CN2081534U - 摩擦磨损试验机 - Google Patents

Abstract

一种可测定金属材料的摩擦磨损性能和润滑剂 的润滑、抗磨、减摩、抗擦伤性能和抗金属表面疲劳性 能的滚滑型摩擦磨损试验机，由试验腔体、主动转动 系统，从动转动系统、加载测力系统等部分构成。该 试验机的主动、从动系统的转速可以分别任意调节， 可以测定在滚动、滑动及滚滑下的摩擦磨损性能，其 滚滑比范围要比一般的双滚子式试验机宽，摩擦试件 的中心距离和接触宽度均可在一定范围内调节，加载 测力系统结构合理，机械阻力小，测定精度高，使用范 围广。

Description

本实用新型涉及一种测定金属材料的摩擦磨损性能和润滑剂的润滑、抗磨、减摩、抗擦伤性能和抗金属表面疲劳性能的试验机，该试验机可分别进行滚动、滑动及滚滑试验的多种功能的测试。

在评定材料之间的摩擦磨损特性时，要将测试样品及试件置于特定的试验机上进行试验。通过试验测定的摩擦系数和试验后试件的磨损、擦伤及疲劳状况和程度进行评定比较。在研究及发展石油产品中的润滑油料时，要用试验机测定润滑油、脂的润滑、抗磨、减摩、抗擦伤和抗金属表面疲劳的多种性能。目前国内外广泛使用的试验机有四球试验机、梯姆肯试验机、SAE试验机、法莱克斯试验机等。这些试验机的不同点主要在于试件的形状、试件之间的接触形式、摩擦的形式、转速、施加试验力的方法等。由于试验机的结构和试验条件的不同而使试验机具有不同的试验性能（参见欧风编著的《石油产品应用技术》石油工业出版社，1983年，596页）。

现有技术中的梯姆肯试验机是滑动摩擦形式的试验机（参见GB－11144－89，润滑油极压性能测定法［梯姆肯试验机法］），双滚子润滑试验机是滚动摩擦形式的试验机（参见Cameron  Plint  Tribology，Two  Roller  Lubricant  Testing  Machine，TE73）；Amsler型磨损试验机是具有滚动、滑动两种摩擦形式的试验机（参见Friction  and  Wear  Devices，American  Society  of  LubrlcatlonEnglneers，1976版）。国内目前类似Amsler试验机的商品有M－200型磨损试验机（参见M－200磨损试验机产品说明书，宣化材料试验机厂）。该机的试件有两种，一种是互相接触的两个滚子，以相反的转向转动，可进行滚动摩擦试验；另一种是固定的柱销与转动的滚子接触，可进行滑动摩擦试验，均用弹簧方法施加试验力。以上的这些试验机在结构、使用性能及操作中存在的不足之处主要有以下几个方面：

1  试件直径或试件之间的中心距离、试件接触尺寸多数是固定不能改变的。

2  大多数的试验机只有单一的摩擦形式，即只能作滑动摩擦或滚动摩擦的试验。

3  传动系统与测力系统间的联接多采用齿轮联接或万向节式的固定联接，因此摩擦试件之间产生的摩擦力因机件结构上的联接不当而部分地被消耗，使力的测量产生一定的误差。

4  测力机构方面有的也存在着结构不合理的地方，如M－200型磨损试验机在测力机构上采用了偏心加配重测力法，该种测力法既麻烦又不精确。

5  转速调节范围偏窄，如M－200型磨损试验机的转速只有200－400r／min，双滚子试验机的转速也只有150～3000r／min。

6  从动转速是采用齿轮对变速的办法而实现的，主动转速和从动转速的滚滑比调节范围低，而且只有固定的几档而不能进行无级调节。

本实用新型试验机的目的的就是针对上述的不足之处，而提供一种改进的试验机，该机应具有以下的性能：

1  能作滚动、滑动及滚动滑动三种摩擦形式的试验。

2  摩擦试件之间的中心距离可以调节，试件的接触尺寸可以改变。

3  加载和测力系统比现有的试验机更灵敏、更精确。

4  主动转速和从动转速可以分别作无级调速，有较宽的滚滑比调节范围。

现结合附图详细说明本实用新型试验机的基本结构及特征：

图1为试验机的基本结构示意图。

图2为试验机的主动转动系统及试验腔体结构图。

图3为试验机的加载测力系统与测力轴和从动轴的联接部分结构图。

图4为试验机的从动转动系统结构图。

图5为试验机校力支架结构图。

参见图1，本实用新型试验机由试验腔体（15），主动转动系统（17至23），从动转动系统（1至9），加载测力系统（10至14）几个主要系统构成。试验腔体（15）用于安装金属试件及贮放润滑剂。试件见图2的（14－3）和（22－3），可以是两个内孔成锥度的金属试验环，分别固定在主动轴（22）及测力轴（14）上。主动轴（22）是由主动电动机（17）的皮带轮（18）带动皮带（19）转动主动轴皮带轮（23）而转动的。主动轴（22）安装在主动轴承座（21）内，主动轴承座（21）固紧在主动轴承座支架（20）上。从动转动系统（1至9）与主动转动系统（17至23）完全相同，也是由从动电动机（2）转动皮带轮（1）带动皮带（3）转动从动皮带轮（4）而使从动轴（7）转动，从动轴（7）安装在从动轴承座（5）内，从动轴承座（5）固紧在从动轴承支架（6）上。在主动转动系统（17至23）和从动转动系统（1至9）之间的是加载测力系统（10至14），测力轴（14）的一端固定有金属试验环（图2中的14－3），另一端固定有一个测力传动盘（10），测力轴（14）的转动是通过从动轴（7）一端的从动传动盘（8）上的四个突起的乳头轴（9）拨动测力传动盘（10）上的四个通孔而实现的，这种非紧固式的转动传递可以保证金属试验环（图2的14－3和22－3）在旋转时所产生的摩擦力测量不受影响。测力轴（14）装配在测力轴承座（12）内，测力轴承座（12）的一边安装在测力轴承座支架（11）上，测力轴承座（12）的另一边装有加载连接座（13）。载荷可根据试验要求，通过加载连接座（13）等部件及加载杠杆（见图3上的13－14）施加所需试验力。试验环（图2的14－3和22－3）所产生的摩擦力通过校正测力支架组体（16）中的负荷传感器测得并通过仪表显示和记录。主动轴承座支架（20），从动轴承座支架（6），测力轴承座支架（11）都固紧在试验机的台面（24）上。

参见图2，试验腔体（15）由不锈钢等材料加工制成。有一个腔体门（15－1），通过门轴轴套（15－3）与腔体联接，腔体底面装有一个电加热器（15－8），用以加热腔体内的润滑剂，以适应不同试验温度的要求，腔体后侧板装有一个测温盲管（15－6），可将测温计插入并测量润滑剂的试验温度，腔体后侧板还装有一个进气管（15－7），用以将所需的特定气体加入试验腔体（15）内。测力轴（14）由腔体右侧板轴孔穿入腔体（15），测力轴（14）还套有挡油毛毡垫（15－5），防止润滑剂沿测力轴甩出，腔体右侧板还装有上下各一片的防油档片（15－4），可根据所采用试件的直径大小进行调整更换，以防止润滑剂在试验过程中溅出，腔体左侧板紧固在主动轴承座（21）上，主动轴（22）由腔体左侧板轴孔穿入腔体（15），腔体（15）上方有一个加油孔（15－2），用于加注液体润滑剂，腔体下方有一个放油阀（15－9），试验结束后即可将液体润滑剂放出。试验件（14－3）、（22－3）是两个内孔呈锥度的试验环，试验时先将主动试验环（22－3）套入主动轴（22）的锥面上，用垫片（22－2）、螺母（22－1）固紧，再将从动试验环（14－3）套入测力轴（14）的锥面上，用垫片（14－1）、锁紧螺母（14－2）固紧。

试验环（14－3），（22－3）的直径是φ50mm～φ80mm，即两试件的中心距是50～80mm。主动轴（22）的另一端装有主动轴皮带轮（23）和主动轴测速齿轮（22－4）并用螺母（22－5）固紧在主动轴（22）上。

参见图3，测力轴承座支架（11）固紧在试验机台面（24）上，测力轴承座支架（11）内腔体装有调节柱体（11－3），螺栓（11－1）固紧在调节柱体（11－3）上，由调节螺母（11－2）调整；调节柱体（11－3）上端加工有两个孔眼，由可转动的支撑横轴（11－4）穿过。支撑立轴（11－5）固紧在支撑横轴（11－4）上，支撑立轴（11－5）上方装有一个单列向心推力球轴承（11－6），推力向心球轴承（11－6）镶入轴承套（11－7）内，轴承套（11－7）固紧在测力轴承座（12）上。配重联接板（11－9）固紧在轴承套（11－7）上，配重联接板（11－9）上面配有平衡块（11－8）。测力轴（14）安在测力轴承座（12）内，测力轴（14）的一端装有测力传动盘（10）被螺母（14－4）固紧，并通过乳头轴（9）与从动轴（7）上的传动盘（8）相联。测力轴承座（12）与加载部分（13，13－1至13－5）的加载联接座（13）相固定，加载联接座（13）内有一刀口式滑块（13－3），单列向心球轴承（13－2）外环放在刀口上，联接小轴（13－1）横穿轴承（13－2）内环，联接挂板（13－4）套在联接小轴（13－1）两端与上联接块（13－5）相连，上联接块（13－5）通过调节螺套（13－6）与联接螺栓（13－7）相联，联接螺栓（13－7）另端固紧在负荷传感器（13－8）上，负荷传感器（13－8）的另一端则与下联接块（13－15）相固紧，下联接块（13－15）通过联接板（13－13）与横穿加载杠杆（13－14）的可转动的加载联接轴（13－11）相连，加载杠杆（13－14）与加载联接轴（13－14）之间装有一滚针轴承（13－12），可转动的加载固定轴（13－10）横穿加载杠杆（13－14）安装在加载支架（13－9）上，加载支架（13－9）固紧在试验机台面上。

参见图3及图4可以看出，从动转动系统与主动转动系统结构上完全相同。传动盘（8）由螺母（7－3）固紧在从动轴（7）上；乳头轴（9）由螺母（9－1）固紧在传动盘（8）上。从动转动系统的从动轴（7）可以由传动盘（8）、乳头轴（9）与加载测力系统的测力传动盘（10）、测力轴（14）进行非固定式转动传递。从动轴（7）的另一端装有从动轴皮带轮（4）和从动轴测速齿轮（7－2）并用螺母（7－1）固紧在从动轴（7）上。

参见图5，校正测力支架组体（16）是由测力支架（16－4）、传感器托架（16－5）、测力传感器（16－6）及校力机构支架（16－1）、校力支撑滑轮（16－3）、滑轮小轴（16－2）组成。校正时可将校力砝码托盘（16－7）的钢丝绳联接在测力杆（12－1）上，钢丝绳通过校力支撑滑轮（16－3）的凹槽，将砝码施加在校力砝码托盘（16－7）上，测力杆（12－1）推动测力传感器（16－6），此时显示的力值应与砝码力值一致。

试验时，先将主动试验环（22－3）安装在主动试验轴（22）的锥面上，并用垫片（22－2）、螺母（22－1）固紧，再将从动试验环（14－3）安装在测力轴（14）的锥面上，并用垫片（14－1）、螺母（14－2）固紧，用螺钉上紧试验腔体门（15－1），通过加油孔（15－2）加入规定量的润滑剂；按照试验要求的试验力施加到加载杠杆（13－14）上，此时摩擦件的接点承受了所施加的试验力，即可进行运转试验。若进行滑动试验时，应将锁紧板（10－1）一端插入测力传动盘（10）的开口处，并将另一端锁紧在测力轴承座（12）上，此时测力轴（14）已被固紧不能转动，即可进行滑动试验，按试验要求调整主动电动机（17）的转速。若进行滚滑试验时，应除去锁紧板（10－1），按试验要求的转速及滚滑比先调整好从动电机（2）的转速，再调整主动电动机（17）的转速，运转过程中由于摩擦所产生的摩擦力迫使测力轴（14）带动测力轴承座（12）向后偏移，测力轴承座上的测力杆（12－1）推动测力传感器（16－6），其摩擦力值由仪表显示并记录。试验结束后，测出试件的磨迹尺寸，及判断分析试件的擦伤、疲劳状况和程度。试验后的油样通过放油阀（15－9）排出。

当需要更换不同直径的试件时，可以分别通过调节加载测力系统中的螺套（13－6）；旋转测力轴承座支架（11）中的螺母（11－2），使螺栓（11－1）带动调节柱体（11－3）升降；旋转从动轴座支架（6）中的螺母（5－2）通过螺栓（5－3）带动调节柱体（5－1）升降，使测力轴承座（12）及测力轴（14）、从动轴承座（5）及从动轴（7）随试件直径尺寸大小，调整合适后分别固定之。

与现有的类似性能试验机相比，本实用新型试验机的特殊性能及优点是：

1、由于采用了锁紧板（10－1）定位措施，当测力轴（14）被锁紧板（10－1）固紧在测力轴承座（12）上时，本试验机可以进行滑动试验；而测力轴（14）未被固紧时，可进行滚动或滚滑摩擦形式的试验。

2、试验环（14－3）、（22－3）的接触宽度可以通过调整主动轴承座（21）左右位置来实现，主动、从动试验环的中心距离可以通过调整从动轴承座（5）及测力轴承座（12）的高度而改变。试验环直径可以在50至80毫米间变动，因此可以提高本实用新型试验机的使用效率和扩大应用范围。

3、本实用新型试验机的加载测力系统由于从动轴（7）与测力轴（14）之间采用了乳头轴（9）与测力传动盘（10）中通孔的非固定式转动传递，加载部分与测力轴承座（12）之间的联接采用了轴承（13－2）外环与滑块刀口（13－3）的可移动式联接结构，测力轴承座（12）的支撑采用了推力球轴承（11－6）作为可旋转式支撑，加载测力系统减少了接触部分，也减少了摩擦部分的摩擦力；以上的这些结构都在很大程度上提高了测量的准确度和精度。

4、本实用新型试验机是采用了两台高精度调整装置控制的永磁直流伺服电动机（2）、（17）分别带动主动轴（22）和从动轴（7）转动工作的，因此本试验机的主动和从动转速及滚滑比均可在一定范围内任意调节。现有技术中类似试验机的从动轴的转动是由主动轴经齿轮对变速而实现的，其转速和滚滑比的调节均受到一定限制。

本试验机性能的具体指标是：

主动转速：3～3000r／min，

从动转速：3～2000r／min，

滚滑比：70％以下，

试验力：5000N以下，

试验温度：室温－150℃，

用油量：450ml，

摩擦力测定范围：1000N以下。

Claims (5)

1、一种可测定金属材料的摩擦磨损性能和润滑剂的润滑、抗磨、减摩、抗擦伤性能和抗金属表面疲劳性能的摩擦磨损试验机，由试验腔体、主动转动系统、从动转动系统及加载测力系统等部份构成，本试验机的特征是：

(1)主动转动系统(17至23)和从动转动系统(1至9)分别由两台高精度调速装置控制的永磁直流伺服电动机(17、2)带动；

(2)从动轴(7)与测力轴(14)之间用乳头轴(9)拨动测力传动盘(10)上的通孔实现非紧固式的转动传递；

(3)加载部份(13，13-1至13-5)与测力轴承座(12)之间是可移动式的联接结构；

(4)测力轴承座(12)的支撑是可旋转的支撑结构；

(5)主动轴承座(21)与主动轴承座支架(20)两部件的连接是可调节结构；

(6)试件(14-3)、(22-3)之间中心距离的调节是通过测力轴承座(12)和从动轴承座(5)的高度可调结构来实现的。

2、根据权利要求1的摩擦磨损试验机，其特征在于所说的加载系统的联接座（13）内有一刀口式滑块（13－3），其刀口上是单列向心球轴承（13－2）的外环，其内环由一联接小轴（13－1）横穿，联接小轴（13－1）的两端套有联接挂板（13－4）并与上联接块（13－5）相连，经过调节螺套（13－6）、联接螺栓（13－7）后固紧在负荷传感器（13－8）上，负荷传感器（13－8）的另一端经过下联接块（13－15）、下联接板（13－13）、加载杠杆（13－14）、加载联接轴（13－11）、滚针轴承（13－12）联接在加载固定轴（13－10）上，加载固定轴横穿加载杠杆（13－14）安装在加载支架（13－9）上，载荷可通过加载杠杆（13－14）施加至试验件上。

3、根据权利要求1的摩擦磨损试验机，其特征在于所说的测力系统的测力轴承座支架（11）内有调节柱体（11－3），其上端由一可移动的支撑横轴（11－4）穿过，在支撑横轴（11－4）上固定有一支撑立轴（11－5），在支撑立轴（11－5）上又装有一个单列向心推力球轴承（11－6），此推力球轴承（11－6）镶入轴承套（11－7）内，轴承套（11－7）与测力轴承座（12）相连，测力轴座支架（11）固定在试验机台面（24）上。

4、根据权利要求1的摩擦磨损试验机，其特征在于所说的主动轴承座（21）与主动轴承支架（20）是分开的两个部件，主动轴承座（21）可以根据主动试件及从动试件的接触长短进行调节，调节后两部件相互固紧。

5、根据权利要求1的摩擦磨损试验机，其特征在于当需要更换不同尺寸的试件时，可以分别通过调节加载测力系统中的螺套（13－6），旋转测力轴承座支架（11）中的螺母（11－2），使螺栓（11－1）带动调节柱体（11－3）升降；旋转从动轴承座支架（6）中的螺母（5－2）通过螺栓（5－3）带动调节柱体（5－1）升降，可使测力轴承座（12）及测力轴（14），从动轴承座（5）及从动轴（7）随试件尺寸大小，调整合适后分别固定之。

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