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一种可变加载高速摩擦学试验器

文献发布时间:2023-06-19 18:37:28


一种可变加载高速摩擦学试验器

技术领域

本发明涉及可变载荷摩擦学试验器,属于摩擦试验技术领域。

背景技术

针对高速工况下材料摩擦学性能基础数据缺失问题,前期基于磨床全新设计的高速摩擦学试验器已实现高速摩擦学性能测试,但是随着研究工作深入开展,发现原有试验器加载恒定,一次测试只能实现单一载荷施加,改变载荷只能通过停机更换砝码方式调整载荷,该过程无法评估摩擦热累积效应对材料摩擦学性能影响,这显然与载荷连续变化的实际工况不相符,因此亟待研究一种可变加载高速摩擦学试验器。

发明内容

本发明的目的是为了解决原有试验器加载恒定,一次测试只能实现单一载荷施加,不能施加变化载荷的问题,提出了一种可变加载高速摩擦学试验器。

一种可变加载高速摩擦学试验器,所述试验器包括试验环、试验块、可变加载系统、动力系统、数据采集系统和控制系统;

数据采集系统设置在可变加载系统上,试验块设置在数据采集系统上,试验环位于试验块上方,数据采集系统、试验块和试验环同轴设置;

控制系统,用于控制可变加载系统进行横向和纵向移动距离,还用于控制动力系统的旋转速度;

可变加载系统的横向和纵向移动,从而带动其上的数据采集系统和试验块同步进行横向和纵向移动,使试验块顶面与试验环底面接触,并使试验块顶面对试验环底面施加正压力;

动力系统固定连接试验环,用于带动试验环旋转,使试验环与试验块之间产生摩擦力;

数据采集系统,用于采集所述试验块顶面与试验环底面间的正压力,及采集试验环与试验块之间产生摩擦力。

优选地,

可变加载系统包括加载装置支架、磨床进给台、纵向进给导轨、横向进给导轨和加载装置连接底座;

加载装置支架的一端连接加载装置连接底座,加载装置连接底座上横向开设螺栓孔,螺栓穿过螺栓孔将加载装置连接底座固定在磨床进给台的侧壁上,数据采集系统设置在加载装置支架另一端的顶面上;

磨床进给台设置在纵向导轨上,磨床进给台能够沿纵向导轨纵向移动,纵向导轨在沿横向导轨上横向移动。

优选地,

动力系统包括磨床电主轴;

试验环通过螺栓固定在磨床电主轴上。

优选地,数据采集系统采用传感器实现。

优选地,所述试验器还包括减震弹簧片;

在数据采集系统和试验块之间设置减震弹簧片。

优选地,所述试验器还包括润滑系统;

润滑系统,用于向试验块和试验环的连接处施加润滑油。

优选地,所述试验器还包括排风系统;

润滑油为试验环与试验块之间提供润滑,试验环的旋转将润滑油打碎形成油雾;

排风系统,用于抽走油雾。

优选地,所述试验器还包括油泵,

控制系统,还用于通过控制油泵来定量控制润滑油的流量。

优选地,控制系统采用PLC实现。

优选地,所述试验器还包括数据采集卡和上位机,

数据采集卡,用于采集数据采集系统输出的正压力和对应摩擦力,传送给上位机;

上位机,用于接收正压力和对应摩擦力,结合试验环的磨损情况,得到正压力和对应摩擦力对试验环磨损的影响。

本发明的有益效果是:

本申请的试验器在不停机的情况下,便可以实现调节载荷,即在试验环旋转过程中,随时可以控制磨床进给台在纵向进给导轨上的纵向移动距离,来控制试验块与试验环之间接触的正向力二者的压力大小,实现在不停机的情况下随时调节载荷;

本申请使载荷施加形式变的丰富,并且为交变载荷作用下材料摩擦学性能评价提供了可能。

附图说明

图1为一种可变加载高速摩擦学试验器的俯视图;

图2为图1中的A处局部放大图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明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发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。

需要说明的是,在不冲突的情况下,本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明,但不作为本发明的限定。

实施例一:

结合图1和图2,说明本实施例的一种可变加载高速摩擦学试验器,所述试验器包括试验环3、试验块4、可变加载系统、动力系统、数据采集系统和控制系统;

数据采集系统设置在可变加载系统上,试验块4设置在数据采集系统上,试验环3位于试验块4上方,数据采集系统、试验块4和试验环3同轴设置;

控制系统,用于控制可变加载系统进行横向和纵向移动距离,还用于控制动力系统的旋转速度;

可变加载系统的横向和纵向移动,从而带动其上的数据采集系统和试验块4同步进行横向和纵向移动,使试验块4顶面与试验环3底面接触,并使试验块4顶面对试验环3底面施加正压力;

动力系统固定连接试验环3,用于带动试验环3旋转,使试验环3与试验块4之间产生摩擦力;

数据采集系统,用于采集所述试验块4顶面与试验环3底面间的正压力,及采集试验环3与试验块4之间产生摩擦力。

优选的实施方式,可变加载系统包括加载装置支架5、磨床进给台6、纵向进给导轨7、横向进给导轨8和加载装置连接底座10;

加载装置支架5的一端连接加载装置连接底座10,加载装置连接底座10上横向开设螺栓孔9,螺栓穿过螺栓孔9将加载装置连接底座10固定在磨床进给台6的侧壁上,数据采集系统设置在加载装置支架5另一端的顶面上;

磨床进给台6设置在纵向导轨7上,磨床进给台6能够沿纵向导轨7纵向移动,纵向导轨7在沿横向导轨8上横向移动。

本优选的实施方式中,加载装置支架5通过加载装置连接底座10与磨床进给台6相连,可随磨床进给台6沿纵向导轨7和横向导轨8移动,从而实现通过磨床进给量调节及实现对摩擦试样的可变加载功能。加载装置支架5采用悬臂梁结构,固定端的加载装置连接底座10通过螺栓孔9用螺栓固定在磨床进给台6上,实现与进给装置的刚性连接。

摩擦副试验环3通过锁紧螺栓固定于磨床电主轴1上,随磨床电主轴1旋转而旋转;试验块4随进给系统与试验环3发生接触,从而相对滑动,产生摩擦力。

优选的实施方式,动力系统包括磨床电主轴1;

试验环3通过螺栓固定在磨床电主轴1上。

本优选的实施方式中,还可以设置一个电主轴支架2,用于将磨床电主轴1的外壳固定上,而让外壳内部的磨床电主轴1旋转。

优选的实施方式,数据采集系统采用传感器12实现。

本优选的实施方式中,传感器12采用万能传感器,安装时使传感器中心与试验环3中心位于同一轴线上,传感器12采集的数据,通过数据采集卡存储在上位机中。

优选的实施方式,所述试验器还包括减震弹簧片11;

本优选的实施方式中,传感器12与试验块4之间增加减震弹簧片11,以降低试验中振动对传感器的冲击作用,起到保护传感器的目的。

在数据采集系统和试验块4之间设置减震弹簧片11。

优选的实施方式,所述试验器还包括润滑系统;

润滑系统,用于向试验块4和试验环3的连接处施加润滑油。

优选的实施方式,所述试验器还包括排风系统;

润滑油为试验环3与试验块4之间提供润滑,试验环3的旋转将润滑油打碎形成油雾;

排风系统,用于抽走油雾。

本优选的实施方式中,如果不抽走油雾的话,油雾会被人吸入,长期吸入会对人身体造成伤害。

优选的实施方式,所述试验器还包括油泵,

控制系统,还用于通过控制油泵来定量控制润滑油的流量。

优选的实施方式,控制系统采用PLC实现。

优选的实施方式,所述试验器还包括数据采集卡和上位机,

数据采集卡,用于采集数据采集系统输出的正压力和对应摩擦力,传送给上位机;

上位机,用于接收正压力和对应摩擦力,结合试验环3的磨损情况,得到正压力和对应摩擦力对试验环3磨损的影响。

本优选的实施方式中,PLC控制电主轴的转动速度和进给量横向和纵向距离,来实现转速、载荷变化。同时,PLC可通过与润滑系统油泵相连,实现对润滑油流量的精准控制。

虽然在本文中参照了特定的实施方式来描述本发明,但是应该理解的是,这些实施例仅仅是本发明的原理和应用的示例。因此应该理解的是,可以对示例性的实施例进行许多修改,并且可以设计出其他的布置,只要不偏离所附权利要求所限定的本发明的精神和范围。应该理解的是,可以通过不同于原始权利要求所描述的方式来结合不同的从属权利要求和本文中所述的特征。还可以理解的是,结合单独实施例所描述的特征可以使用在其他所述实施例中。

技术分类

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