-第一伺服电机Ⅱ，23-第一电机座，24-计算机，25-电脑桌，26-工控机，27-第一吊环螺丝，28-弹簧Ⅰ，29-第二吊环螺丝，30-弹簧Ⅱ，31-第二滑台，32-第二拉力传感器，33-丝杆Ⅱ，34-第二伺服电机Ⅱ，35-第二电机座，36-第三电机座，37-丝杆Ⅲ，38-第三拉力传感器，39-第三滑台，40-弹簧Ⅲ，41-第三吊环螺丝，42-第二位移传感器，43-第三位移传感器，44-摩擦力矩测量装置，45-集油槽。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型做进一步的说明：

在图1所示的本实用新型摩擦磨损试验机的结构示意图中，动力系统的伺服电机Ⅰ11固定在机架6上端，伺服电机Ⅰ11输出轴和其上的第一同步带轮10通过同步带12与固定在主轴上的第二同步带轮13相连，主轴通过推力轴承固定在机架6上，主轴下端部安装有圆盘14，圆盘14上有偏心螺纹孔用于安装摩擦轴15。

图2为加载系统示意图包括三个均布的弹簧加载装置，弹簧加载装置的第一伺服电机Ⅱ22、第二伺服电机Ⅱ34和第三伺服电机Ⅱ8分别固定在第一电机座23、第二电机座35和第三电机座36上，第一伺服电机Ⅱ22电机轴与丝杆Ⅰ20连接，第二伺服电机Ⅱ34电机轴与丝杆Ⅱ33连接，第三伺服电机Ⅱ8电机轴与丝杆Ⅲ37连接，丝杆Ⅰ20、丝杆Ⅱ33和丝杆Ⅲ37分别与对应第一滑台19、第二滑台31和第三滑台39通过螺钉连接，第一滑台19、第二滑台31和第三滑台39通过滑动导轨副安装在工作台7上，弹簧Ⅰ28、弹簧Ⅱ30和弹簧Ⅲ40一端分别与对应第一滑台19、第二滑台31和第三滑台39连接，另一端分别通过第一吊环螺丝27、第二吊环螺丝29和第三吊环螺丝41与套筒17连接，套筒17由三个均布弹簧加载装置的拉力支撑，摩擦轴15起始位置在C处，顺时针旋转到D处后再回到起始点C处。

如图1和图3所示润滑系统包括喷油管5、集油管2、过滤器1、集油槽45、油箱3和油泵4，喷油管5通过支架9固定在机架6上，工作台7中间有集油槽45，集油槽45底部开有小孔其下安装有集油管2，集油管2中部安装有过滤器1，集油管2的下端和油箱3连接，集油管2通过油管和油泵4连接，油泵4和喷油管5连接。

如图1和图2所示检测控制系统主要包括传感器、数据采集卡、计算机24和工控机26，第一拉力传感器18、第二拉力传感器32和第三拉力传感器38安装在对应第一滑台19、第二滑台31和第三滑台39上；第一位移传感器21、第二位移传感器42和第三位移传感器43安装在对应第一电机座23、第二电机座35、第三电机座36上；摩擦力矩测量装置44安装在套筒17外表面，载荷传感器16安装在摩擦轴15上，上述检测信号通过数据采集卡输入工控机26，并实时保存显示在计算机24上。

试验开始时先正确安装摩擦轴15和套筒17，开启总电源通过工控机26控制第一伺服电机Ⅱ22、第二伺服电机Ⅱ34和第三伺服电机Ⅱ8使弹簧Ⅰ28、弹簧Ⅱ30和弹簧Ⅲ40产生拉力支撑套筒17，按下复位按钮使摩擦轴15复位到第一弹簧加载装置C处，摩擦轴15相对主轴轴心偏心量大于套筒17的半径，因此套筒17被支撑之后和摩擦轴15之间产生压力。通过工控机26设定弹簧Ⅰ28拉力、弹簧Ⅱ30的拉力和弹簧Ⅲ40的拉力，数据采集卡采集滑台上第一拉力传感器18、第二拉力传感器32和第三拉力传感器38的信号输入工控机26，工控机26对第一伺服电机Ⅱ22、第二伺服电机Ⅱ34和第三伺服电机Ⅱ8进行反馈控制，使套筒17和摩擦轴15在开始位置C处接触压力为零，摩擦轴相对套筒旋转180°到达第一弹簧加载装置相对的位置D处时作用力达到最大。启动油泵4使润滑油喷到套筒17内表面，启动伺服电机Ⅰ11主轴开始旋转。载荷传感器16记录摩擦轴15在运动过程中受到的载荷大小，第一位移传感器21、第二位移传感器42和第三位移传感器43记录摩擦轴15和套筒17之间的磨损量，摩擦力矩测量装置44记录摩擦轴15和套筒17之间的摩擦力矩，上述信号通过数据采集卡输入工控机26并计算出摩擦系数，实时储存信号数据并显示在计算机24上。

当摩擦轴15相对套筒17从起始位置C旋转180°到达第一弹簧加载装置相对的位置D处的过程中，模拟了动压滑动轴承停止时由不受力到受力最大过程中所受到的变载荷，摩擦轴从位置D继续旋转回到起始点C的过程中，模拟了动压滑动轴承启动过程中由受力最大到不受力所受的变载荷。

Claims (3)

1.一种模拟动压滑动轴承启动与停止摩擦磨损试验机，主要由动力系统、加载系统、润滑系统和检测控制系统组成；其特征在于：主轴下端圆盘加工有相对主轴轴心偏心的螺纹孔，摩擦轴通过螺纹固定在主轴圆盘上；加载系统由三个均布在工作台上的弹簧加载装置组成，每一个弹簧加载装置的伺服电机Ⅱ固定在电机座上与丝杆固连，丝杆末端连接滑台，滑台通过滑动导轨副安装在机架上，弹簧一端与滑台固连，另一端通过吊环螺丝与套筒相连；喷油管和集油管通过支架悬挂在机架上；套筒外表面安装有摩擦力矩测量装置，电机座上固定有位移传感器，摩擦轴上安装有载荷传感器，滑台上固定有拉力传感器，所述传感器信号通过数据采集卡输入检测控制系统中的工控机。

2.如权利要求1所述一种模拟动压滑动轴承启动与停止摩擦磨损试验机，其特征在于：所述套筒外表面加工有三个均布的盲孔并和吊环螺丝固连。

3.如权利要求1所述一种模拟动压滑动轴承启动与停止摩擦磨损试验机，其特征在于：所述工作台上加工有三个均布的T型槽，工作台中间加工有集油槽。