CN214041010U - 一种微动磨损实验装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种微动磨损实验装置，包括支撑装置、中间轴、驱动机构、压力加载装置以及压力传感器；支撑装置包括滑台和与滑台滑动配合的压块，压块的端部设有用于固定平面测试样块的平面测试样块固定部；中间轴设有用于固定球面测试样块的球面测试样块固定部；驱动机构与中间轴连接并驱动中间轴转动；压力加载装置与压块连接并提供压力，以使平面测试样块压紧在球面测试样块的表面；压力传感器用于检测平面测试样块与球面测试样块之间的压力。本申请提供的微动磨损实验装置能够实现扭动、转动以及扭转复合微动的实验，为研究材料的微动磨损机理提供基础。

Description

一种微动磨损实验装置

技术领域

本申请涉及微动磨损技术领域，更具体地说，涉及一种微动磨损实验装置。

背景技术

微动是指在机械振动、疲劳载荷、电磁振动或热循环等交变载荷的作用下，使名义上静止的接触表面间发生的振幅极小的相对运动，位移幅度一般为微米量级。正是由于在“紧固”配合的机械部件中，发生了相对运动，导致相互压紧的金属表面间由于小振幅振动而产生的一种复合型式磨损，称为微动磨损。

在常见振动的机械结构中，如花键联接、螺纹联接和过盈配合联接等都极容易发生微动磨损。而微动磨损会引起构件咬合松动、功率损失、噪音增加、联接件或工件表面损坏等危害。为了减轻微动磨损，需要对微动磨损进行理论研究。

综上所述，如何提供一种能够进行微动磨损测试的装置，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。

实用新型内容

有鉴于此，本申请的目的是提供一种微动磨损实验装置，其能够对平面测试样块与球面测试样块之间的微动磨损进行测试。

为了实现上述目的，本申请提供如下技术方案：

一种微动磨损实验装置，包括：

支撑装置，包括滑台和与所述滑台滑动配合的压块，所述压块的端部设有用于固定平面测试样块的平面测试样块固定部；

中间轴，设有用于固定球面测试样块的球面测试样块固定部；

驱动机构，与所述中间轴连接并驱动所述中间轴转动；

压力加载装置，与所述压块连接并提供压力，以使平面测试样块压紧在球面测试样块的表面；

压力传感器，用于检测平面测试样块与球面测试样块之间的压力。

可选的，还包括监测控制系统，所述监测控制系统与所述压力传感器电连接，并通过所述压力传感器获取压力信息；所述监测控制系统与所述驱动机构电连接，并控制所述驱动机构的工作状态。

可选的，所述支撑装置包括两个压块和两个滑台，所述压块与所述滑台一一对应连接，所述压力传感器设于两个所述压块之间。

可选的，所述压力加载装置包括：

固定螺栓；

套筒，后端套设于所述固定螺栓的外周，前端具有滑孔；

调节螺母，与所述固定螺栓配合，与所述套筒的后端的端面贴合，滑杆，后端设于所述滑孔中，前端与所述压块固定；

弹簧，设于所述滑孔中，后端与所述套筒相抵，前端与所述滑杆相抵。

可选的，还包括套设于所述中间轴外周的轴承支座。

可选的，所述轴承支座包括座体和两个圆锥滚子轴承，每一所述圆锥滚子轴承的游隙为负游隙。

可选的，所述轴承支座还包括定距套、前端套、压紧螺母和锁紧垫片，所述定距套位于两个所述圆锥滚子轴承之间，所述前端套与所述座体的前端面固定连接，所述压紧螺母与所述中间轴螺纹连接，并且所述压紧螺母将所述锁紧垫片压紧在后侧的所述圆锥滚子轴承的后端面。

可选的，还包括平衡支架，所述驱动机构的侧部和顶部均与所述平衡支架固定连接。

可选的，还包括底座，所述压力加载装置、所述支撑装置、所述轴承支座和所述驱动机构在所述底座上沿水平方向依次分布。

可选的，还包括活动底座，所述平衡支架和所述轴承支座均固定于所述活动底座，所述活动底座与所述底座可拆卸的连接。

通过上述方案，本申请提供的微动磨损实验装置的有益效果在于：

本申请提供的微动磨损实验装置包括支撑装置、中间轴、驱动机构、压力加载装置以及压力传感器，支撑装置包括滑台和与滑台滑动配合的压块，压块的端部设有用于固定平面测试样块的平面测试样块固定部；中间轴设有用于固定球面测试样块的球面测试样块固定部；驱动机构与中间轴连接并驱动中间轴转动；压力加载装置与压块连接并提供压力，以使平面测试样块压紧在球面测试样块的表面；压力传感器用于检测平面测试样块与球面测试样块之间的压力。

本申请提供的微动磨损实验装置能够实现扭动、转动以及扭转复合微动实验，为研究材料的微动磨损机理提供基础。

附图说明

为了更清楚地说明本申请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申请的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的一种微动磨损实验装置的结构示意图；

图2为一种微动磨损实验装置处于第一工作状态的结构示意图；

图3为一种微动磨损实验装置处于第二工作状态的结构示意图；

图4为一种微动磨损实验装置处于第三工作状态的结构示意图；

图5为一种微动磨损实验装置处于第四工作状态的结构示意图；

图6为一种微动磨损实验装置处于第五工作状态的结构示意图。

图中的附图标记为：压力加载装置1、固定螺栓101、套筒102、调节螺母103、滑杆104；支撑装置2、滑台21、压块22、安装凸块23；压力传感器3；平面实验样块4；球面实验样块5；中间轴6；轴承支座7、座体 71、圆锥滚子轴承72、定距套73、前端套74；监测控制系统8；驱动机构 9；平衡支架10；活动底座11；底座12。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

请参考图1，本申请提供的微动磨损实验装置包括支撑装置2、中间轴 6、驱动机构9以及压力加载装置1。

其中，支撑装置2包括滑台21和压块22；其中，滑台21可以具体选用交叉滚子滑台；压块22与滑台21滑动配合，当压块22受到压力加载装置1的作用力后，压块22可以相对于滑台21进行滑动。压块22的端部设有平面测试样块固定部，平面测试样块固定部可以通过螺纹连接、或者夹持固定、或者粘接或者其他方式对待测试的平面测试样块4进行固定。

中间轴6设有球面测试样块固定部，球面测试样块固定部可以通过螺纹连接、或者夹持固定、或者粘接或者其他方式对待测试的球面测试样块5 进行固定。

驱动机构9与中间轴6连接并驱动中间轴6转动，微动实验中中间轴6 一般不会实现整周旋转。压力加载装置1与压块22连接并提供压力，以使平面测试样块4压紧在球面测试样块5的表面。压力传感器3用于检测平面测试样块4与球面测试样块5之间的压力。

进一步的，在一种实施例中，微动磨损实验装置还包括监测控制系统8，监测控制系统8与压力传感器3电连接，并通过压力传感器3获取压力信息；监测控制系统8与驱动机构9电连接，并控制驱动机构9的工作状态。在工作过程中，监测控制系统8可以监测压力传感器3检测到的压力信息，便于实时调控压力的大小，同时监测控制系统8也可以调控驱动机构9的工作状态，工作状态可以包括转矩和/或转动频率，并实时监控其工作反馈信息，并对其进行数据分析，从而得出相关的结论。

进一步的，在一种实施例中，支撑装置2包括两个压块22和两个滑台 21，压块22与滑台21一一对应连接，压力传感器3设于两个压块22之间。在实际安装时，两个滑台21可以均固定在同一个安装凸块23上，在将安装凸块23通过4颗内六角螺钉固定在底座12上。

进一步的，在一种实施例中，压力加载装置1包括固定螺栓101、套筒 102、调节螺母103、滑杆104以及弹簧。其中，固定螺栓101可以通过支架或者其他方式固定在压块22的后侧。套筒102的前端具有滑孔；套筒102 的后端套设于固定螺栓101的外周，套筒102可以与固定螺栓101螺纹连接，也可以空套在固定螺栓101的外周。调节螺母103与固定螺栓101配合，同时调节螺母103与套筒102的后端的端面贴合，调节螺母103可以对套筒102进行限位。滑杆104的前端与压块22固定，滑杆104的后端设于滑孔中，滑杆104的外侧壁与滑孔的内侧壁贴合，并且二者可以相对移动。弹簧设于滑孔中，弹簧的后端与套筒102相抵，弹簧的前端与滑杆104 相抵，可以在滑杆104的前端设置凸起，将弹簧套设在凸起上。在工作过程中，通过调整套筒102的位置，套筒102挤压弹簧，弹簧的作用力通过压块22传递到两个测试样块，实现整个微动磨损实验装置的轴向力产生。

进一步的，在一种实施例中，微动磨损实验装置还包括轴承支座7，轴承支座7套设于中间轴6的外周，对中间轴6进行支承，保障中间轴6的转动精度。

进一步的，在一种实施例中，轴承支座7包括座体71和两个圆锥滚子轴承72。两个圆锥滚子轴承72均套设在中间轴6的外周，二者前后间隔分布，二者可以背靠背布置，每一圆锥滚子轴承72的游隙为负游隙。通过负游隙实现中间轴6的刚性转动，增加支撑刚性，保障中间轴6的转动运动的控制精度，使平面测试样块4压紧在球面测试样块5的表面只实现转动或扭动，实现接触表面的相对静止。

进一步的，在一种实施例中，轴承支座7还包括定距套73、前端套74、压紧螺母以及锁紧垫片。其中，定距套73设置在中间轴6的外周，定距套 73的两端与两个圆锥滚子轴承72的端面相抵，从而限制两个圆锥滚子轴承 72的间距。前端套74与座体71的前端面通过螺栓或者其他方式固定连接，前端套74与前侧的圆锥滚子轴承72的前端面贴合，对前侧的圆锥滚子轴承72进行定位。压紧螺母与中间轴6螺纹连接，并且压紧螺母将锁紧垫片压紧在后侧的圆锥滚子轴承72的后端面，压紧螺母与锁紧垫片将圆锥滚子轴承72调整为负游隙，提高中间轴6的刚性和回转精度。

进一步的，在一种实施例中，微动磨损实验装置还包括平衡支架10，驱动机构9的侧部和顶部均与平衡支架10固定连接。具体的，为了防止驱动机构9因输出转矩而导致自身的转动，设置平衡支架10对驱动机构9进行固定，平衡支架10通过螺栓对驱动机构9的前侧、后侧、上侧进行压紧，通过平衡支架10将驱动机构9产生的转矩抵消，来保障驱动机构9的稳定性。

可选的，在一种实施例中，驱动机构9具体采用DD马达。选取直驱驱动式DD马达，能够减少驱动机构9与中间轴6之间的减速器等传动机构，DD马达直接与中间轴6连接实现传动，能实现高精度，高转速和高转矩。DD马达可以使用正弦波、矩形波、连续增长、连续下降进行控制。

进一步的，在一种实施例中，微动磨损实验装置还包括底座12，压力加载装置1、支撑装置2、轴承支座7和驱动机构9在底座12上沿水平方向依次分布。具体的，现有技术中的微动磨损实验装置均呈采用立式结构，即各个部件从上至下依次布置，本实施例中微动磨损实验装置采用卧式结构，能较好保证实验受力的单一准确性，而且卧式的布局更方便对各个部件的位置进行调整。

进一步的，在一种实施例中，微动磨损实验装置还包括活动底座11，平衡支架10可以通过螺钉固定在活动底座11上，同时轴承支座7可以通过六个六角螺钉固定于活动底座11，活动底座11与底座12通过螺栓或者其他方式实现可拆卸的连接。具体的，在使用时，可以对活动底座11的安装位置进行调整，使活动底座11转动一定角度，从而改变球面测试样块5 的角度，请参考图2至图6，图中示出了活动底座11水平位置处在0°， 15°，30°，45°，60°的5种工作状态，通过多种测试工况，能有效测试出测试样块的微动状态。

由上述实施方式可以见，本申请提供的微动磨损实验装置的有益效果在于：

本申请提供微动磨损实验装置能够模拟较大载荷(如1000N)状态下测试样块的磨损状态。该微动磨损实验装置能够实现扭动、转动以及扭转复合微动的实验，同时该微动磨损实验装置通过刚性支撑的方式，避免实验过程中的径向磨损。

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。

以上对本申请所提供的微动磨损实验装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本申请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申请的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种微动磨损实验装置，其特征在于，包括：

支撑装置(2)，包括滑台(21)和与所述滑台(21)滑动配合的压块(22)，所述压块(22)的端部设有用于固定平面测试样块(4)的平面测试样块固定部；

中间轴(6)，设有用于固定球面测试样块(5)的球面测试样块固定部；

驱动机构(9)，与所述中间轴(6)连接并驱动所述中间轴(6)转动；

压力加载装置(1)，与所述压块(22)连接并提供压力，以使平面测试样块(4)压紧在球面测试样块(5)的表面；

压力传感器(3)，用于检测平面测试样块(4)与球面测试样块(5)之间的压力。

2.根据权利要求1所述的微动磨损实验装置，其特征在于，还包括监测控制系统(8)，所述监测控制系统(8)与所述压力传感器(3)电连接，并通过所述压力传感器(3)获取压力信息；所述监测控制系统(8)与所述驱动机构(9)电连接，并控制所述驱动机构(9)的工作状态。

3.根据权利要求1所述的微动磨损实验装置，其特征在于，所述支撑装置(2)包括两个压块(22)和两个滑台(21)，所述压块(22)与所述滑台(21)一一对应连接，所述压力传感器(3)设于两个所述压块(22)之间。

4.根据权利要求1所述的微动磨损实验装置，其特征在于，所述压力加载装置(1)包括：

固定螺栓(101)；

套筒(102)，后端套设于所述固定螺栓(101)的外周，前端具有滑孔；

调节螺母(103)，与所述固定螺栓(101)配合，与所述套筒(102)的后端的端面贴合；

滑杆(104)，后端设于所述滑孔中，前端与所述压块(22)固定；

弹簧，设于所述滑孔中，后端与所述套筒(102)相抵，前端与所述滑杆(104)相抵。

5.根据权利要求1至4任意一项所述的微动磨损实验装置，其特征在于，还包括套设于所述中间轴(6)外周的轴承支座(7)。

6.根据权利要求5所述的微动磨损实验装置，其特征在于，所述轴承支座(7)包括座体(71)和两个圆锥滚子轴承(72)，每一所述圆锥滚子轴承(72)的游隙为负游隙。

7.根据权利要求6所述的微动磨损实验装置，其特征在于，所述轴承支座(7)还包括定距套(73)、前端套(74)、压紧螺母和锁紧垫片，所述定距套(73)位于两个所述圆锥滚子轴承(72)之间，所述前端套(74)与所述座体(71)的前端面固定连接，所述压紧螺母与所述中间轴(6)螺纹连接，并且所述压紧螺母将所述锁紧垫片压紧在后侧的所述圆锥滚子轴承(72)的后端面。

8.根据权利要求5所述的微动磨损实验装置，其特征在于，还包括平衡支架(10)，所述驱动机构(9)的侧部和顶部均与所述平衡支架(10)固定连接。

9.根据权利要求8所述的微动磨损实验装置，其特征在于，还包括底座(12)，所述压力加载装置(1)、所述支撑装置(2)、所述轴承支座(7)和所述驱动机构(9)在所述底座(12)上沿水平方向依次分布。

10.根据权利要求9所述的微动磨损实验装置，其特征在于，还包括活动底座(11)，所述平衡支架(10)和所述轴承支座(7)均固定于所述活动底座(11)，所述活动底座(11)与所述底座(12)可拆卸的连接。

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