高頻往復式微動摩擦磨損試驗機的製作方法

2023-05-16 23:22:41 1

專利名稱：高頻往復式微動摩擦磨損試驗機的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種高頻往復式摩擦磨損試驗機，是一種主要用於微動磨損實驗的高頻往復式微動摩擦磨損試驗機。
背景技術：
磨損是材料破壞、失效的形式之一。在有振動的機械中，螺紋聯接、花鍵聯接和過盈配合聯接等都容易發生微動磨損，微動磨損的機理是摩擦表面間的正向壓力使表面上的微凸體粘著。微動磨損可致使材料破壞、失效。目前新材料、新工藝的研究，除傳統的力學、理化等指標的測試考量外，摩擦磨損性能的測試已逐漸廣泛應用。高頻往復式摩擦磨損試驗機是用於研究材料或表面塗層摩擦性能的實驗儀器。現有的摩擦磨損試驗機主要有液壓加載式摩擦磨損試驗機、砝碼加載式摩擦磨損試驗機等， 但上述的摩擦磨損試驗機其加載的方式均只適用於大載荷的加載，不能滿足於小載荷的加載要求，對於小載荷的加載，其精度差，適應性差。
發明內容針對現有技術中存在的上述缺陷，本實用新型提供了一種能適應小載荷加載要求、試驗精度高的摩擦磨損試驗機。本實用新型是通過如下技術方案來實現的一種高頻往復式微動摩擦磨損試驗機，包括往復驅動機構、試驗力加載機構、試樣裝夾機構、信號採集處理系統及電氣控制系統，其特殊之處是，所述試驗力加載機構包括與升降機構連接的施力座、與往復驅動機構連接並設置在試樣上方的施力杆，所述施力座的下表面設置有上加載磁鐵，所述施力杆上對應於所述施力座上的上加載磁鐵設有下加載磁鐵，上加載磁鐵和下加載磁鐵相對應端的極性相同。本實用新型是通過磁力加載的方式將試驗力加載到試樣上。其通過升降機構帶動施力座上下移動，當升降機構帶動施力座向下運動時，設置在施力座下表面上的上磁鐵與設置在施力杆上的下磁鐵同性相斥，從而形成壓力，通過施力杆施加到試樣上，形成摩擦面間的試驗力。通過控制升降機構可以控制試驗力的施加和試驗力的大小。由於磁力加載的加載力較小，因而可以保證有較高的測試精度。本實用新型中與施力座連接的升降機構可採用現有技術的任何結構形式，但考慮到結構設計的簡單及可靠性，本實用新型所採用的結構形式是所述的升降機構包括與傳動機構連接的滾珠絲槓，直線導軌，所述施力座滑動設置在直線導軌上並與所述滾珠絲槓的絲母連接。本實用新型通過傳動機構帶動滾珠絲槓轉動，從而帶動與絲母連接的施力座沿直線導軌上下移動。為便於試驗力的加載，所述施力杆上連接有保持架，所述下加載磁鐵設置在保持架上。由上加載磁鐵和下加載磁鐵產生的斥力通過保持架傳遞給施力杆並最終施加到試樣上，形成試驗力。進一步的方案是，所述施力杆上設有試驗力傳感器，所述試樣裝夾機構包括下試樣盒、上試樣夾頭、帶有加熱機構的加熱座、固定座，所述加熱座設在所述下試樣盒下部並與所述固定座連接，所述固定座固定於機座上，所述上試樣夾頭對應下試樣盒設置在所述施力杆的一端。為便於獲得摩擦力數據，在固定座的一側設有摩擦力傳感器。本實用新型的往復驅動機構可採用現有技術的任何能產生往復運動的驅動機構形式，考慮到功耗及節能效果，本實用新型的往復驅動機構採用的方案是所述往復驅動機構包括高強永磁鐵、感應線圈、平衡彈簧片、導向軸，所述導向軸的一端通過線圈架與所述的感應線圈連接，其另一端與施力杆連接，所述平衡彈簧片與線圈架連接，所述的高強永磁鐵對應所述的感應線圈設置在殼體內。該往復驅動機構是利用電磁感應原理產生周期變化的電磁力作為直線往復運動的激振力，通過調節電磁線圈供電頻率即可達到調節激振頻率的目的，而通過調節電流值可調節振動副值大小，從而得到不同的位移。本實用新型的有益效果是本實用新型通過採用磁力加載的方式，實現了小載荷加載的要求，可以使試驗機達到較高的試驗精度；通過可靠的結構設計，使得試驗力的施加更穩定、可靠，整個加載系統穩定可靠，運行控制精度高；通過採用電磁感應原理，構建磁致驅動機構，實現往復運動，激振電流小，功耗低。

圖1是本實用新型實施例1的結構示意圖；圖2是圖1的左視示意圖；圖3是圖1中的下試樣裝夾裝置的放大示意圖；圖中，1、上基座，2、下基座，3、線圈架，4、感應線圈，5、導向軸，6、高強永磁鐵，7、殼體，8、皮帶輪1，9、軸承，10、直線導軌，11、滾珠絲槓，12、施力座，13、上加載磁鐵，14、下加載磁鐵，15、保持架，16、施力杆，17、上試樣夾頭，18、下試樣裝夾裝置，19、摩擦力傳感器，20、 試驗力傳感器，21、皮帶輪II，22、步進電機，23、上試樣，24、下試樣，25、下試樣盒，26、加熱座，27、固定座，觀、彈性支撐，四、機座，30、平衡彈簧片。
具體實施方式
以下結合附圖及非限定性的實施例對本實用新型作進一步的說明實施例如附圖1-3所示，一種高頻往復式微動摩擦磨損試驗機，包括往復驅動機構、試驗力加載機構、試樣裝夾機構、信號採集處理系統及電氣控制系統。該試驗機的機架包括上基座1和下基座2。試驗力加載機構包括與升降機構連接的施力座12、與往復驅動機構連接的施力杆 16。所述的升降機構包括分別固定在上基座1上的滾珠絲槓11、直線導軌10、步進電機22， 滾珠絲槓11的傳動端和步進電機22的輸出端分別安裝有同步皮帶輪I和同步皮帶輪II， 皮帶輪I和皮帶輪II通過同步齒形帶傳動。施力座12與滾珠絲槓11的絲母連接並通過滑塊連接板滑動設置在直線導軌10上。在施力座12的下表面設有上加載磁鐵13。施力杆16水平設置，其上連接有保持架15，在保持架15上對應施力座12上的上加載磁鐵13設有下加載磁鐵14，上加載磁鐵13和下加載磁鐵14相對應端的極性相同。施力杆16上還設有試驗力傳感器20。往復驅動機構包括高強永磁鐵6、感應線圈4、平衡彈簧片30、導向軸5，導向軸5 的一端通過線圈架3與感應線圈4連接，其另一端與試驗力加載機構的施力杆16連接。高強永磁鐵6對應感應線圈4設置在殼體7內。平衡彈簧片30與線圈架3連接，其作用是 在導向軸5移動時保持線圈架3的平衡穩定。試樣裝夾機構設置在施力杆16的下方，其包括下試樣裝夾裝置18和上試樣裝夾裝置，下試樣裝夾裝置18包括下試樣盒25、帶有加熱機構的加熱座26、固定座27，加熱座 26設在下試樣盒25下部並與固定座27連接，固定座27通過設置在下部的彈性支撐觀固定於機座四上。上試樣裝夾裝置為上試樣夾頭17，其對應下試樣盒25設置在施力杆16的一端。下試樣M為光潔的平面，設置在下試樣盒25內。上試樣23為鋼球，設置在上試樣夾頭17內。下試樣盒25內還設有溫度測量電阻，用於測量摩擦副表面溫度。在固定座27 的一側設有摩擦力傳感器19。往復驅動機構、試驗力加載機構分別與電氣控制系統和數據採集處理系統連接。本實施例中，往復驅動機構利用電磁感應原理產生周期變化的電磁力作為直線往復運動的激振力，通過調節電磁線圈供電頻率即可達到調節激振頻率的目的，而通過調節電流值可調節振動副值大小，從而得到不同的位移。試驗力加載機構由步進電機22驅動， 通過同步齒形皮帶、皮帶輪和滾珠絲槓11傳遞動力，由直線運動導軌導向，帶動施力座12 上下運動，固定在施力座12下表面的上加載磁鐵13與施力杆端的下加載磁鐵14同性相斥，從而形成壓力，通過施力杆16施加到上試樣上，形成上下試樣摩擦面間的試驗力。通過控制電機帶動施力座的上下空間移動，來控制試驗力的施加和試驗力的大小。本實施例的其他部分採用現有技術，在此不再贅述。上述實施例僅用於對本實用新型的說明，並非對其限制，本實用新型並不局限於上述的結構形式，在此基礎上還可以有其他的結構變化，例如本實用新型的往復驅動機構也可以不採用上述的電磁驅動結構形式，其也可以採用現有技術的任何驅動形式。
權利要求1.一種高頻往復式微動摩擦磨損試驗機，包括往復驅動機構、試驗力加載機構、試樣裝夾機構、信號採集處理系統及電氣控制系統，其特徵是所述試驗力加載機構包括與升降機構連接的施力座(12)、與往復驅動機構連接並設置在試樣上方的施力杆(16)，所述施力座 (12)的下表面設置有上加載磁鐵(13)，所述施力杆(16)上對應於所述施力座(1 上的上加載磁鐵(1 設有下加載磁鐵(14)，上加載磁鐵(1 和下加載磁鐵(14)相對應端的極性相同。
2.根據權利要求1所述的高頻往復式微動摩擦磨損試驗機，其特徵是所述的升降機構包括與傳動機構連接的滾珠絲槓(11)，直線導軌(10)，所述施力座(12)滑動設置在所述直線導軌(10)上並與所述滾珠絲槓(11)的絲母連接。
3.根據權利要求1或2所述的高頻往復式微動摩擦磨損試驗機，其特徵是所述施力杆(16)上連接有保持架(15)，所述下加載磁鐵(14)設置在保持架(1 上。
4.根據權利要求3所述的高頻往復式微動摩擦磨損試驗機，其特徵是所述施力杆 (16)上設有試驗力傳感器(20)，所述試樣裝夾機構包括下試樣盒(25)、上試樣夾頭(17)、 帶有加熱機構的加熱座(26)、固定座(27)，所述加熱座06)設在所述下試樣盒0 下部並與所述固定座(XT)連接，所述固定座(XT)固定於機座09)上，所述上試樣夾頭(17)對應下試樣盒0 設置在所述施力杆(16)的一端。
5.根據權利要求4所述的高頻往復式微動摩擦磨損試驗機，其特徵是在固定座(XT) 的一側設有摩擦力傳感器(19)。
6.根據權利要求1或2所述的高頻往復式微動摩擦磨損試驗機，其特徵是所述往復驅動機構包括高強永磁鐵(6)、感應線圈(4)、平衡彈簧片(30)、導向軸(5)，所述導向軸(5) 的一端通過線圈架C3)與所述的感應線圈(4)連接，其另一端與施力杆(16)連接，所述平衡彈簧片(30)與線圈架C3)連接，所述的高強永磁鐵(6)對應所述的感應線圈(4)設置在殼體(7)內。
專利摘要本實用新型公開了一種高頻往復式微動摩擦磨損試驗機，是一種主要用於微動磨損實驗的高頻往復式微動摩擦磨損試驗機。其包括往復驅動機構、試驗力加載機構、試樣裝夾機構、信號採集處理系統及電氣控制系統，其特徵是所述試驗力加載機構包括與升降機構連接的施力座(12)、與往復驅動機構連接並設置在試樣上方的施力杆(16)，所述施力座(12)的下表面設置有上加載磁鐵(13)，所述施力杆(16)上對應於所述施力座(12)上的上加載磁鐵(13)設有下加載磁鐵(14)，上加載磁鐵(13)和下加載磁鐵(14)相對應端的極性相同。本實用新型通過採用磁力加載的方式，實現了小載荷加載的要求，可以使試驗機達到較高的試驗精度。
文檔編號G01N3/02GK202305356SQ20112043540
公開日2012年7月4日 申請日期2011年11月7日 優先權日2011年11月7日
發明者程俊, 肖華 申請人:濟南益華摩擦學測試技術有限公司