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CN106840935A - 一种绳索超高速摩擦试验测试机 - Google Patents

一种绳索超高速摩擦试验测试机 Download PDF

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CN106840935A CN201710125157.0A CN201710125157A CN106840935A CN 106840935 A CN106840935 A CN 106840935A CN 201710125157 A CN201710125157 A CN 201710125157A CN 106840935 A CN106840935 A CN 106840935A
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马超
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李阳
王吉
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Nanjing University of Science and Technology
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Nanjing University of Science and Technology
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
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Abstract

本发明公开了一种绳索超高速摩擦磨损试验机，包括固定装置、动力装置、摩擦试验装置、测试控制装置；所述固定装置包括工作台、立柱、下固定板、上固定板、支撑轴承；所述动力装置包括电机、变速箱、离合器、火箭发动机；所述摩擦试验装置包括旋转轴、从动齿轮、摩擦轮、张紧轮、连杆机构；工作台上固定有立柱，立柱上安装有固定板；固定板设有支撑轴承；旋转轴通过支撑轴承安装在固定板上；旋转轴的中间安装有从动齿轮，顶端安装有摩擦轮；张紧轮通过连杆机构固定在立柱上；电机通过变速箱、离合器与从动齿轮相连；火箭发动机固定在旋转轴的一周；测试装置与旋转轴、张紧轮、火箭发动机相连；能够同时模拟滑环对绳索的中低速和高速的摩擦磨损作用的过程。

Description

一种绳索超高速摩擦试验测试机
技术领域
本发明属于摩擦磨损试验设备，特别是一种绳索超高速摩擦试验测试机。
背景技术
摩擦磨损试验测试台是一种针对配对副的摩擦磨损特性进行测试的实验装置。绳索超高速摩擦试验测试台主要是用来测试绳索在不同材料、载荷及包角情况下的滑动摩擦磨损特性。在实际应用中，如舰船缆绳、电梯曳引钢索等，绳索的使用伴随着与其他零部件的磨损，随着磨损程度的日益增大，对绳索的安全性及稳定性造成一定程度的影响，进而影响相应设备的使用，造成不必要的损失，这就需要对绳索的摩擦磨损性能进行测试分析。因此，发明一种绳索滑动接触摩擦磨损试验机，检验使用不同材料的绳索，在不同绳索张紧载荷、不同接触包角、及在不同滑动速度情况下，与不同材料间的滑动摩擦和磨损特性，有助于对绳索及索道进行合理设计，确定绳索的载荷与速度范围，这些试验研究内容对索道的设计及维护都有着重要意义。
中国专利公开号为201521040959.4的实用新型专利公开了一种钢丝绳摩擦磨损试验机，其对于钢丝绳索的摩擦磨损测定主要通过纵向液压装置在支撑平板台上往复运动来实现。其缺陷在于受液压传动装置限制，只能模拟中低速(10m/s～70m/s线速度)摩擦情况，且行程受支撑平板台限制，测试时间较长，不能够准确模拟绳索在超高速(≥100m/s线速度)冲击下的磨损情况，因此对绳索的超高速摩擦磨损性能不能很好的进行测定。
发明内容
本发明所解决的技术问题在于提供一种绳索超高速摩擦试验测试机，既能用来模拟滑环对绳索的中低速摩擦磨损作用的过程，也能用来模拟滑环对绳索的超高速摩擦磨损作用的过程，解决了现有摩擦试验机不能够准确模拟绳索在超高速冲击下的磨损情况。
实现本发明目的的技术解决方案为：
一种绳索超高速摩擦磨损试验机，包括固定装置、动力装置、摩擦试验装置、测试控制装置；所述固定装置包括工作台、立柱、下固定板、上固定板、支撑轴承；所述动力装置包括电机、变速箱、离合器、火箭发动机；所述摩擦试验装置包括旋转轴、从动齿轮、摩擦轮、张紧轮、连杆机构；
所述工作台上固定有四个立柱，四个立柱矩形分布在工作台上；所述立柱上端和下端分别安装有上固定板和下固定板；所述上固定板和下固定板的平面均垂直与立柱的轴线；所述上固定板和下固定板的中心均设有支撑轴承，两个支撑轴承的中心同轴，且均与立柱的轴线平行；所述旋转轴通过两个支撑轴承安装在上固定板和下固定板上；所述旋转轴的中间安装有从动齿轮，旋转轴的顶端安装有摩擦轮；所述张紧轮位于一端两个立柱之间，且张紧轮通过连杆机构固定在其中的一个立柱上，绳索的一端固定在另外一端两个立柱中的一个立柱上，绳索的另一端固定在张紧轮上；所述电机通过变速箱、离合器与从动齿轮相连，通过从动齿轮带动旋转轴的旋转；所述火箭发动机固定在旋转轴的一周；所述测试装置与旋转轴、张紧轮、火箭发动机相连。
本发明与现有技术相比，其显著优点：
(1)本发明的绳索超高速摩擦试验测试机转速高，线性摩擦速度快，转速加载时间短，加载稳定，旋转加速度过载大，精度高，特别适用于绳索的超高速冲击下的摩擦磨损性能测试分析；
(2)在火箭发动机不工作时，可利用电机做中低速摩擦磨损疲劳试验，通用性好；
(3)本发明的绳索超高速摩擦试验测试机采用火箭发动机点作为动力源，与一般单独的液压驱动和电机驱动的盘式摩擦磨损试验机相比，转速更快，加载时间更短，能更快的完成测试。
(4)利用连杆机构能够改变张紧轮与摩擦轮的相对位置，实现对绳索与摩擦轮的张紧载荷和接触包角的调整。
下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
附图说明
图1为本发明的总体结构示意图；
图2为摩擦试验装置的结构俯视示意图；
图3为火箭发动机的安装结构示意图。
具体实施方式
结合图1-3，本发明的一种绳索超高速摩擦磨损试验机，包括固定装置、动力装置、摩擦试验装置、测试控制装置；所述固定装置包括工作台11、立柱1、下固定板2、上固定板4、支撑轴承6；所述动力装置包括电机3、变速箱、离合器(16)、火箭发动机10；所述摩擦试验装置包括旋转轴8、从动齿轮15、摩擦轮5、张紧轮9、连杆机构14；
所述工作台11上固定有四个立柱，四个立柱矩形分布在工作台11上；所述立柱1上端和下端分别安装有上固定板4和下固定板2；所述上固定板4和下固定板2的平面均垂直与立柱1的轴线；所述上固定板4和下固定板2的中心均设有支撑轴承6，两个支撑轴承6的中心同轴，且均与立柱1的轴线平行；所述旋转轴8通过两个支撑轴承6安装在上固定板4和下固定板2上；旋转轴8的中间安装有从动齿轮15，旋转轴8的顶端安装有摩擦轮5；所述张紧轮9位于一端两个立柱1之间，且张紧轮9通过连杆机构14固定在其中的一个立柱1上；通过连杆结构14调整张紧轮9与摩擦轮5的相对位置将绳索与摩擦轮5紧密接触；所述电机3通过变速箱、离合器16与从动齿轮15相连，通过从动齿轮15带动旋转轴8的旋转；所述火箭发动机10固定在旋转轴8的一周。
所述测试控制装置包括速度传感器7、拉力传感器、压力传感器、数据处理装置12、记录显示装置13；所述拉力传感器设置在张紧轮9上，用于测试待测样品的拉力变化；所述压力传感器安装在火箭发动机10内，用于测试火箭发动机4的压力变化；所述速度传感器7安装在旋转轴8圆周外部，用于测试旋转轴8的转速；所述速度传感器7、拉力传感器、压力传感器均与数据处理装置12相连，数据处理装置12与记录显示装置13相连；数据处理装置12对传感器测试的数据进行数模转换和处理，并将转换后的数据传送给记录显示装置13；记录显示装置13对测得的数据进行显示并保存。所述记录显示装置13可以为计算机和数字电压表，数字电压表记录各传感器电压，数字电压表将数据传送给计算机进行显示并保存；在一些实施方式，记录显示装置为计算机，直接对处理后的数据进行显示和保存。
进一步的，所述火箭发动机10的数量至少为两个，等距安装在旋转轴8的圆周的同一横截面上；所述火箭发动机10的喷口水平放置，与旋转轴8旋转方向相切。
结合图3，作为优选的实施方式，所述火箭发动机10的数量为4个，等距安装在旋转轴8的圆周的同一横截面上；经测试，通过火箭发动机10的加速使得旋转轴8的转速达到10万转/分钟，线性摩擦速度可达3马赫，转速加载时间短(10～100ms)，加载较为稳定，旋转加速度过载为5万转/s2。
在一些实施方式中，所述火箭发动机10的数量为8个，安装在旋转轴8的圆周的不同横截面上，以增大旋转轴8的旋转速度。进一步的，根据转速的不同需要可安装不同数量的火箭发动机10。
工作时，先将待测绳索一端固定在立柱1上，另一端固定在张紧轮9上，调整张紧轮9，使得绳索与摩擦轮5紧密接触，利用连杆机构14改变张紧轮9与摩擦轮5的相对位置，实现对绳索与摩擦轮5的张紧载荷和接触包角的调整；开启电机3，旋转轴8开始转动，摩擦磨损试验旋转动力开始由电机3驱动，当旋转轴8旋转至电机3阈值后，电机3保持输出功率，此时火箭发动机10点火，同时变速箱通过离合器16与旋转轴8上的从动齿轮15分离，火箭发动机10推动旋转轴8的转动速度继续增加，进行更高速度的摩擦磨损试验。火箭发动机10点火后，火箭发动机10内置的压力传感器、张紧轮9上的拉力传感器和速度传感器7开始工作，有效记录仪火箭发动机10压力变化、待测绳索拉力变化和旋转轴8的转速变化，并经过数据处理和记录输出至记录显示装置13。

Claims (4)

1.一种绳索超高速摩擦磨损试验机，其特征在于：包括固定装置、动力装置、摩擦试验装置；所述固定装置包括工作台(11)、立柱(1)、下固定板(2)、上固定板(4)、支撑轴承(6)；所述动力装置包括电机(3)、变速箱、离合器(16)、火箭发动机(10)；所述摩擦试验装置包括旋转轴(8)、从动齿轮(15)、摩擦轮(5)、张紧轮(9)、连杆机构(14)；
所述工作台(11)上固定有四个立柱，四个立柱矩形分布在工作台(11)上；所述立柱(1)上端和下端分别安装有上固定板(4)和下固定板(2)；所述上固定板(4)和下固定板(2)的平面均垂直与立柱(1)的轴线；所述上固定板(4)和下固定板(2)的中心均设有支撑轴承(6)，两个支撑轴承(6)的中心同轴，且均与立柱(1)的轴线平行；所述旋转轴(8)通过两个支撑轴承(6)安装在上固定板(4)和下固定板(2)上；所述旋转轴(8)的中间安装有从动齿轮(15)，旋转轴(8)的顶端安装有摩擦轮(5)；所述张紧轮(9)位于一端两个立柱(1)之间，且张紧轮(9)通过连杆机构(14)固定在其中的一个立柱(1)上；所述电机(3)通过变速箱、离合器(16)与从动齿轮(15)相连，通过从动齿轮(15)带动旋转轴(8)的旋转；所述火箭发动机(10)固定在旋转轴(8)的一周。
2.如权利要求1所述的绳索超高速摩擦磨损试验机，其特征在于：还包括测试装置，所述测试控制装置包括速度传感器(7)、拉力传感器、压力传感器、数据处理装置(12)、记录显示装置(13)；所述拉力传感器设置在张紧轮(9)上；所述压力传感器安装在火箭发动机(10)内；所述速度传感器(7)安装在旋转轴(8)圆周外部；所述速度传感器(7)、拉力传感器、压力传感器均与数据处理装置(12)相连，数据处理装置(12)与记录显示装置(13)相连。
3.如权利要求1所述的绳索超高速摩擦磨损试验机，其特征在于：所述火箭发动机(10)的数量至少为两个，等距安装在旋转轴(8)的圆周的同一横截面上；所述火箭发动机(10)的喷口水平放置，与旋转轴(8)旋转方向相切。
4.如权利要求1所述的绳索超高速摩擦磨损试验机，其特征在于：所述火箭发动机(10)安装在旋转轴(8)的圆周的不同横截面上。
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Assignee: Shenghang botest (Liyang) Technology Co.,Ltd.

Assignor: NANJING University OF SCIENCE AND TECHNOLOGY

Contract record no.: X2023980053683

Denomination of invention: A Rope Ultra High Speed Friction Testing Machine

Granted publication date: 20191227

License type: Common License

Record date: 20231223