CN108507895A - 一种立式多功能摩擦磨损试验测试机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种立式多功能摩擦磨损试验测试机，包括试验机本体，试验机本体的上部设有主轴箱，主轴箱上设有旋转盘、砂轮和固定盘，旋转盘可拆卸设置，通过轴承内，主轴由转向器驱动带动旋转盘转动设置在主轴箱内，旋转盘上设有可拆卸的振动器和加热器；砂轮可拆卸设置，通过轴承内；固定盘固定在主轴箱的顶端；摩擦块设置在旋转盘或固定盘上，摩擦块上设有可拆卸的测试装置。本发明，采用了新形式摩擦副，即旋转盘安装在轴承里，旋转盘和固定盘具有较高的同轴精度，更好地保证二者同轴度，保证旋转盘平稳进行绕轴向转动，避免了旋转盘的轴端悬挂、旋转摆头以及摩擦块和摩擦盘(固定盘或旋转盘)的接触不良、摩擦副工作不稳定的情况。

Description

一种立式多功能摩擦磨损试验测试机

技术领域

本发明涉及金属摩擦试验的技术领域，具体涉及一种立式多功能摩擦磨损 试验测试机。

背景技术

目前，金属材料摩擦磨损试验中，比较流行使用销盘式的摩擦磨损试验测 试机，其功能是在不考虑实际结构形式和运动形式等实用功效性的影响，只针 对金属材料本身属性进行摩擦磨损试验测试。但是，设备的加工、装配和运行 精度都要求比较高。但常见的销盘式摩擦测试机的结构形式和在实际使用中， 都表现出一定的局限性，并不能完全满足上面的技术要求,仍有以下不能克服的 缺陷：

1、旋转盘平面的轴向、径向跳动度较大，旋转盘平面容易出现空间运动， 且摩擦副之间出现冲击和跳动等现象；

2、摩擦试块与旋转盘面接触不充分，容易出现点接触和线接触，摩擦副不 能正常工作；

综上所述，目前的摩擦磨损试验机存在运行稳定性低、正常工作寿命短且 测试精度低的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是目前的摩擦磨损试验机存在运行稳定性低、 正常工作寿命短且测试精度低的问题。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是提供一种立式多功能 摩擦磨损试验测试机

，包括试验机本体，所述试验机本体的底部设有转向器，所述转向器由调 速电机驱动，其特征在于，所述试验机本体的上部设有主轴箱，所述主轴箱上 设有：

旋转盘，可拆卸设置，通过轴承转动设置在所述主轴箱内，主轴由所述转 向器驱动并穿过所述旋转盘，带动所述旋转盘转动，所述旋转盘上还设有可拆 卸的振动器和加热器；

砂轮，可拆卸地设置在所述轴承内；

固定盘，固定在所述主轴箱的顶端；

摩擦块，设置在所述旋转盘或所述固定盘上，所述摩擦块上设有可拆卸的 测试装置。

在上述方案中，所述测试装置包括竖向的第一测力传感器和横向的第二测 力传感器，所述第一测力传感器设置在门字形的夹具内，所述夹具的顶部设有 调节螺栓，所述调节螺栓向下穿过所述夹具并抵靠在所述第一测力传感器上， 所述第一测力传感器的下部设有弹性套筒；所述第二测力传感器固定设置在传 感器支架的夹槽内。

在上述方案中，所述摩擦块固定在水平压块上，所述水平压块滑动设置在 方筒状的上压块内，所述上压块设置在所述弹性套筒的下方，所述水平压块的 一侧设有所述第二传感器，另一侧设有用于限定所述水平压块的位置的夹块， 所述夹块包括内外嵌合的第一夹块和第二夹块。

在上述方案中，所述固定盘的上部设有转矩仪，所述试验机本体的顶部设 有顶板，所述转矩仪与所述顶板弹性联结。

在上述方案中，所述转向器和所述主轴之间依次设有扭矩转速仪和弹性联 轴器，所述主轴的底部设有轴承座，所述轴承座内设有上下两个止推轴承，所 述主轴通过主轴轴承置于所述主轴箱内，所述主轴轴承和临近的所述止推轴承 之间设有调节螺套。

在上述方案中，所述振动器采用振动激振器，所述加热器采用加热电阻丝 或热电偶，所述主轴的下部设有导电滑环。

在上述方案中，所述固定盘上设有第三测力传感器，并通过限位块固定， 所述第三测力传感器与所述旋转盘接触。

在上述方案中，所述试验机本体上设有支板，所述主轴箱设置在所述支板 上。

在上述方案中，所述主轴与所述支板之间设有主轴箱垫圈。

在上述方案中，。

本发明，采用了新形式摩擦副，即旋转盘安装在轴承里，旋转盘和固定盘 具有较高的同轴精度，从设计和加工工艺上更好地保证二者同轴度，保证旋转 盘径向被约束固定，并且在轴向自由度进行限制约束，可平稳进行绕轴向转动， 避免了旋转盘的轴端悬挂、旋转摆头以及摩擦块和摩擦盘(固定盘或旋转盘) 的接触不良、摩擦副工作不稳定的情况。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的实施例一的主要部件的结构示意图；

图3为本发明的主轴箱、旋转盘、固定盘和测试装置的结构分解图；

图4为本发明的主轴箱的结构剖面图；

图5为本发明的测试装置的上半部分的结构剖面图；

图6为本发明的测试装置的下半部分的结构剖面图；

图7为本发明的实施例二的结构剖面图；

图8为本发明的实施例三的固定盘的结构剖面图。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明做出详细的说明。

本发明公开了一种立式多功能摩擦磨损试验测试机，本领域技术人员可以 借鉴本文内容，适当改进工艺参数实现。需要特别指出的是，所有类似的替换 和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，它们都被视为包括在本发明，并 且相关人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围的基础上对本文所述内容 进行改动或适当变更与组合，来实现和应用本发明技术。

在发明中，除非另有说明，否则本文中使用的科学和技术名词具有本领域 技术人员所通常理解的含义。

如图1所示，本发明提供的一种立式多功能摩擦磨损试验测试机，包括试 验机本体3，试验机本体3的底部设有转向器2，转向器2由调速电机1驱动， 试验机本体3的上部设有主轴箱20，主轴箱20上设有旋转盘26、砂轮、固定 盘23和待检测的摩擦块。

如图2～图4中的实施一中，旋转盘26可拆卸设置，通过轴承25转动设置 在主轴箱20内，主轴18由转向器2驱动并穿过旋转盘26，带动旋转盘26转动， 旋转盘26上还设有可拆卸的振动器10和加热器11。砂轮可拆卸设置，通过轴 承25内。固定盘23固定在主轴箱20的顶端。摩擦块设置在旋转盘26或固定 盘23上，摩擦块上设有可拆卸的测试装置22。实施例一中，摩擦块设置在固定 盘23上。

调速电机1驱动转向器2转动，转向器2通过带传动驱动主轴18，从而带 动旋转盘26，使得旋转盘26在轴承25的约束下进行旋转，与摩擦块相对运动， 产生摩擦，进一步通过测试装置22进行摩擦力测试。

其中具体的，如图5所示，测试装置22包括竖向的第一测力传感器220和 横向的第二测力传感器240，第一测力传感器220设置在门字形的夹具221内， 夹具221的顶部设有调节螺栓223，调节螺栓223向下穿过夹具221并抵靠在第 一测力传感器220上，第一测力传感器220的下部设有弹性套筒222；第二测力 传感器240固定设置在传感器支架243的夹槽内。第一测力传感器220和第二 测力传感器240分别用于检测水平向和竖直向两个方向的压力，从而对摩擦力 进行检测。弹性套筒222可有效保证了持续检测和持续摩擦接触，调节螺栓22 能根据需要实时调整，以符合检测要求。

如图6所示，摩擦块固定在水平压块241上，水平压块241滑动设置在方 筒状的上压块242内，上压块242设置在弹性套筒222的下方，水平压块241 的一侧设有第二传感器，另一侧设有用于限定水平压块241的位置的夹块，夹 块包括内外嵌合的第一夹块245和第二夹块246。上压块242可随着摩擦块进行 轻微上下跳动，并将受力传递到第一测力传感器220上，水平压块240则将水 平力传递到第二测力传感器240上。

使用过程中，转动调节螺栓223，使第一测力传感器220受到压力，通过弹 性套筒222传递给上压块242和水平压块241，最终作用在摩擦块上，完成摩擦 副正压力的调整。

如图7所示的实施例二中，固定盘23的上部设有转矩仪32，试验机本体3 的顶部设有顶板4，转矩仪32与顶板4弹性联结。扭矩仪32可在受到摩擦力的 情况下保持固定盘23的平稳。实施例二中，摩擦块设置在旋转盘26上。

如图2和图4所示，转向器2和主轴18之间依次设有扭矩转速仪7和弹性 联轴器8，主轴18的底部设有轴承座16，轴承座16内设有上下两个止推轴承9， 主轴18通过主轴轴承19置于主轴箱20内，主轴轴承19和临近的止推轴承之 间设有调节螺套17。扭矩转速仪7和弹性联轴器8保证了转速的平稳传动，并 减少震动和噪声。调节螺套17和止推轴承9的设置也保证了主轴18和其他部 件之间保持轴向固定。

振动器10采用振动激振器，加热器11采用加热电阻丝或热电偶，主轴18 的下部设有导电滑环27。导电滑环27结构简单，方便安装。

如图8所示的实施例三中，固定盘23上设有第三测力传感器31，并通过限 位块311固定，第三测力传感器31与旋转盘26接触。实施例三中，这种结构 将第三测力传感器31设置在固定盘23上，不是直接对摩擦块进行检测，固定 盘23设置在下方，旋转盘设置在上方，并且摩擦块设置在上方的旋转盘上。

如图1～3所示，试验机本体3上设有支板5，主轴箱20设置在支板5上。 支板5的结构为主轴箱20的安装提供了支撑，有效保证重心平衡。

主轴18与支板5之间设有主轴箱垫圈21，主轴箱垫圈21将主轴18临近部 件的结构更为紧密，提高密封性和稳定性。

为了保证摩擦块的摩擦面与旋转盘26接触良好，试验前，从原设备的轴承 25中撤掉旋转盘26，在轴承25里安装高精度的砂轮10，从而制成高精度砂轮 机；调整摩擦块的固定装置，使其稳定地与砂轮10接触，启动调速电机1，对 摩擦块进行磨削加工，从而使摩擦块摩擦面与砂轮10接触充分；进一步的拆下 砂轮10，然后可进行如下三种测试方式：

1.如图2所示，把旋转盘26安装到轴承25内，进行正常摩擦磨损试验及 测试。

2.当准备评估材料在振动条件下的摩擦磨损时，可采用图7所示的结构形 式完成。振动器10采用振动激振器，加热器11采用加热热电偶；摩擦块及其 测试装置22安装在旋转盘26上，调整摩擦副的正压力大小，旋转盘26旋转时 带动摩擦块一起旋转运动，摩擦块与固定盘23构成滑动摩擦副，同时启动振动 激振器和热电偶，配合润滑机油(通过油管导入)，完成有振动和温度条件影响 下的摩擦磨损试验；固定盘23与转矩仪32联结，转矩仪32另一端与顶板4连 接，获得摩擦副运动产生转矩，进一步的可获得摩擦力。

3.采用图8形式的结构作为旋转盘26，该方案可以减掉27导电滑环，具体 是将固定盘30安装在旋转盘26下，当旋转盘26转动时，带动摩擦块旋转与固 定旋转盘26产生滑动摩擦，通过第三测力传感器31完成固定盘所受扭转力的 测试，进一步的获得摩擦力的测试。

本发明具有以下有益效果：

1、本发明的摩擦副的旋转盘安装在高精度轴承中，保证旋转盘径向被约束 固定，并且在轴向自由度进行限制约束，所以只能进行绕轴向转动，本发明在 理论设计方案上具有合理性和创新性，在同等制造安装精度条件下，本发明更 加容易实现最大限度的减小旋转盘旋转时轴向和径向跳动，尽可能保证旋转盘 和摩擦块构成的摩擦副之间的只存在滑动摩擦，从而保证设备高精度工作的寿 命；

2、本发明摩擦力测试方式采用两种方案，一种采用测力传感器直接测试方 案，测量比较准确，如图2和图8所示的实施例一和实施例三；另一种是采用 测试摩擦副转矩后再获得摩擦力的方案，避开了振动和热对测试的影响，如图7 所示的实施例二；

3、本发明试验设备中施加了振动器作为振动激励装置，可以完成在振动影 响下，摩擦副的摩擦磨损试验测试工作；

4、本发明为克服安装上的误差，保证摩擦副接触是面接触，在设计理念上 避开点接触或者线接触；可在摩擦测试机上安装高精度砂轮，从而使摩擦副在 运行后短时间内实现面接触。

本发明采用了新形式摩擦副，即旋转盘安装在轴承里，旋转盘和固定盘具 有较高的同轴精度，从设计和加工工艺上更好地保证二者同轴度，保证旋转盘 径向被约束固定，并且在轴向自由度进行限制约束，可平稳进行绕轴向转动， 避免了旋转盘的轴端悬挂、旋转摆头以及摩擦块和摩擦盘(固定盘或旋转盘) 的接触不良、摩擦副工作不稳定的情况。

本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人应该得知在本发明的启示下做 出的结构变化，凡是与本发明具有相同或相近的技术方案，均落入本发明的保 护范围之内。

Claims (9)

1.一种立式多功能摩擦磨损试验测试机，包括试验机本体，所述试验机本体的底部设有转向器，所述转向器由调速电机驱动，其特征在于，所述试验机本体的上部设有主轴箱，所述主轴箱上设有：

旋转盘，可拆卸设置，通过轴承转动设置在所述主轴箱内，主轴由所述转向器驱动并穿过所述旋转盘，带动所述旋转盘转动，所述旋转盘上还设有可拆卸的振动器和加热器；

砂轮，可拆卸地设置在所述轴承内；

固定盘，固定在所述主轴箱的顶端；

摩擦块，设置在所述旋转盘或所述固定盘上，所述摩擦块上设有可拆卸的测试装置。

2.如权利要求1所述的立式多功能摩擦磨损试验测试机，其特征在于，所述测试装置包括竖向的第一测力传感器和横向的第二测力传感器，所述第一测力传感器设置在门字形的夹具内，所述夹具的顶部设有调节螺栓，所述调节螺栓向下穿过所述夹具并抵靠在所述第一测力传感器上，所述第一测力传感器的下部设有弹性套筒；所述第二测力传感器固定设置在传感器支架的夹槽内。

3.如权利要求2所述的立式多功能摩擦磨损试验测试机，其特征在于，所述摩擦块固定在水平压块上，所述水平压块滑动设置在方筒状的上压块内，所述上压块设置在所述弹性套筒的下方，所述水平压块的一侧设有所述第二传感器，另一侧设有用于限定所述水平压块的位置的夹块，所述夹块包括内外嵌合的第一夹块和第二夹块。

4.如权利要求1所述的立式多功能摩擦磨损试验测试机，其特征在于，所述固定盘的上部设有转矩仪，所述试验机本体的顶部设有顶板，所述转矩仪与所述顶板弹性联结。

5.如权利要求1所述的立式多功能摩擦磨损试验测试机，其特征在于，所述转向器和所述主轴之间依次设有扭矩转速仪和弹性联轴器，所述主轴的底部设有轴承座，所述轴承座内设有上下两个止推轴承，所述主轴通过主轴轴承置于所述主轴箱内，所述主轴轴承和临近的所述止推轴承之间设有调节螺套。

6.如权利要求1所述的立式多功能摩擦磨损试验测试机，其特征在于，所述振动器采用振动激振器，所述加热器采用加热电阻丝或热电偶，所述主轴的下部设有导电滑环。

7.如权利要求1所述的立式多功能摩擦磨损试验测试机，其特征在于，所述固定盘上设有第三测力传感器，并通过限位块固定，所述第三测力传感器与所述旋转盘接触。

8.如权利要求1所述的立式多功能摩擦磨损试验测试机，其特征在于，所述试验机本体上设有支板，所述主轴箱设置在所述支板上。

9.如权利要求8所述的立式多功能摩擦磨损试验测试机，其特征在于，所述主轴与所述支板之间设有主轴箱垫圈。