专利名称：冲击与摩擦磨损试验机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及冲击与摩擦磨损试验机，尤其适用于金属材料振动冲击与摩擦磨损的数据测试。
背景技术：
国内外现有的摩擦磨损试验机大多属于单一类型，涉及振动冲击的摩擦磨损试验机很少。目前使用的振动摩擦磨损试验机，主要是利用测力脱落机构和试样夹头将激振器与整个试验机连接，它可在该试验机上分别对材料进行静载、振动等不同摩擦磨损的性能式验和对比试验，但由于该试验机的变速部分采用的是变速齿轮机构，既增加了试验机的体积，同时变速齿轮的振动又会对试验精度造成影响。而试验机的振动频率和振幅是由电气控制系统来进行控制调节的，其操作比较复杂，利用该试验机进行实验时，由于振动力与振动频率有关，因此不能满足振动频率低而振动力大或振动频率高而振动力小的实验要求，这些缺陷限制了该试验机在实际中的应用。
发明内容
鉴于已有技术存在的问题，本实用新型的目的是提供一种结构合理，能够模拟真实工况，效果好的冲击与摩擦磨损试验机。
本实用新型冲击与摩擦磨损试验机，在工作台上设置支撑架，支撑架上设有横梁，横梁两侧设有平衡砝码，横梁上方设有可更换的偏心块激振箱，激振箱动力输入端连接有柔性传力机构；横梁上设有安装上试样的夹头测杆，夹头测杆上设有测力应变片；横梁下方设有放置下式样的旋转托架，旋转托架动力输入端连接有柔性传力机构，旋转托架和柔性传力机构整体由支撑架固定在工作台上。
本实用新型冲击与摩擦磨损试验机，所述激振箱动力输入端连接的柔性传力机构由电机和柔性联轴器组成；所述的夹头测杆设在横梁上的凹槽内；夹头测杆设在横梁上的凹槽内，可延横梁上的凹槽相对下试件作径向位移；所述夹头测杆上设置的测力应变片为3～5片。
本实用新型冲击与摩擦磨损试验机，最适用于金属材料振动冲击与滑动摩擦耦合磨损的数据测试。在安装激振箱的横梁两端设有平衡砝码和加载砝码，通过不同的加载方式，分别对材料进行静载、冲击等不同摩擦磨损的性能试验和对比试验。利用偏心块旋转产生的激振力作为试验中的冲击力，变频器控制电机转速，有效地简化了试验机的结构，通过可更换的偏心块将冲击力的大小进行了分档，能满足振动频率低而冲击力大或振动频率高而冲击力小的试验要求。可根据实际情况方便地实现面-面和球-面等摩擦副的接触和间歇式接触磨损试验，还可分别进行摩擦副间的滑动摩擦磨损、冲击磨损和冲击与滑动摩擦耦合磨损的试验，能很好地模拟材料所处的不同工况。下试样可重复利用，节省了试验成本，通过夹头在试验过程中的受力变形情况，经过应变片可分别检测出冲击力和摩擦力的大小。其结构简单，操作方便，具有广泛的实用性。
图1是本实用新型冲击与摩擦磨损试验机结构主视图。
图2是本实用新型冲击与摩擦磨损试验机结构侧视图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的一个实施例作进一步的描述本实用新型冲击与摩擦磨损试验机，该试验机主要由激振箱3，安装激振箱3的横梁5，横梁5两端的平衡砝码2和加载砝码9，通过柔性联轴器14与激振箱3在水平面内相连接的电机12，夹头测杆6，放置下试样的旋转托架7，通过柔性联轴器8带动托架7在水平面内旋转的电机11，控制电机11和电机12的变频器，支撑架10和冲击力及摩擦力测试系统等部分组成。激振箱3内装有可更换的偏心块，在电机12的带动下旋转而产生离心力，该离心力作为实验中的冲击力，激振箱3安装在水平横梁5上，横梁5由支撑架1支撑，夹头测杆6通过螺母紧固在横梁5的凹槽内，横梁5的凹槽为一长槽，便于夹头测杆6移位到不同位置固定。下试样安装在旋转托架7内，旋转托架7通过柔性联轴器8与电机11连接，电机11安装在工作台的下方。冲击力与摩擦力的测试电路主要由四个分布在夹头测杆6不同表面的应变片4构成，电路的线路从夹头测杆6上端的内心孔引出后与后续数据采集系统连接。夹头测杆6底部为径向开有凹槽且外表面带有螺纹的圆环柱，凹槽处圆环柱的外表面加工成一定坡度，安装上试样时由套筒使夹头测杆6夹紧。夹头测杆6可分别夹紧销或球试样，与下试样接触时能实现面-面和球-面等摩擦副的接触和间歇式接触。当要进行上试样的装卸时，可先用支撑架10支撑横梁5的右端，然后将夹头测杆6移至凹槽的最左端，松开夹头测杆6的夹头即可。采用变频器控制电机转速，可方便地调节滑动和冲击参数，分别进行摩擦副间的滑动摩擦磨损、冲击磨损和冲击与滑动摩擦耦合磨损实验，能很好地模拟不同工况下材料的磨损。横梁5两端的平衡砝码2可消除激振箱3和横梁5等部件的自重，加载砝码9改变试样间的静载荷可分别对材料进行静载、冲击等不同摩擦磨损的性能试验和对比试验。
工作原理及工作过程电机12通过柔性联轴器14带动激振箱3内的偏心块高速旋转产生一离心力，在该离心力的作用下激振箱3和安装激振箱的横梁5将作上下振动，通过安装在横梁5下部的夹头测杆6带动上试样上下运动，从而可在上下试样间产生冲击；在电机11的作用下，下试样可在水平面内自由旋转，从而使上下试样间产生滑动摩擦。该试验机的试验参数相互独立，可知可控，当电机12开启而电机11关闭时，两试样间的磨损即为冲击磨损；当电机12关闭而电机11开启时，两试样间为滑动摩擦磨损；当两电机都开启时，两试样间的磨损为冲击与滑动摩擦的耦合磨损。此外，根据上试样的振幅是否为零，还可实现试样间的接触和间歇式接触磨损。在上下试样作用时，无论上试样是销还是球，当夹具6在横梁5上的安装位置确定后，上试样只能对下试样表面的某个很窄的圆环面造成磨损，为了有效地利用下试样，通过夹头测杆6在横梁5上的安装位置改变，上试样将分别对下试样表面的不同圆环面造成磨损，相互之间无影响，使下试样可重复利用，节约了试验成本。平衡砝码2可消除激振箱3和横梁5等部件的自重，通过加载砝码9可改变试样间的静载荷。由于夹具6在竖直方向受冲击力和静载荷作用后产生压应变、水平方向受摩擦力作用后产生弯曲应变，所以贴在夹头测杆6上不同位置处的应变片4可分别检测夹头测杆6的压应变和弯曲应变，从而检测出试验过程中的冲击力和摩擦力，并由计算机储存其数据、绘制其曲线。
权利要求1.冲击与摩擦磨损试验机，其特征在于在工作台上设置支撑架(1)和(10)，支撑架(1)和(10)上设有横梁(5)，横梁(5)两侧设有平衡砝码(2)和(9)，横梁(5)上方设有可更换的偏心块激振箱(3)，激振箱(3)动力输入端连接有柔性传力机构；横梁(5)上设有安装上试样的夹头测杆(6)，夹头测杆(6)上设有测力应变片(4)；横梁(5)下方设有放置下试样的旋转托架(7)，旋转托架(7)动力输入端连接有柔性传力机构，旋转托架(7)和柔性传力机构整体由支撑架固定在工作台上。
2.根据权利要求1所述的冲击与摩擦磨损试验机，其特征在于所述激振箱(3)动力输入端连接的柔性传力机构由电机(12)和柔性联轴器(14)组成。
3.根据权利要求1所述的冲击与摩擦磨损试验机，其特征在于所述旋转托架(7)动力输入端连接的柔性传力机构由电机(11)和柔性联轴器(8)组成。
4.根据权利要求1或2所述的冲击与摩擦磨损试验机，其特征在于所述的激振箱(3)内设有一组可更换的偏心块。
5.根据权利要求1所述的冲击与摩擦磨损试验机，其特征在于所述的夹头测杆(6)设在横梁(5)上的凹槽内，可相对下试件作径向位移。
6.根据权利要求1或5所述的冲击与摩擦磨损试验机，其特征在于所述夹头测杆(6)上设置的应变片(4)为3～5片。
专利摘要本实用新型冲击与摩擦磨损试验机，最适用于金属材料振动冲击与摩擦磨损的数据测试，运用偏心块激振箱、在设置的横梁两端安放平衡砝码和加载砝码等不同的加载方式，分别对材料进行静载、冲击等不同摩擦磨损的性能试验和对比试验。能满足振动频率低而冲击力大或振动频率高而冲击力小的试验要求，方便地实现面－面和球－面等摩擦副的接触和间歇式接触磨损试验，还可分别进行摩擦副间的滑动摩擦磨损、冲击磨损和冲击与滑动摩擦耦合磨损的试验，模拟材料所处的不同工况。试样可重复利用，节省了试验成本。通过试样在试验过程中的受力变形情况，经应变片可分别检测出冲击力和摩擦力的大小。试验机结构简单，操作方便，具有广泛的实用性。
文档编号G01N19/00GK2842407SQ20052007588
公开日2006年11月29日 申请日期2005年9月27日 优先权日2005年9月27日
发明者朱华, 王勇华, 吴兆宏, 李刚 申请人:中国矿业大学