一种卧式磁屏蔽往复式摩擦磨损试验机的制作方法

本发明属于摩擦磨损试验机技术领域，具体而言，涉及一种可在屏蔽地磁场的情况下，模拟试样往复摩擦现象，监测试样在摩擦磨损过程中表面磁场变化及温度场的变化情况的卧式磁屏蔽往复式摩擦磨损试验机。

背景技术：

材料摩擦学的一项近期研究揭示了材料接触表面的一种纳米摩擦学现象，当铁磁材料受到摩擦磨损时，材料物理表面的化学特性会改变，即铁磁材料会产生一种的自发磁场。为了对这一摩擦磁化机理进行研究分析，就需要对金属材料进行摩擦磨损实验的分析。而在这一磨擦磨损过程中，要求摩擦试样能够在屏蔽外界磁场干扰的情况下，对铁磁材料表面的各项数据进行测量、评估。

现有的摩擦磨损试验机品种很多，应用广泛，但专门用于研究金属材料摩擦磁化机理的设备比较少，并且这些设备有明显的不足。如中国专利号201410053609.5中公开的“一种磁屏蔽复合式摩擦磨损试验机”，其通过设置在顶层台上的气缸和活塞杆带动试样做往复运动，其往复速度很难控制，且使用的屏蔽罩磁屏蔽效果不是特别理想；另外，上述试验机不能监测试样在摩擦过程中的表面形貌变化。

有鉴于此，本发明人根据从事本领域和相关领域的生产设计经验，研制出一种卧式磁屏蔽往复式摩擦磨损试验机，以期解决现有技术存在的问题。

技术实现要素：

本发明的目的是在于提供一种卧式磁屏蔽往复式摩擦磨损试验机，可完成往复摩擦试验，检测铁磁性材料在摩擦磨损过程中的表面磁场变化情况，并对摩擦状态的过程实时监测。

为此，本发明提出一种卧式磁屏蔽往复式摩擦磨损试验机，包括：

机架，设有一平台，所述平台上安装有基台座，所述基台座上固定有基台，所述基台内沿轴向形成有一贯通腔；

往复机构，包括一安装于所述平台上的电机及一能在所述电机驱动下往复移动的传动部；

摆杆，沿竖向放置于所述贯通腔内，其杆体通过一转轴与所述基台座相枢接，所述摆杆的下端穿设于所述平台；

摩擦加载机构，包括支撑部及横梁，所述支撑部放置于所述基台的上端处，所述横梁能移动的安装于所述支撑部上，其上侧设置有砝码加载部，当销试样沿竖向定位于所述横梁上时，其上端能与所述砝码加载部相接；

检测机构，包括丝杠导轨、磁记忆传感器、拉压力传感器以及摄像装置，所述丝杠导轨位于所述平台的下侧，所述磁记忆传感器、所述拉压力传感器及摄像装置分别安装于所述支撑部上，所述拉压力传感器位于所述横梁的一侧，所述磁记忆传感器位于所述横梁的另一侧；

块试样平台，能水平移动的安装于两平行设置的支撑横梁上，所述支撑横梁固定于所述基台的贯通腔内，所述块试样平台的下表面凹设有一拨动槽，所述摆杆的上端位于所述拨动槽内，能带动所述块试样平台在所述支撑横梁上往复移动，所述块试样平台的上表面供安放块试样；

当所述丝杠导轨或所述传动部通过铜销与所述摆杆的下端连接时，能带动所述摆杆以所述转轴为中心往复摆动。

如上所述的卧式磁屏蔽往复式摩擦磨损试验机，其中，所述传动部位于所述平台的下侧，其包括有一曲柄及一传动杆，所述电机的输出轴上套设有一偏心轮，所述曲柄一端的枢孔内安装有一轴承，所述轴承套设于所述偏心轮上，所述曲柄的另一端通过圆柱销与所述传动杆的一端相连接，所述传动杆的另一端能通过所述铜销与所述摆杆的下端相连接。

如上所述的卧式磁屏蔽往复式摩擦磨损试验机，其中，所述传动部另设有一导向体，所述导向体安装于所述平台的下侧，所述传动杆能移动的穿设于所述导向体。

如上所述的卧式磁屏蔽往复式摩擦磨损试验机，其中，所述传动杆包括依次螺纹连接的前杆段、中间杆段及后杆段，所述前杆段的自由端通过所述圆柱销与所述曲柄相连接，所述后杆段供与所述摆杆相连接，其中，所述导向体中安装有一轴套，所述中间杆段能移动的穿设于所述轴套。

如上所述的卧式磁屏蔽往复式摩擦磨损试验机，其中，所述支撑部包括有两支架，两所述支架相对设置于所述基台的上端面上，两者之间通过两并排设置的滑杆相连接，所述横梁能移动安装于两所述滑杆上，其与各所述支架之间分别设置有一滑块，所述滑块能移动的安装于两所述滑杆上，其通过紧定螺钉与各所述滑杆相定位，所述拉压力传感器设置在其中一所述滑块上，所述磁记忆传感器的数量有两个，分别设置在另一所述滑块的侧面和底部，所述摄像装置安装于其中一所述支架上；

所述横梁上形成有一竖向孔道，以供安装所述销试样。

如上所述的卧式磁屏蔽往复式摩擦磨损试验机，其中，所述砝码加载部包括有一加载台、一销栓、一销套帽、一砝码托盘以及一砝码固定杆，所述加载台的中心处形成有一通孔，所述通孔位于所述竖向孔道的正上方，所述销栓的下端位于所述通孔内，所述销栓的上端承托有所述砝码托盘，所述砝码固定杆穿设于所述砝码托盘，并插接于所述销栓内；

其中，所述销套帽上端的帽口能移动的嵌设于所述通孔内，并套接于所述销栓上，所述销试样的上端位于所述销套帽内，其帽沿承托于所述销套帽下端的帽缘上，所述销栓的下端能与所述销试样的帽沿顶部相接触。

如上所述的卧式磁屏蔽往复式摩擦磨损试验机，其中，所述横梁的两端分别通过调节螺栓连接有一轴承座，所述轴承座上安装有滚动轴承，所述滚动轴承支撑于所述基台的上端上。

如上所述的卧式磁屏蔽往复式摩擦磨损试验机，其中，所述基台座上设有一供所述摆杆穿设的穿孔，所述转轴的两端分别套设有一转轴套，所述转轴套嵌设定位于所述基台座上形成的凹槽内。

如上所述的卧式磁屏蔽往复式摩擦磨损试验机，其中，所述平台为一中间板，所述中间板的四角上分别固定有一支脚，所述丝杠导轨安装于一立板上，所述立板与所述中间板的下表面连接固定。

如上所述的卧式磁屏蔽往复式摩擦磨损试验机，其中，另设有一磁屏蔽罩，所述磁屏蔽罩放置于所述平台上，并能将所述基台、基台座以及摩擦加载机构罩设于所述磁屏蔽罩的内腔中。

本发明提供的卧式磁屏蔽往复式摩擦磨损试验机，通过设置机架、往复机构、检测机构和摩擦加载机构，可在屏蔽磁场的情况下，模拟试样往复摩擦现象，并对摩擦过程进行监测和拍摄，为摩擦磁化机理研究提供依据。其中，根据试验需要，改变铜销位置即可进行往复机构和检测机构的切换，简单易调整，可以在不卸载试样及移除磁屏蔽罩的条件下监测拍摄摩擦现象和过程。

附图说明

以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中：

图1为本发明的卧式磁屏蔽往复式摩擦磨损试验机的立体示意图(一)。

图2为本发明的卧式磁屏蔽往复式摩擦磨损试验机的立体示意图(二)。

图3为本发明的卧式磁屏蔽往复式摩擦磨损试验机的立体示意图(三)。

图4为本发明的卧式磁屏蔽往复式摩擦磨损试验机中机架的立体示意图。

图5为本发明的卧式磁屏蔽往复式摩擦磨损试验机中块试样平台与支撑横梁的连接示意图。

图6为本发明的卧式磁屏蔽往复式摩擦磨损试验机中往复机构的组成结构示意图。

图7为本发明的卧式磁屏蔽往复式摩擦磨损试验机中丝杠导轨与摆杆的连接示意图。

图8为本发明的卧式磁屏蔽往复式摩擦磨损试验机中摩擦加载机构的立体示意图。

图9为本发明的卧式磁屏蔽往复式摩擦磨损试验机中摩擦加载机构的平面示意图。

图10为本发明的卧式磁屏蔽往复式摩擦磨损试验机中摩擦加载机构加载部的剖视图。

图11为本发明的卧式磁屏蔽往复式摩擦磨损试验机中基台座的立体示意图。

主要元件标号说明：

1机架11平台

12基台座121穿孔

122凹槽13基台

14支脚131贯通腔

2往复机构21电机

22曲柄23传动杆

231前杆段232中间杆段

233后杆段24偏心轮

25圆柱销26导向体

3摆杆31转轴

32转轴套

4摩擦加载机构41横梁

411竖向孔道412调节螺栓

413轴承座414滚动轴承

42支架43滑杆

44滑块441紧定螺钉

45加载台451通孔

46销栓47销套帽

48砝码托盘49砝码固定杆

5检测机构51丝杠导轨

52磁记忆传感器53拉压力传感器

54摄像装置55立板

61块试样平台611拨动槽

62支撑横梁7铜销

具体实施方式

本发明提出一种卧式磁屏蔽往复式摩擦磨损试验机，包括：机架，设有一平台，所述平台上安装有基台座，所述基台座上固定有基台，所述基台内沿轴向形成有一贯通腔；往复机构，包括一安装于所述平台上的电机及一能在所述电机驱动下往复移动的传动部；摆杆，沿竖向放置于所述贯通腔内，其杆体通过一转轴与所述基台座相枢接，所述摆杆的下端穿设于所述平台；摩擦加载机构，包括支撑部及横梁，所述支撑部放置于所述基台的上端处，所述横梁能移动的安装于所述支撑部上，其上侧设置有砝码加载部，当销试样沿竖向定位于所述横梁上时，其上端能与所述砝码加载部相接；检测机构，包括丝杠导轨、磁记忆传感器、拉压力传感器以及摄像装置，所述丝杠导轨位于所述平台的下侧，所述磁记忆传感器、所述拉压力传感器及摄像装置分别安装于所述支撑部上，所述拉压力传感器位于所述横梁的一侧，所述磁记忆传感器位于所述横梁的另一侧；块试样平台，能水平移动的安装于两平行设置的支撑横梁上，所述支撑横梁固定于所述基台的贯通腔内，所述块试样平台的下表面凹设有一拨动槽，所述摆杆的上端位于所述拨动槽内，能带动所述块试样平台在所述支撑横梁上往复移动，所述块试样平台的上表面供安放块试样；当所述丝杠导轨或所述传动部通过铜销与所述摆杆的下端连接时，能带动所述摆杆以所述转轴为中心往复摆动。

本发明的卧式磁屏蔽往复式摩擦磨损试验机，可完成往复摩擦试验，检测铁磁性材料在摩擦磨损过程中的表面磁场变化情况，并对摩擦状态的过程实时监测。

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，以下结合附图及较佳实施例，对本发明提出的卧式磁屏蔽往复式摩擦磨损试验机的具体实施方式、结构、特征及功效，详细说明如后。另外，通过具体实施方式的说明，当可对本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效得以更加深入具体的了解，然而所附图仅是提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。

图1为本发明的卧式磁屏蔽往复式摩擦磨损试验机的立体示意图(一)。图2为本发明的卧式磁屏蔽往复式摩擦磨损试验机的立体示意图(二)。图3为本发明的卧式磁屏蔽往复式摩擦磨损试验机的立体示意图(三)。图4为本发明的卧式磁屏蔽往复式摩擦磨损试验机中机架的立体示意图。图5为本发明的卧式磁屏蔽往复式摩擦磨损试验机中块试样平台与支撑横梁的连接示意图。图6为本发明的卧式磁屏蔽往复式摩擦磨损试验机中往复机构的组成结构示意图。图7为本发明的卧式磁屏蔽往复式摩擦磨损试验机中丝杠导轨与摆杆的连接示意图。图8为本发明的卧式磁屏蔽往复式摩擦磨损试验机中摩擦加载机构的立体示意图。图9为本发明的卧式磁屏蔽往复式摩擦磨损试验机中摩擦加载机构的平面示意图。图10为本发明的卧式磁屏蔽往复式摩擦磨损试验机中摩擦加载机构加载部的剖视图。图11为本发明的卧式磁屏蔽往复式摩擦磨损试验机中基台座的立体示意图。

如图1至图4所示，本发明提出的卧式磁屏蔽往复式摩擦磨损试验机，包括：

机架1，该机架1设有一平台11，所述平台11上安装有基台座12，所述基台座12上固定有基台13，所述基台13内沿轴向形成有一贯通腔131；

往复机构2，包括一安装于所述平台上的电机21及一能在所述电机21驱动下往复移动的传动部；

摆杆3，沿竖向放置于所述贯通腔131内，其杆体通过一转轴31与所述基台座12相枢接，所述摆杆3的下端穿设于所述平台11；

摩擦加载机构4，包括横梁41及支撑部，所述支撑部放置于所述基台13的上端处，所述横梁41能移动的安装于所述支撑部上，其上侧设置有砝码加载部，当销试样8沿竖向定位于所述横梁41上时，其上端能与所述砝码加载部相接，在试验过程时，通过在砝码加载部上放置砝码或者改变砝码数量，可以对销试样施加不同的载荷，从而改变销试样与块试样接触时的摩擦力，满足多样化的试验需要；

检测机构5，包括丝杠导轨51、磁记忆传感器52、拉压力传感器53以及摄像装置(如摄像头)54，所述丝杠导轨51位于所述平台11的下侧，所述磁记忆传感器52、所述拉压力传感器53及摄像装置54分别安装于所述支撑部上，所述拉压力传感器53位于所述41横梁的一侧，用于测定试验过程中的摩擦力，所述磁记忆传感器52位于所述横梁41的另一侧；

请一并参见图6，块试样平台61，能水平移动的安装于两平行设置的支撑横梁62上，所述支撑横梁62固定于所述基台13的贯通腔131内，所述块试样平台61的下表面凹设有一拨动槽611，所述摆杆3的上端位于所述拨动槽611内，能带动所述块试样平台61在所述支撑横梁62上往复移动，所述块试样平台61的上表面供安放块试样，在试验时，该块试样与销试样的下端相互接触；

当所述丝杠导轨51或所述传动部通过铜销7与所述摆杆3的下端连接时，能带动所述摆杆3以所述转轴31为中心往复摆动。也就是说，利用传动部或者丝杠导杆51与摆杆3相连接，能带动所述摆杆3往复移动，进行不同的试验，而在所述摆杆3的带动下，能带动块试样平台61及其块试样往复移动，使得块试样与其上侧相接触的销试样的下端产生摩擦。其中，在具体连接时，是将丝杠导轨51的(导块)与所述摆杆通过铜销相连接。另外，通过同时设置往复机构2和丝杠导轨51，可以根据相应的环节进行相应选择，比如，当需要进行摩擦试验时，将所述摆杆与速度较快的往复机构2相连接；当需要单独观察摩擦现象时，则将摆杆连接于速度较慢的丝杠导轨51上，以满足不同的要求。

如图5所示，所述传动部位于所述平台11的下侧，其包括有一曲柄22及一传动杆23，所述电机21的输出轴上套设有一偏心轮24，所述曲柄22一端的枢孔内安装有一轴承(图中未示出)，所述轴承套设于所述偏心轮24上，所述曲柄22的另一端通过圆柱销25与所述传动杆23的一端相连接，所述传动杆23的另一端能通过所述铜销7与所述摆杆3的下端相连接。如在图示中，所述电机21沿竖向放置，其输出轴穿设于所述平台11，以与传动部连接，从而带动摆杆3做往复运动。

较佳地，所述传动部另设有一导向体26，所述导向体26安装于所述平台11的下侧，所述传动杆23能移动的穿设于所述导向体26。通过设置导向体26，可以使所述传动杆23在电机21的带动下沿直线轨迹往复移动，至于该导向体26的结构形式，可以如图示的长方体，或者为平板等，在此不做具体限定。

其中，所述传动杆23包括依次螺纹连接的前杆段231、中间杆段232及后杆段233，所述前杆段231的自由端通过所述圆柱销25与所述曲柄22相连接，所述后杆段233供与所述摆杆3相连接，其中，所述导向体26中安装有一轴套261，所述中间杆段232能移动的穿设于所述轴套261，能够对所述传动杆23的传动起到润滑作用。在应用时，通过调整前杆段231、中间杆段232及后杆段233之前的螺纹旋合长度，可以控制摆杆3往复移动的幅度，进而控制摩擦往复运动的行程。

请一并参见图8、图9，所述支撑部包括有两支架42，两所述支架42相对设置于所述基台13的上端面上，两者之间通过两并排设置的滑杆43相连接，所述横梁41能移动安装于两所述滑杆43上，其与各所述支架42之间分别设置有一滑块44，所述滑块44能移动的安装于两所述滑杆43上，其通过紧定螺钉441与各所述滑杆43相定位，所述拉压力传感器53设置在其中一所述滑块44上，所述磁记忆传感器52的数量有两个，分别通过胶封等方式设置在另一所述滑块44的侧面和底部，使两个磁记忆传感器处于相互垂直的位置上，能够进行二维磁场的检测，便于检测销试样及块试样的摩擦状态；所述摄像装置54安装于其中一所述支架42上，其中，所述横梁41上形成有一竖向孔道411，以供安装所述销试样。

其中，在所述滑杆43上移动其中一所述滑块44，使所述拉压力传感器53与所述横梁41的一侧相接触，利用所述滑块44通过紧定螺钉441与所述滑杆43定位，使得所述拉力传感器53的位置固定，当销试样8受到块试样的摩擦力而传递至横梁41在滑杆43上位移时，利用横梁41与所述拉压力传感器53接触，可以对块试样及销试样间的摩擦力进行检测；在试验过程中，所述摄像装置54可以实现对摩擦过程的监测和拍摄。具体而言，当所述横梁41的往复运动过程中，每次与所述拉压力传感器53接触，所述压力传感器53都会获得力的数值，从而对摩擦力进行检测，而通过多次接触可以观察到力的变化，进而得知摩擦力的变化；当块试样与销试样表面摩擦以后表面会发生变化，产生磁场，所述磁记忆传感器52可以把磁场变化转化为电压电流值输出，因此可以通过观察到的电压电流值的变化得知表面的磁场变化，进而得知表面摩擦情况；所述摄像装置54在工作时对准块试样与销试样8的摩擦表面，用来拍摄摩擦表面并输出至计算机等装置，使试验者根据获得的拍摄图像可通过肉眼观察到表面的变化。

进一步地，如图8至图10所示，所述砝码加载部包括有一加载台45、一销栓46、一销套帽47、一砝码托盘48以及一砝码固定杆49，该砝码固定杆49用于放置砝码，所述加载台45的中心处形成有一通孔451，所述通孔451位于所述竖向孔道411的正上方，所述销栓46的下端位于所述通孔451内，所述销栓46的上端承托有所述砝码托盘48，所述砝码固定杆49穿设于所述砝码托盘48，并插接于所述销栓46内；

其中，所述销套帽47上端的帽口能移动的嵌设于所述通孔451内，并套接于所述销栓46上，所述销试样8的上端位于所述销套帽47内，其帽沿承托于所述销套帽47下端的帽缘上，所述销栓46的下端能与所述销试样7的帽沿顶部相接触。

如图所示，所述横梁41的两端分别通过调节螺栓412连接有一轴承座413，所述轴承座413上安装有滚动轴承414，所述滚动轴承414支撑于所述基台13的上端上。当所述横梁41的往复运动时，所述滚动轴承414则随之在所述基台13的上端面移动。

请一并参见图11，所述基台座12上设有一供所述摆杆穿设的穿孔121，所述转轴31的两端分别套设有一转轴套32，所述转轴套31嵌设定位于所述基台座12上形成的凹槽122内。

如图4所示，优选所述平台11为一中间板，所述中间板11的四角上分别固定有一支脚14。其中，所述丝杠导轨51安装于一立板55上，所述立板55与所述中间板的下表面连接固定(请参见图1至图3、图7)。

在实施应用时，另设有一磁屏蔽罩(图中未示出)，所述磁屏蔽罩放置于所述平台11上，并能将所述基台13、基台座12以及摩擦加载机构4罩设于所述磁屏蔽罩的内腔中。该磁屏蔽罩采用无磁材料制成，其内外表面都贴覆高磁导材料制作的薄片，具有非常良好的磁屏蔽效果。

本发明提出的卧式磁屏蔽往复式摩擦磨损试验机，在实施应用时，预先取下磁屏蔽罩，装载块试样及销试样，使销试样的下端与块试样接触，之后根据所需压力加载砝码，砝码加载完成后使用砝码固定杆进行固定，装上磁屏蔽罩；当需要进行摩擦试验时，利用铜销7将传动杆与摆杆23相连接，之后，启动电机21，通过曲柄22、传动杆23带动摆杆23做往复移动，使得块试样平台61在摆杆3在支撑横梁62上往复移动时，块试样则与销试样8的下端进行摩擦，从而实现摩擦试验；

当需要单独观察摩擦现象时，将铜销7将丝杠导轨51与摆杆23相连接时，摆杆23在丝杠导轨51的带动下做往复移动，此时利用安装的磁记忆传感器52、拉压力传感器53以及摄像装置54，可以对块试样及销试样之间的摩擦情况及两者的表面形貌变化进行实时监测。

以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。