一种金属高速高压摩擦试验机的制作方法

本实用新型涉及一种用于金属高速高压摩擦试验的设备。

背景技术：

摩擦是两个物体在相对运动时，接触面之间产生阻碍相对运动的作用力的现象，摩擦分为静摩擦和动摩擦。摩擦学研究的是不同材料之间的摩擦系数、磨损速度以及润滑等理论。

金属材料由于其硬度大、强度高、抗摩擦，被广泛运用在各种场合。随着科技发展，金属材料的使用环境越来越苛刻，经常被用在一些高速高压受摩擦的场合，例如高速列车、航空航天等；在高速磨削领域，金属的抗摩擦性能直接影响其切削加工性。因此对金属材料抗摩擦性能的进一步探究显得极为重要。

摩擦试验的目的，是研究金属表面在承受一定时间的高速高压摩擦后，其金相组织、表面性能、磨损量的变化。这些性能对实际生产中材料选型、寿命分析等有重要意义。例如工程师要根据钢轨的抗摩擦性能来确定钢轨的磨损速度，进一步确定钢轨的检修周期、换新周期。

中国专利CN 200910249051.7披露了一种高速高温多功能摩擦磨损试验机，其设有转动盘，转动盘上安装有平动试样，平动试样与转动试样相对设置，构成一对摩擦副，在转动试样和平动试样的旁侧设有加热装置。该试验机的缺陷有：1.利用伺服电机配合精密丝杠来控制滑台，该方案虽精度较高，但难以产生较大的驱动力，无法模拟高速高压的工况；2.伺服电机与精密丝杠驱动系统，成本较高，且寿命短，抗振性差。

技术实现要素：

为了解决现有技术无法模拟高速高压的工况及成本较高、寿命短的不足，本实用新型提供了一种满足工况要求并且成本低、稳定性高的金属高速高压摩擦试验机。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种金属高速高压摩擦试验机，包括机架，所述摩擦试验机还包括摩擦轮、竖向滑板和用于放置待测金属板的纵向滑台，所述摩擦轮的摩擦轮轴与用于带动摩擦轮转动的摩擦驱动组件连接，所述摩擦驱动组件安装在竖向滑板上，所述竖向滑板与用以带动竖向滑板升降的升降驱动组件连接，所述升降驱动组件安装在机架上，所述摩擦轮的下方布置所述纵向滑台，所述纵向滑台可滑动地套装在纵向滑轨上，所述纵向滑轨设置在机架上，所述纵向滑台与用于带动纵向滑动纵向移动的纵向驱动组件连接，所述摩擦轮轴的轴线与所述纵向滑轨的中心线垂直。

进一步，所述摩擦驱动组件包括伺服电机、联轴器和摩擦轮轴承架，所述摩擦轮轴两端安装在摩擦轮轴承架上，所述摩擦轮轴承架固定在竖向滑板底面所述摩擦轮轴的一端通过联轴器与所述伺服电机的输出轴连接，所述伺服电机安装在竖向滑板底面。

再进一步，所述升降驱动组件包括竖直油缸缸体、竖直油缸缸杆和竖直滑杆，所述竖直滑杆固定在所述机架上，所述竖直滑板可滑动地套装在所述竖直滑杆上，所述竖直滑板的顶面与竖直油缸缸杆的下端连接，所述竖直油缸缸杆的上端与所述竖直油缸缸体的作动端连接，所述竖直油缸缸体安装在机架上。

更进一步，所述纵向驱动组件包括纵向油缸缸体、纵向油缸缸杆、纵向油缸固定座和纵向油缸连接座，所述纵向油缸缸体固定在纵向油缸固定座上，所述纵向油缸固定座安装在机架上，所述纵向油缸缸体的作动端与所述纵向油缸缸杆的后端连接，所述纵向油缸缸杆的前端与纵向油缸连接座，所述纵向油缸连接座固定在所述纵向滑台的底面。

所述机架包括底架、底板和上固定板，所述底板安装在底架上，所述底板上开有所述纵向滑轨，所述纵向驱动组件安装在底板上，所述升降驱动组件固定在上固定板上。

本实用新型的有益效果主要表现在：1、整个装置结构简单，稳定可靠，成本低。2、液压伺服系统能够提供更大的压力和进给力，能够模拟出更加严苛的工况。3、利用力传感器和位移传感器构成闭环控制系统，精度高。

附图说明

图1是本实用新型的金属高速高压摩擦试验机总体示意图。

图2是本实用新型的金属高速高压摩擦试验机仰视图。

图3是本实用新型的金属高速高压摩擦试验机A向视图。

图4是本实用新型的闭环控制系统原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步说明。

参照图1～图4，一种金属高速高压摩擦试验机，包括机架，所述摩擦试验机还包括摩擦轮20、竖向滑板4和用于放置待测金属板的纵向滑10，所述摩擦轮20的摩擦轮轴与用于带动摩擦轮转动的摩擦驱动组件连接，所述摩擦驱动组件安装在竖向滑板4上，所述竖向滑板4与用以带动竖向滑板升降的升降驱动组件连接，所述升降驱动组件安装在机架上，所述摩擦轮20的下方布置所述纵向滑台10，所述纵向滑台10可滑动地套装在纵向滑轨11上，所述纵向滑轨11设置在机架上，所述纵向滑台10与用于带动纵向滑动纵向移动的纵向驱动组件连接，所述摩擦轮轴的轴线与所述纵向滑轨11的中心线垂直。

本实施例的金属高速高压摩擦试验机，包括底架1、底板2、上部支架3、竖直滑板4、竖直滑杆5、上固定板6、竖直油缸缸体7、竖直油缸缸杆8、待测金属板9、纵向滑台10、纵向滑轨11、纵向油缸缸体12、纵向油缸缸杆13、纵向油缸固定座14、纵向油缸连接座15、伺服电机16、联轴器17、摩擦轮轴18，摩擦轮轴承架19和摩擦轮20。

如图1所示。底架1放置于坚实地面上，底板2与底架1焊接固定，上部支架3与底板2焊接固定，上固定板6与上部支架3焊接固定，竖直滑杆5分别与底板2、上固定板6通过螺纹固定连接，竖直滑板4穿过竖直滑杆5，可上下自由移动，竖直油缸缸体7与上固定板6通过螺栓固定连接，竖直油缸缸杆8与竖直滑板4通过螺纹固定连接。

如图1、2所示。待测金属板9通过特制夹具与纵向滑台10固定连接，纵向滑台10放置在纵向滑轨11上，可纵向自由移动，纵向油缸缸体12与纵向油缸固定座14通过螺栓固定连接，纵向油缸固定座14与底板2焊接连接，纵向油缸缸杆13与纵向油缸连接座15通过螺纹固定连接，纵向油缸连接座15与纵向滑台10焊接连接(底板2在纵向油缸连接座15处开有长槽，以保证穿过纵向油缸连接座15)。

如图3所示。伺服电机16与竖直滑板4通过螺栓固定连接，摩擦轮轴18通过联轴器17与伺服电机16连接，摩擦轮轴18穿过摩擦轮轴承架19上的轴承孔，可自由转动，摩擦轮轴承架19与竖直滑板4焊接连接，摩擦轮20穿在摩擦轮轴18上，并通过键连接。

如图4所示。本实用新型的竖直进给与纵向进给均采用闭环控制系统。竖直滑板4上设置有位移传感器和力传感器，分为两种情况。情况一：加压模式为指定位移时，位移传感器实时监控竖直滑板4的位移量，并与设定位移量进行比对，得到的反馈信号传送给控制器，控制器控制竖直进给电磁阀打开，竖直滑板4开始进给，直到输出值与设定值一致时，控制器使竖直进给电磁阀关闭，竖直滑板4停止进给；情况二：加压模式为指定压力时，力传感器实时监控摩擦轮20与待测金属板9之间的压力值，并与设定压力值进行比对，将差值反馈到控制器，其他流程与情况一相同。纵向滑台10上设置有位移传感器，可实时监测纵向滑台10的位移量，并与设定位移量进行比对，得到的反馈信号传送给控制器，控制器控制纵向进给电磁阀打开，纵向滑台10开始进给，直到输出值与设定值一致时，控制器使纵向进给电磁阀关闭，纵向滑台10停止进给。

本实用新型在使用时，首先控制纵向滑台10移动到A侧，利用特制夹具将待测金属板9固定在纵向滑台10上，再控制纵向滑台10向B侧移动，使待测金属版9到达预定的加压位置。然后控制竖直滑板4向下移动，当加压模式为指定位移时，控制器控制竖直滑板4向下移动指定的位移，当加压模式为指定压力时，控制器控制竖直滑板4向下移动，至压力值达到设定值。之后启动伺服电机16，摩擦轮20与待测金属板9发生摩擦。后续步骤根据试验要求，分为两种情况，情况一：定点试验，使摩擦轮20与待测金属板9保持设定的摩擦时间，之后停止伺服电机16，控制器控制竖直滑板4向上移动，控制纵向滑台10移动到A侧，结束试验；情况二：平面试验，控制器控制纵向滑台10按设定速度缓慢移动，使摩擦轮20与待测金属板9发生相对移动，纵向滑台10移动设定位移后，停止伺服电机16，其余步骤与情况一相同。

摩擦轮20的材料可以更换，本实用新型可模拟多种材料之间的摩擦特性。

本说明书实施例所述的内容仅仅是对实用新型构思的实现形式的列举，本实用新型的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本实用新型的保护范围也及于本领域技术人员根据本实用新型构思所能够想到的等同技术手段。