专利名称：不离位表面测量摩擦磨损试验机的制作方法
专利说明
一、技术领域本实用新型涉及不离位表面测量摩擦磨损试验机，尤其适用于工程材料的摩擦学参数的测试。
二背景技术：
工程材料磨损量的测算、磨损表面的特征、摩擦力的测量，都是定量研究摩擦学问题中遇到的内容，这些内容对磨损过程的变化规律和机理的研究尤为重要。而现有的摩擦磨损过程中摩擦学参数的试验都是离位的，即先将试件安装在试验机上经过一段时间的摩擦磨损，然后将试件取下，用粗糙度测量仪测量磨损表面的粗糙度和表面形貌，用分析天平称出试件的失重。由于磨损表面的粗糙度和表面形貌与测量位置有关，而离位测量很难保证表面测量位置的重复性和准确性，因而所得到的参量就不能满足磨损过程变化规律的定量研究。另外，用称重法测定磨损量，对试件的清洗工作要求较高。因此，需要一种能对不同磨损阶段的表面形貌和磨损量进行不离位测量的试验机，以保证在磨损表面的同一个位置测量表面形貌和测算磨损的量。对于摩擦力的测量，大多数摩擦磨损试验机都是通过测量摩擦力矩计算出摩擦力，但不能根据摩擦力的大小来调整摩擦力臂的长度，以实现摩擦力测量灵敏度的一致性。
三
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简单紧凑、操作方便、测量数据准确的不离位表面测量摩擦磨损试验机。
本实用新型不离位表面测量摩擦磨损试验机，它由电机、主传动箱、上试件夹持器、设在上试件夹持器下方的下试件夹持器、加载装置和表面测量机构组成，电机和主传动箱设在支柱的顶部，上试件夹持器设在电机的输出轴上，下试件夹持器设在轴承座上，下夹持器侧面设有拉力传感器，拉力传感器固定在限位挡板上，表面测量机构设在限位挡板一侧的支柱上。
本实用新型不离位表面测量摩擦磨损试验机，所述的上试件夹持器由夹盘和锥形杆组成，夹盘上开有放置试件的凹槽和固定试件块的螺钉。所述的下试件夹持器由放置下试件块的积屑盘与其相连的转轴组成，积屑盘下部外表面开有多个不同直径的凹槽。所述的加载装置由设在主传动箱中的齿轮齿条传动机构、加载轮和加载砝码组成，齿轮齿条、加载轮和加载砝码组成，所述的表面测量机构由可以绕支柱转动的单臂杆、设在单臂杆上的导杆、导杆上的轮廓测量仪驱动箱组成，轮廓测量仪驱动箱位置可沿导杆上下调整。
本实用新型不离位表面测量摩擦磨损试验机的有益效果是1.能实现试件的不离位和精确复位测量。将表面轮廓仪的驱动箱与试验机相接，不需要将试件从试验机上取下，就可以对试件进行不离位和复位表面测量，从而提高了实验效率和表面测量的复位精度。
2.表面测量操作简单。可根据需要测量上、下试件表面轮廓的变化，测量下试件时，只需要把试验机停止，抬起上试件，推动轮廓仪固定杆使之靠到传感器安装板上，然后上下调节轮廓仪驱动箱(测头)的高度位置，对下试件进行表面测量。测量上试件的磨损表面时，只要把上试件夹持器的螺钉松开，把上试件翻转180度，然后锁紧上试件，再将一螺杆旋入限位螺孔并将其转靠到传感器安装板上即可测量。
3.摩擦力测量的灵敏度可调。采用拉力传感器测量摩擦力，可根据摩擦力的大小调整摩擦力矩的力臂，使传感器的输出值在合适的范围内，从而保证摩擦力测量的灵敏度。
4.加载装置紧凑，振动小，可靠性好。加载装置是一个加载轮—齿轮齿条增力机构，能产生4倍于砝码重量的载荷。它不但可以用较少的砝码产生较大的载荷，而且可使加载机构紧凑。另外，由于砝码与加载轮之间采用钢丝绳连接方式，从而使加载机构振动小，可靠性好。
5.能实现实验数据的自动采集。用计算机数据采集系统，对测得的表面轮廓信号、摩擦力信号等进行模/数转换和数据采集，形成便于后续分析的数据文件。
四
图1是本实用新型结构主视图。
图2是本实用新型结构侧视图。
图3是本实用新型上试件夹持器仰视结构图。
图4是本实用新型下试件夹持器积屑盘结构示意图。
五具体实施方式
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不离位表面测量摩擦磨损试验机，如图1、2所示，它由电机1、加载轮2、上试件夹持器3、加载砝码4、下试件夹持器5、单臂杆6、支柱7、主传动箱8、挡板9、导杆10、驱动箱11、方销12、限位螺孔13、拉力传感器14、轴承座15组成。主传动箱8中的齿轮齿条传动机械、加载轮2和加载砝码4组成的加载装置固定在支柱7上，通过钢丝绳绕在加载轮2上的加载砝码4用于试件的加载，采用变频器控制电机转速，以此调节试件的相对滑动速度。电机1设在主传动箱8的上方，上试件夹持器3设在电机1的输出轴上，上试件夹持器3由夹盘和锥形杆组成，夹盘上开有三个放置试件的方形凹槽，如图3所示。根据试验的需要，试件可以装1个、装2个或是装3个，每个试件的凹槽中装有两个固定螺钉，当测量调头的上试件12的磨损表面的时候，在限位螺孔13内旋入一根螺纹杆，通过螺纹杆对挡板9的依靠，确定上试件12的圆周位置，从而实现对上试件表面的复位测量。下试件夹持器5对应设在上试件夹持器3的下方，坐落在轴承座15上，下试件夹持器5由放置下试件的积屑盘和与其相连的转轴组成，积屑盘外径上开有多个不同直径的凹槽，如图4所示。下夹持器5侧面设有拉力传感器14，通过缠绕在不同直径凹槽中的钢丝绳与拉力传感器14相连来测量摩擦力的大小，同时能提高检测的灵敏度。拉力传感器14固定在限位挡板9的内侧，限位挡板9上有可以调节传感器14位置的斜槽，以适应钢丝绳在下试件夹持器5的集屑盘上的缠绕半径的变化。由拉力传感器14测得的模拟摩擦力矩电信号和由表面轮廓测量仪测得的磨损表面轮廓模拟电信号进入计算机数据采集系统。挡板9的外侧设有固定在支柱7上的表面测量机构，表面测量机构由可以绕支柱7转动的单臂杆6、导杆10和轮廓测量仪驱动箱11组成，导杆10装在单臂杆6上，驱动箱11装在导杆10上，其位置可沿导杆10上下调整。用挡板9对单臂杆6的转角进行限制，实现对试件表面的复位测量。
试验时，向下移动上试件使之与下试件接触，并使用砝码通过加载轮2给试件加载，下试件静止，上试件在由电机8驱动的主轴的带动下作圆周运动，从而使上、下试件产生相对滑动的摩擦磨损运动。通过测量不同摩擦磨损阶段磨损表面轮廓高度、摩擦力和表面形貌等的变化来计算磨损量，表征磨损表面，研究磨损过程的变化规律和机理。上述摩擦学参数的测算，最重要的是表面轮廓的复位测量。测量下试件时，卸下载荷，转动加载轮2使主轴联动上试件抬高，然后锁定主轴；清理试件表面，转动轮廓仪驱动箱固定杆6，使其靠在挡板9上，实现表面测量的复位；转动导杆10上的旋钮，使驱动箱11向下移动，直至测头与试件表面接触。此时即可对下试件的表面进行测量和数据采集。测量完毕，抬高驱动箱11并锁定，再反向转动驱动箱固定杆6，使之离开下试件，并将其锁定在适当的位置。放下上试件进行下一阶段的摩擦磨损。如要测量上试件的磨损表面，停机后，只需要松开上试件夹持器3的试件锁紧螺钉，将上试件翻转180度并锁紧，再将一螺杆旋入限位螺孔13中，并将其转靠到挡板9上；对试件表面作适当清理后，采用与测量下试件相同的方法即可对上试件进行表面测量和数据采集。采集得到的表面轮廓数据由计算机储存并绘制成曲线图，也可进行下一步的分析计算。
权利要求1.不离位表面测量摩擦磨损试验机，其特征在于它由电机(1)、主传动箱(8)、上试件夹持器(3)、设在上试件夹持器(3)下方的下试件夹持器(5)、加载装置和表面测量机构组成，电机(1)和主传动箱(8)设在支柱(7)的顶部，上试件夹持器(3)设在电机(1)的输出轴上，下试件夹持器(5)设在轴承座(15)上，下夹持器(5)侧面设有拉力传感器(14)，拉力传感器(14)固定在限位挡板(9)上，表面测量机构设在限位挡板(9)一侧的支柱(7)上。
2.根据权利要求1所述的不离位表面测量摩擦磨损试验机，其特征在于所述的上试件夹持器(3)由夹盘和锥形杆组成，夹盘上开有放置试件的凹槽和固定试样块的螺钉。
3.根据权利要求1所述的不离位表面测量摩擦磨损试验机，其特征在于所述的下试件夹持器(5)由放置下试件块的积屑盘和与其相连的转轴组成，积屑盘下部外表面开有多个不同直径的凹槽。
4.根据权利要求1所述的不离位表面测量摩擦磨损试验机，其特征在于所述的加载装置由设在主传动箱(8)中的齿轮齿条传动机构、加载轮(2)和加载砝码(4)组成，
5.根据权利要求1所述的不离位表面测量摩擦磨损试验机，其特征在于所述的表面测量机构由可以绕支柱(7)转动的单臂杆(6)、设在单臂杆(6)上的导杆(10)、导杆(10)上的轮廓测量仪驱动箱(11)组成，轮廓测量仪驱动箱(11)位置可沿导杆(10)上下调整。
专利摘要本实用新型不离位表面测量摩擦磨损试验机，最适用于工程材料的摩擦学参数的测试。它由上试件夹持器和设在上试件夹持器下方的下试件夹持器构成，上试件夹持器设在输出轴上，下试件夹持器设在轴承座上，夹持器侧面设有固定在限位挡板内侧的拉力传感器，挡板外侧设有固定在支柱上的表面测量机构，能实现试件的不离位和精确复位测量；试验机上还设有对试件的增力加载机构。该试验机结构紧凑，操作简单，摩擦力测量的灵敏度高且可调；加载装置振动小，可靠性好；能实现实验数据的自动采集；在本技术领域内且有广泛的实用性。
文档编号G01N3/56GK2826406SQ200520076719
公开日2006年10月11日 申请日期2005年10月22日 优先权日2005年10月22日
发明者朱华, 葛世荣, 李刚, 刘金龙 申请人:中国矿业大学