CN216646161U - 一种载流球盘摩擦实验机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种载流球盘摩擦实验机，涉及摩擦力的技术领域，包括工作平台、动力加载部件、压力加载部件及电力加载部件，动力加载部件设于工作平台的中部并在进行实验时提供能够调节的旋转动力，动力加载部件包括安装轴、旋转轴、旋转盘、固定板及驱动电机；压力加载部件设于动力加载部件的上方并在进行实验时提供能够调节的摩擦力，压力加载部件包括竖装板、横装板、滑动板、螺纹杆、安装块及力传感器；电力加载部件设于动力加载部件的左边并在进行实验时提供能够调节的电力，电力加载部件包括直流电源、伏安表、电阻箱、导电柱一及导电柱二。综上，本发明实现了点接触工况下对载流球盘摩擦副的旋转速度、摩擦力和电流的实时监测。

Description

一种载流球盘摩擦实验机

技术领域

本实用新型涉及摩擦力的技术领域，具体涉及一种载流球盘摩擦实验机。

背景技术

随着摩擦学的发展和风力发电机的大力应用，以导电滑环为代表的载流摩擦形式越来越被大众所了解，为了提升风力发电机导电滑环的工作稳定性，学者提出一种载流滚动轴承来替代传统的导电滑环，取得了可喜的成果。但目前针对载流滚动轴承摩擦特性摩擦试验机的相关研究较少。

目前的载流摩擦试验机的研究主要集中在刷丝的摩擦磨损特性研究上，例如申请号为201120535472.9的实用新型专利设计了一种研究电刷材料摩擦磨损性能的组合导电滑环电刷试验装置，又例如申请号为202011343254.5的发明专利设计了一种模拟弓网实际接触时碳滑板相对于接触线的往复滑动的摩擦试验机。

针对当前载流滚动轴承摩擦试验机研究较少的问题，设计一种可以实现载流滚动轴承摩擦磨损试验机具有重要意义。本发明实现了点接触工况下对载流球盘摩擦副的旋转速度、摩擦力和电流的实时监测。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种载流球盘摩擦实验机，以解决现有技术中导致的上述缺陷。

一种载流球盘摩擦实验机，包括工作平台、动力加载部件、压力加载部件及电力加载部件，其中：

所述动力加载部件设于工作平台的中部并在进行实验时提供能够调节的旋转动力，所述动力加载部件包括安装轴、旋转轴、旋转盘、固定板及驱动电机；

所述压力加载部件设于动力加载部件的上方并在进行实验时提供能够调节的摩擦力，所述压力加载部件包括竖装板、横装板、滑动板、螺纹杆、安装块及力传感器；

所述电力加载部件设于动力加载部件的左边并在进行实验时提供能够调节的电力，所述电力加载部件包括直流电源、伏安表、电阻箱、导电柱一及导电柱二。

优选的，所述安装轴通过轴承座竖直转动连接于工作平台的中间，所述旋转轴同轴分布于安装轴的上方，所述旋转轴通过绝缘材料来制作，所述旋转盘同轴连接于旋转轴的上端部，所述旋转盘的上侧对称连接有一对定位销，所述安装轴的上端部与旋转轴的下端部通过联轴器一相连接，所述固定板水平设于安装轴的下方并通过四个连接柱连接至工作平台的下侧，所述驱动电机竖直朝上设置并安装于固定板的下侧，所述驱动电机的输出轴与安装轴的下端部通过联轴器二相连接。

优选的，所述竖装板设有一对并前后对称连接于工作平台的中部，所述横装板水平连接于两个竖装板的上端部，所述滑动板水平滑动于两个竖装板之间，所述螺纹杆水平设于横装板与滑动板之间，所述螺纹杆的左右两边对称螺纹连接有一对连接块，所述螺纹杆的左右两段设有螺距相同且旋向相反的外螺纹，两个连接块的上侧均铰接有一个铰接条一，两个铰接条一的另一端共同铰接有铰接板一并将铰接板一连接于横装板的下侧，两个连接块的下侧均铰接有一个铰接条二，两个铰接条二的另一端共同铰接有铰接板二并将铰接板二连接于滑动板的上侧，所述安装块水平设于滑动板的下方，所述安装块通过绝缘材料来制作，所述安装块的下侧设有半球形的凹槽，所述安装块的左右两侧对称连接有锁紧螺钉，所述螺纹杆的一端垂直连接有手拧杆。

优选的，所述直流电源、伏安表及电阻箱自前向后依次安放于工作平台的左边，所述导电柱一竖直设于旋转盘的下方，所述导电柱一的上端部抵接于旋转盘的下表面，所述导电柱一的下端部连接有导电线一，后侧的竖装板的中部水平连接有∪型的安装片，所述导电柱一通过圆拱形的夹紧片连接于安装片的前侧，所述导电柱二水平塞放于安装块的前侧，所述导电柱二的前端部连接有导电线二，所述导电线一与导电线二分别连接于直流电源的正、负电极上，所述伏安表中的电压检测电路并联于导电线一与导电线二之间，所述伏安表中的电流检测电路串联于导电线一或导电线二上，所述电阻箱串联于导电线一或导电线二上。

与现有技术相比，本实用新型中的载流球盘摩擦实验机具有以下优点：

1.通过设置驱动电机的输出转速及输出转矩，再启动驱动电机并通过安装轴及旋转轴带动盘试样发生旋转。即通过动力加载部件能够在进行实验时提供能够调节的旋转动力。

2.通过转动螺纹杆以带动球试样向下移动，进而带动盘试样及球试样之间相接触，并根据力传感器的检测，使得盘试样及球试样之间具有一定的压紧力。即通过压力加载部件实现在进行实验时提供能够调节的摩擦力。

3.通过调节电阻箱，并根据伏安表的检测，使得盘试样及球试样之间流经电流。即通过电力加载部件实现在进行实验时提供能够调节的电力。

附图说明

图1为本实用新型整体三维的结构示意图。

图2为本实用新型整体正视的结构示意图。

图3为本实用新型中的动力加载部件的结构示意图。

图4为本实用新型中的压力加载部件的结构示意图。

图5为本实用新型中的电力加载部件的结构示意图。

其中：

10-工作平台；

20-动力加载部件；201-安装轴；202-轴承座；203-旋转轴；204-旋转盘； 205-定位销；206-联轴器一；207-固定板；208-连接柱；209-驱动电机；210- 联轴器二；

30-压力加载部件；301-竖装板；302-横装板；303-滑动板；304-螺纹杆； 305-连接块；306-铰接条一；307-铰接板一；308-铰接条二；309-铰接板二；310- 安装块；311-力传感器；312-锁紧螺钉；313-手拧杆；

40-电力加载部件；401-直流电源；402-伏安表；403-电阻箱；404-导电柱一；405-导电柱二；406-导电线一；407-导电线二；408-安装片；409-夹紧片；

50-盘试样；50a-定位槽；

60-球试样。

具体实施方式

为使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本实用新型。

如图1至图5所示，一种载流球盘摩擦实验机，包括工作平台10、动力加载部件20、压力加载部件30及电力加载部件40，其中：

所述动力加载部件20设于工作平台10的中部并在进行实验时提供能够调节的旋转动力，所述动力加载部件20包括安装轴201、旋转轴203、旋转盘204、固定板207及驱动电机209；

所述压力加载部件30设于动力加载部件20的上方并在进行实验时提供能够调节的摩擦力，所述压力加载部件30包括竖装板301、横装板302、滑动板303、螺纹杆304、安装块310及力传感器311；

所述电力加载部件40设于动力加载部件20的左边并在进行实验时提供能够调节的电力，所述电力加载部件40包括直流电源401、伏安表402、电阻箱403、导电柱一404及导电柱二405。

在本实施例中，所述安装轴201通过轴承座202竖直转动连接于工作平台 10的中间，所述旋转轴203同轴分布于安装轴201的上方，所述旋转轴203通过绝缘材料来制作，所述旋转盘204同轴连接于旋转轴203的上端部，所述旋转盘204的上侧对称连接有一对定位销205，所述安装轴201的上端部与旋转轴203 的下端部通过联轴器一206相连接，所述固定板207水平设于安装轴201的下方并通过四个连接柱208连接至工作平台10的下侧，所述驱动电机209竖直朝上设置并安装于固定板207的下侧，所述驱动电机209的输出轴与安装轴201的下端部通过联轴器二210相连接。

在本实施例中，所述竖装板301设有一对并前后对称连接于工作平台10的中部，所述横装板302水平连接于两个竖装板301的上端部，所述滑动板303 水平滑动于两个竖装板301之间，所述螺纹杆304水平设于横装板302与滑动板 303之间，所述螺纹杆304的左右两边对称螺纹连接有一对连接块305，所述螺纹杆304的左右两段设有螺距相同且旋向相反的外螺纹，两个连接块305的上侧均铰接有一个铰接条一306，两个铰接条一306的另一端共同铰接有铰接板一307并将铰接板一307连接于横装板302的下侧，两个连接块305的下侧均铰接有一个铰接条二308，两个铰接条二308的另一端共同铰接有铰接板二309并将铰接板二309连接于滑动板303的上侧，所述安装块310水平设于滑动板303的下方，所述安装块310通过绝缘材料来制作，所述安装块310的下侧设有半球形的凹槽，所述安装块310的左右两侧对称连接有锁紧螺钉312，所述螺纹杆304的一端垂直连接有手拧杆313。

在本实施例中，所述直流电源401、伏安表402及电阻箱403自前向后依次安放于工作平台10的左边，所述导电柱一404竖直设于旋转盘204的下方，所述导电柱一404的上端部抵接于旋转盘204的下表面，所述导电柱一404的下端部连接有导电线一406，后侧的竖装板301的中部水平连接有∪型的安装片408，所述导电柱一404通过圆拱形的夹紧片409连接于安装片408的前侧，所述导电柱二405水平塞放于安装块310的前侧，所述导电柱二405的前端部连接有导电线二407，所述导电线一406与导电线二407分别连接于直流电源401的正、负电极上，所述伏安表402中的电压检测电路并联于导电线一406与导电线二407 之间，所述伏安表402中的电流检测电路串联于导电线一406或导电线二407 上，所述电阻箱403串联于导电线一406或导电线二407上。

这种载流球盘摩擦实验机在实际应用时，包括了以下操作步骤：

步骤1：将待测材料加工成为符合实验要求的盘试样50与球试样60，并在盘试样50上对称设有U型的定位槽50a；

步骤2：将盘试样50放于旋转盘204的上侧，并将两个定位销205对应放于两个定位槽50a内，至此完成对盘试样50的安装工作；

步骤3：将球试样60至于安装块310的下侧凹槽内，并通过拧动锁紧螺钉 312以将球试样60固定在安装块310的下方，至此完成对球试样60的安装工作；

步骤4：确认导电柱一404的上端部与旋转盘204的下表面相接触，导电柱二405的内伸端与球试样60的外表面相接触，再将导电线一406和导电线二407分别连接于直流电源401的正、负电极上；

步骤5：通过转动螺纹杆304以带动球试样60向下移动，进而带动球试样 60与盘试样50之间相接触，并根据力传感器311的检测，使得球试样60与盘试样50之间具有一定的压紧力；

步骤6：设置好驱动电机209的输出转矩及输出转速，再启动驱动电机209 并通过安装轴201及旋转轴203带动旋转盘204发生转动，进而带动盘试样50 相对于球试样60发生转动；

步骤7：通过调节电阻箱403，并根据伏安表402的检测，使得块试样50 与球试样60之间流经电流；

步骤8：实验机在运行一定时间后便停止运行，再卸下球试样60与盘试样 50拍照记录两者接触面的磨损情况。

因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本实用新型范围内或在等同于本实用新型的范围内的改变均被本实用新型包含。

Claims (4)

1.一种载流球盘摩擦实验机，其特征在于：包括工作平台(10)、动力加载部件(20)、压力加载部件(30)及电力加载部件(40)，其中：

所述动力加载部件(20)设于工作平台(10)的中部并在进行实验时提供能够调节的旋转动力，所述动力加载部件(20)包括安装轴(201)、旋转轴(203)、旋转盘(204)、固定板(207)及驱动电机(209)；

所述压力加载部件(30)设于动力加载部件(20)的上方并在进行实验时提供能够调节的摩擦力，所述压力加载部件(30)包括竖装板(301)、横装板(302)、滑动板(303)、螺纹杆(304)、安装块(310)及力传感器(311)；

所述电力加载部件(40)设于动力加载部件(20)的左边并在进行实验时提供能够调节的电力，所述电力加载部件(40)包括直流电源(401)、伏安表(402)、电阻箱(403)、导电柱一(404)及导电柱二(405)。

2.根据权利要求1所述的一种载流球盘摩擦实验机，其特征在于：所述安装轴(201)通过轴承座(202)竖直转动连接于工作平台(10)的中间，所述旋转轴(203)同轴分布于安装轴(201)的上方，所述旋转轴(203)通过绝缘材料来制作，所述旋转盘(204)同轴连接于旋转轴(203)的上端部，所述旋转盘(204)的上侧对称连接有一对定位销(205)，所述安装轴(201)的上端部与旋转轴(203)的下端部通过联轴器一(206)相连接，所述固定板(207)水平设于安装轴(201)的下方并通过四个连接柱(208)连接至工作平台(10)的下侧，所述驱动电机(209)竖直朝上设置并安装于固定板(207)的下侧，所述驱动电机(209)的输出轴与安装轴(201)的下端部通过联轴器二(210)相连接。

3.根据权利要求1所述的一种载流球盘摩擦实验机，其特征在于：所述竖装板(301)设有一对并前后对称连接于工作平台(10)的中部，所述横装板(302)水平连接于两个竖装板(301)的上端部，所述滑动板(303)水平滑动于两个竖装板(301)之间，所述螺纹杆(304)水平设于横装板(302)与滑动板(303)之间，所述螺纹杆(304)的左右两边对称螺纹连接有一对连接块(305)，所述螺纹杆(304)的左右两段设有螺距相同且旋向相反的外螺纹，两个连接块(305)的上侧均铰接有一个铰接条一(306)，两个铰接条一(306)的另一端共同铰接有铰接板一(307)并将铰接板一(307)连接于横装板(302)的下侧，两个连接块(305)的下侧均铰接有一个铰接条二(308)，两个铰接条二(308)的另一端共同铰接有铰接板二(309)并将铰接板二(309)连接于滑动板(303)的上侧，所述安装块(310)水平设于滑动板(303)的下方，所述安装块(310)通过绝缘材料来制作，所述安装块(310)的下侧设有半球形的凹槽，所述安装块(310)的左右两侧对称连接有锁紧螺钉(312)，所述螺纹杆(304)的一端垂直连接有手拧杆(313)。

4.根据权利要求1所述的一种载流球盘摩擦实验机，其特征在于：所述直流电源(401)、伏安表(402)及电阻箱(403)自前向后依次安放于工作平台(10)的左边，所述导电柱一(404)竖直设于旋转盘(204)的下方，所述导电柱一(404)的上端部抵接于旋转盘(204)的下表面，所述导电柱一(404)的下端部连接有导电线一(406)，后侧的竖装板(301)的中部水平连接有∪型的安装片(408)，所述导电柱一(404)通过圆拱形的夹紧片(409)连接于安装片(408)的前侧，所述导电柱二(405)水平塞放于安装块(310)的前侧，所述导电柱二(405)的前端部连接有导电线二(407)，所述导电线一(406)与导电线二(407)分别连接于直流电源(401)的正、负电极上，所述伏安表(402)中的电压检测电路并联于导电线一(406)与导电线二(407)之间，所述伏安表(402)中的电流检测电路串联于导电线一(406)或导电线二(407)上，所述电阻箱(403)串联于导电线一(406)或导电线二(407)上。

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