专利名称：改进的销-盘摩擦磨损试验机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种基于系统的摩擦学理论和条件磨损模拟原则，在实验室条件下模 拟两种金属材料间的摩擦磨损性能的试验装置，称之为"改进的销-盘摩擦磨损试验 机"，用以研究在指定实验条件下的环带形状材料与柱销形状材料间的摩擦磨损性能 和成形条件的优化。
二背景技术：
摩擦磨损试验装置在正确地评定材料摩擦和磨损特性时是必不可少的。摩擦副的 摩擦学性能试验，大致可分为试样试验、台架试验和实际使用试验3种类型。相对而 言，实验室条件下的试样试验具有选择范围宽，影响因素容易控制等优点。目前，国 内，外对于金属材料间的摩擦磨损行为的研究基本使用的试验机为四球机、梯姆肯试 验机、法莱克斯试验机、销-盘试验机和醒-200磨损试验机。脆性大、高硬度的材 料不易被加工成薄带，并且也不能够像不锈钢材料在摩擦磨损试验中进行弯曲、拉伸， 所以这种特性的材料的摩擦磨损试验一般使用销-盘试验机。经典的销-盘试验机的 工作原理是将试样制成环块状固定于盘上，由盘带动旋转，销在载荷作用下与试样接 触，但是盘转动时受载荷的作用下容易产生弯曲变形，造成摩擦磨损实际接触面积的 减小，而影响试验结果；其次经典的销-盘试验机因为其装夹的方式，其试样几何形 状惟一，如果某些材料不易加工成其规定的形状，则无法进行试验。
三
发明内容
本发明的目的在于针对已有销-盘摩擦磨损试验机技术存在的问题，提供一种改 进的销-盘摩擦磨损试验装置，能够改进经典的销-盘摩擦磨损试验机的以下问题
1、 提高销-盘摩擦磨损试验机模拟运动的稳定性，使其更加真实的反映两种金属 的摩擦磨损性能；
2、 通过改进盘槽形状，使试验机能够适合更多几何形状的金属试样。 本发明的上述发明目的可以通过以下技术方案来实现
用于模拟两种金属材料间的摩擦磨损性能的试验装置，包括安装在主轴上的两个 圆锥滚子轴承，主轴由步进电机提供动力，转盘与主轴相连，滚筒的开槽与转盘的边 缘相吻合，至少在转盘上设计有周向环状锥形槽，试样截面宽度与盘上锥形槽的底边宽度相同，试样截面可为矩形，三角形，梯形，锥形。销与润滑良好的滑动轴相联， 对滑动轴施加竖直方向载荷，使得销与盘上的试样紧密接触，这种配合结构，其一可 以有效的防止试样在运动中产生纵向窜动而造成的；二可以提高盘在转动过程中的刚 度，从而提高了摩擦磨损试验机模拟运动的稳定性与试验的准确性。
为了更好的实现上述发明目的，本发明还采取了以下技术措施
用于驱动主轴的动力装置选用变频控制的无级调速电机，电机通过联轴器与主轴 相联。联于主轴上的两个正装的圆锥滚子轴承防止主轴产生纵向窜动，可以使摩擦磨 损试验机的模拟运动更加稳定。
本摩擦磨损试验机还设置有载荷托盘装置，承托装置的承托盘位于连接销试样的 滑动轴上方，使载荷直接作用在环带试样上。测摩擦力装置与滑动轴和机架通过活动 套相联，可方便的调整测力装置的位置，使传感器与销垂直，因而大大降低了环带试 样与销试样间的摩擦力损耗，进而使测量结果更加准确。试验机的测力装置部分与加
载部分安装在不同的机架上，使得转动产生的振动不会影响到传感器测量的准确性。 本发明还采取了其他的一些技术措施。
本发明与经典的销-盘摩擦磨损试验机相比，通过商业软件ANSYS WORKBENCH对 其运动过程进行仿真对比，证实了本发明模拟运动的稳定性好，发明人在摩擦磨损试 验中也取得了很好的模拟效果。 四
图1是本发明的摩擦磨损试验装置的结构原理图。
图2是本发明的实施摩擦磨损试验装置的结构示意图。
图3是转盘示意图。
图4是可安装在转盘上的试样截面图。
图5是经典销-盘摩擦磨损试验机在施加100N载荷作用下的变形有限元仿真。 图6是本发明的摩擦磨损试验机在施加100N载荷作用下的变形有限元仿真。 图7是不锈钢环带试样与DC53材料的销摩擦试验后的金属表面的金相图(试验 条件名义载荷100N，持续时间10min)。 在上述
中，6为试验载荷，7为载荷托盘，8为滑动轴，9为传感器连 接块，IO为活动套，ll为销试样，12为圆锥滚子轴承，13为环带试样，14为转盘， 15为主轴，16为联轴器，17为圆锥滚子轴承，18为滚筒，19为电机，20为S形连接块，23为活动套，24为螺栓，25为螺栓， 26为加载装置与机架相联的连接架。 五具体实施例方式
本发明的一个优选实例结合
如下
参见图1，本摩擦磨损试验装置包括销转盘3与销试样2相接触，测力装置1与 销试样2相联，通过导线将数据传给信号转换器5，信号转换器5将数字信号转换并 通过数据线传给数据处理器处理。
参见图2，用于模拟两种金属材料摩擦磨损的试验机，电机19固定在滚筒18上， 联轴器16将电机19的伸出轴与主轴15相联，转盘14通过键槽联结与主轴15相联， 圆锥滚子轴承12， 17安装在主轴15的两端。转盘14端部与滚筒18上部开的槽形相 吻合。试验载荷6安装在载荷托盘7上，通过滑动轴8将载荷施加在销试样11上。 转盘14与销11接触，转盘14在电机19的带动下转动，与销11产生摩擦。S形力 传感器20 —端通过传感器连接块9与活动套10联于滑动轴8， S形力传感器20另一 端通过传感器连接块22与活动套23联于机架21 。滑动轴8通过连接架26联于机架 21。
参加图3，转盘14的槽型如图所示，可以与矩形，三角形，梯形，锥形截面的环 带试样(参加图4)配合。
另外，为了验证改进的销-盘摩擦磨损试验机的刚度，应用ANSYS WORKBENCH商用 软件，建立转盘的模型，并对销-盘接触位置施加100N的载荷，求解转盘变形。经典 的销-盘摩擦磨损试验机转盘变形如图5所示，最大变形达到0.0016107mm，而改进的 销-盘摩擦磨损试验机转盘变形如图6所示，最大变形为8. 5101e-7mm。通过施加更大 的载荷，变形对比更加显著。
试验实例l:名义载荷为IOON时的摩擦磨损试验
在100N的名义载荷下，对不锈钢环带试样与DC53材料的销试样进行摩擦磨损试 验，持续lOmin，其结果如附图7所示。
权利要求
1.一种在实验室条件下模拟两种金属材料间的摩擦磨损性能的试验装置，包括安装在转盘(14)端部的滚筒(18)，S形力传感器(20)，滑动轴(8)，机架(21)，其特征在于在转盘上设计有周向环带状锥形槽，转盘槽形与多种摩擦试验带截面设计吻合。
2. 如权利要求1所述的摩擦磨损试验装置，S形力传感器(20) —端通过传感器连接块(9) 与活动套(10)联于滑动轴(8)， S形力传感器(20)另一端通过传感器连接块(22)与 活动套(23)联于机架(21)。其特征在于S形力传感器(20)分别通过活动套(10)和 活动套(23)与滑动轴(8)和机架(21)相联，可调整测力装置的位置，使S形力传感 器(20)与销(11)垂直，使摩擦力方向与S形力传感器(20)的位置水平。
全文摘要
本发明涉及一种研究两种金属摩擦磨损的试验装置。它包括转盘和安装在盘槽上的金属环带试样，以及销试样。载荷通过滑动轴施加在销试样上，转盘端部与滚筒上的开槽相吻合，使用S形传感器测量销试样与环带试样间的摩擦力，使用活动套来调整传感器的位置，减少因倾斜产生的摩擦力测量误差。本发明能够模拟两种金属的摩擦磨损，可用来研究在一定速度下环带试样与销试样的摩擦磨损情况。
文档编号G01N3/56GK101629888SQ20081004052
公开日2010年1月20日 申请日期2008年7月14日 优先权日2008年7月14日
发明者云 何, 伟 刘, 琼 周, 宋冬冬, 彤 李, 陈永清, 志 高 申请人:宋冬冬