一种盆式橡胶支座摩擦板的磨损试验机及其试验方法
【专利摘要】一种盆式橡胶支座摩擦板的磨损试验机，立体中空的承载框架通过配置在其底部的立柱竖直安装在水平支承底座上，承载框架内上下对称布置两个柱形的试样夹具，上方的试样夹具固定在承载框架的框顶，下方的试样夹具固定在竖直加载柱塞油缸柱塞顶部，在两个试样夹具之间，水平布置一块活动的矩形摩擦板，在摩擦板一侧配置推拉杆，推拉杆输入端顺次固定轮辐式传感器、防转支撑板、斜面垫和水平作动器，承载框架内配置一个带门盖的密封模拟环境箱，上方的试样夹具的下部、下方的试样夹具上部、摩擦板位于箱体内。本装置可以直接在室温情况下做实验也可模拟复杂工况进行试验，装置结构相对简单紧凑，生产及购置成本较低。
【专利说明】一种盆式橡胶支座摩擦板的磨损试验机及其试验方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及复合材料初始静摩擦力和滑动摩擦力、周期疲劳性能、摩擦力和摩耗性能试验领域，尤其一种用于测试盆式橡胶支座摩擦板摩擦性能的试验装置。
【背景技术】
[0002]盆式橡胶支座是连接桥梁上部结构和下部结构的重要部件，其质量和性能将直接影响到整座桥梁的使用性和耐久性。
[0003]目前，针对盆式橡胶支座内部的摩擦板材料，涉及材料初始静摩擦力和滑动摩擦力、磨耗性能、机械性能和周期疲劳性能，我国虽然制定了各种明确的标准，如《客运专线桥梁盆式橡胶支座暂行技术条件》、《JT/T391-2009公路桥梁盆式支座》、《TB/T2331-2004铁路桥梁盆式橡胶支座》、《科技基【2005】101号客运专线桥梁盆式橡胶支座暂行技术条件》、《科技基【2005】101号客运专线桥梁圆柱面钢支座暂行技术条件》、《〈科技基【2007】95号客运专线桥梁盆式橡胶支座暂行技术条件〉补充规定》等，但是行业内却没有针对上述标准设计相应的测试装置，某些简单机械式的摩擦试验装置不能够模拟复杂工况进行试验，无法满足试验要求；而国外使用的大型液压试验装置占地庞大并且不易移动，并且购置成本较高。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题在于提供一种盆式橡胶支座摩擦板的磨损试验机，该试验机能够模拟不同的工作环境对盆式橡胶支座摩擦板样品的初始静摩擦力和滑动摩擦力、磨耗性能、机械性能和周期疲劳性能进行测试，并且能够为其他相关材料的环境磨损试验提供了参考依据。
[0005]本发明是通过以下技术方案实现的:
[0006]一种盆式橡胶支座摩擦板的磨损试验机，其特征在于:
[0007]立体中空的承载框架通过配置在其底部的立柱竖直安装在水平支承底座上，
[0008]承载框架内上下对称布置两个柱形的试样夹具，在两试样夹具相对的端面中心处，分别开设一个试样安装凹槽，靠近槽底、在试样夹具内开设冷却油流道，并在冷却油流道外侧的试样夹具内水平装入温度传感器，
[0009]上方的试样夹具固定在承载框架的框顶，下方的试样夹具固定在竖直加载柱塞油缸柱塞顶部，加载柱塞油缸的缸筒固定在承载框架的框底，柱塞与缸筒之间间隙密封，缸筒底部中心处沿轴向安装压力传感器，
[0010]在两个试样夹具之间，水平布置一块活动的矩形摩擦板，摩擦板由上、下两层冷轧镜面不锈钢板和位于夹层的摩擦板基座叠加固定而成，摩擦板基座内开设冷却油流道，并在冷却油流道外侧的摩擦板基座内装入温度传感器，
[0011]在摩擦板一侧竖直开设上、下两端均为开口端的燕尾形开口槽，垂直于槽口配置一根水平的推拉杆，固定在推拉杆输出端端部的滑块装入槽内，推拉杆输入端通过螺栓与轮辐式传感器锁紧为一体，[0012]锁紧螺纹轴为多段式阶梯轴，其大小端为螺纹段，中间段为光杆，大端旋紧在水平作动器的输出活塞中心螺纹孔内，小端顺次穿过斜面垫、防转支撑板，旋紧在轮辐式传感器和推拉杆输入端的中心螺纹孔内，斜面垫和防转支撑板被挤压固定在锁紧螺纹轴大端和小端之间的锁紧螺纹轴光杆上，
[0013]轮辐式传感器套装在防转支撑板的碟形内底，在防转支撑板的两侧盘缘对称开设一对轴向通孔，通孔内安装直线轴承，一对导向轴分别穿过两个直线轴承后、安装在承载框架的竖框上，
[0014]所述承载框架内配置一个带门盖的密封模拟环境箱，上方的试样夹具的下部、下方的试样夹具上部、摩擦板位于箱体内，模拟环境箱内的空气温度和空气湿度可调。
[0015]试验过程中，在上下试样夹具的试样安装凹槽分别装夹一片试样，然后将摩擦板搁置在装夹在下试样夹具上的试样上，加载柱塞油缸的柱塞在油压下缓慢升起，使摩擦板被夹持在两片试样之间，并保证夹持载荷为一设定值，此时通过将模拟环境箱与外界连通，或者在模拟环境箱内设定模拟环境箱内的温、湿参数，即可直接在室温情况下或者模拟复杂工况下开始试验。根据实验的内容不同，水平作动器分别以一恒速、以一正弦波形速度、以一方波形速度或者以一三角波形速度往复推拉摩擦板，并按规定累积摩擦的距离或者时间，从而获得相应的试验参数。
[0016]该装置的横向加载上安装有高精度的轮幅式传感器，故可直接读取双向推拉摩擦力的数值，采集系统可采集试验数据，并绘制波形。竖向夹持加载利用的加载柱塞油缸实现，并且加载柱塞油缸的柱塞竖直向上伸出缸筒，因此柱塞与缸筒之间无需配置密封装置，只要合理设置好两者之间的配合间隙，就能利用液压油在间隙内形成的油膜实现间隙密封，一般来说，柱塞与缸筒之间最大径向间隙为0.01mm。由于没有配置额外的密封兀件,缸筒承受到的外力只有夹持载荷的反作用力，因此安装在缸筒底部中心处的轴向压力传感器能够精度的反映出夹持载荷。
[0017]冷轧镜面不锈钢板是相关试验标准规定的摩擦面材料，每次新的试验前都要更换新的冷轧镜面不锈钢板，因此摩擦板采用了三层叠加的结构，这样每次更换只需要更换两块冷轧镜面不锈钢板即可，不需要报废整块摩擦板，以控制试验成本。摩擦板基座采用低温钢材料，以取其在低温条件下抗拉强度好的优点。冷轧镜面不锈钢板和摩擦板基座之间的连接通过紫铜铆钉的挤压变形固定为一体，紫铜铆钉外表面与冷轧镜面不锈钢板表面平齐或低于冷轧镜面不锈钢板表面。
[0018]摩擦板基座和上下工装内均配置了冷却油流道，摩擦板、试样夹具内的冷却油流道均为上、下平行布置的两层，每层冷却油流道均呈连续的“S”形折弯，上层冷却油流道出口与下层冷却油流道进口连通，摩擦板内的上层冷却油流道进口与上方的试样夹具冷却油流道出口连通，下层冷却油流道出口与下方的试样夹具冷却油流道进口连通。当冷却油进入贯穿的S型的内部流道后，能够带走试验过程中因摩擦产生的热量。温度传感器用于近似测量试样表面温度，以对比长时间摩擦后试样的温度上升是否剧烈，从而判断其是否符合试验要求。
[0019]试样夹具包括顺次层叠安装的试样固定件、第二过渡连接件、第一过渡连接件，试样固定件的外露端面中心处突起凸台，试样安装凹槽为开设在凸台上的轴向通孔，冷却油流道开设在第二过渡连接件内，试样固定件、第二过渡连接件和第一过渡连接件之间通过相互接触面上的凸台凹槽结构定位，并通过轴向螺栓锁紧，定位销从第一过渡连接件外露端面中心处装入试样夹具内，其尾端处于第一过渡连接件内，其头部螺纹段旋紧入支承框架框顶或者加载柱塞油缸柱塞顶部。工装夹件的各元件之间通过凸凹结构定位，通过螺栓固定，此种配置结构组装方便，并且利于加工。
[0020]摩擦板与推拉杆之间通过燕尾形开口槽及相应形状的滑块配置，这是为了保证当摩擦板与试样长时间摩擦、试样逐渐磨损变薄之后，摩擦板在恒定的竖直夹持载荷作用下向上抬升时，摩擦板与推拉杆之间始终通过燕尾形开口槽和槽内的滑块保持接触受力的状态。燕尾形开口槽的槽口形状可以保证推拉杆无论是推动还是拉动摩擦板，两者之间都能相互锁定不脱离。
[0021]防转支撑板、直线轴承和导向轴用于防止推拉杆绕自身轴线水平旋转，以使推拉杆上的滑块能够保持与燕尾形开口槽的配合，避免滑块卡死在槽内。
[0022]进一步的，根据实验的实际需要，试样安装凹槽通常为圆槽，直径为100mm，槽深4mm，试样厚度为7mm。
[0023]一种利用权利要求1所述的盆式橡胶支座摩擦板的磨损试验机进行的磨耗性能测试试验方法，包括以下步骤:
[0024]第一步，对两片大小相同的试样称重；
[0025]第二步，将两片试样分别装夹在两个试样安装凹槽内，试样与摩擦板之间均匀涂抹硅脂润滑脂，加载柱塞油缸的柱塞升起，将摩擦板夹持在两片试样之间，并保证夹持载荷为一设定值；
[0026]第三步，设定模拟环境箱内的环境参数，水平作动器推拉摩擦板，按规定的正弦波形输出速度连续摩擦试样30?60天，往复滑动摩擦试样规定的累积距离；
[0027]第四步，试验完成后卸料后清洗后，再次对两片试样称重，对比试验前后的试样质量差是否在允许值范围内，从而确定试样的摩擦损耗性能是否合格。
[0028]一种利用权利要求1所述的盆式橡胶支座摩擦板的磨损试验机进行的初始静摩擦力测试试验方法，包括以下步骤:
[0029]第一步，将两片试样分别装夹在两个试样安装凹槽)内，试样与摩擦板之间均匀涂抹硅脂润滑脂，加载柱塞油缸的柱塞升起，将摩擦板夹持在两片试样之间，并保证夹持载荷为一设定值；
[0030]第二步，设定模拟环境箱内的环境参数，水平作动器推拉摩擦板，按设定的速度0.2mm/min启动水平作动器，只动作一次，水平作动器启动瞬间的最大力值为其最大静摩擦力，测定软件读出其初始静摩擦力；
[0031]第三步，试验完成卸料。
[0032]一种利用权利要求1所述的盆式橡胶支座摩擦板的磨损试验机进行的滑动摩擦力测试试验方法，包括以下步骤:
[0033]一步，将两片试样分别装夹在两个试样安装凹槽内，试样与摩擦板之间均匀涂抹硅脂润滑脂，加载柱塞油缸的柱塞升起，将摩擦板夹持在两片试样之间，并保证夹持载荷为一设定值；
[0034]第二步，设定模拟环境箱内的环境参数，水平作动器推拉摩擦板，按设定的速度
0.2mm/min启动水平作动器，只动作一个循环周期，水平作动器测定的力值为其滑动摩擦力值。
[0035]—种利用权利要求1所述的盆式橡胶支座摩擦板的磨损试验机进行的机械性能和周期疲劳性能试验方法，包括以下步骤:
[0036]第一步,对两片大小相同的试样称重；
[0037]第二步，将两片试样分别装夹在两个试样安装凹槽内，试样与摩擦板之间均匀涂抹硅脂润滑脂，加载柱塞油缸的柱塞升起，将摩擦板夹持在两片试样之间，并保证夹持载荷为一设定值；
[0038]第三步，设定模拟环境箱内的环境参数，水平作动器推拉摩擦板，按规定速度8_/
S、规定位移± IOmm连续摩擦试样15km或者30km或者是根据要求里程，往复滑动摩擦试样；
[0039]第四步，试验完成后，卸料后清洗后，再次对两片试样称重，对比试验前后的试样质量差是否在允许值范围内，从而确定试样的摩擦损耗性能是否合格。
[0040]本发明的有益效果在于:
[0041 ] 1、可以直接在室温情况下做实验也可模拟复杂工况进行试验。
[0042]2、竖直方向间隙密封加载，不会因为密封件的摩擦影响试验数据的准确性；
[0043]3、摩擦板和试样夹具内部S型流道，可以及时带走摩擦产生的热量；
[0044]4、水平防转结构和摩擦板上下窜动燕尾连接结构能保证推拉杆始终只沿轴向水平移动。
[0045]5、装置结构相对简单紧凑，生产及购置成本较低。
【专利附图】
【附图说明】
[0046]图1为本发明的正视结构示意图
[0047]图2为模拟环境箱与承载框架的配合位置示意图
[0048]图3?4为摩擦板的俯视透视和正视剖视图
[0049]图5?7为推拉杆的正视剖视图、俯视透视图和左视图
[0050]图8?9为横向加载的正视透视图和俯视剖视图
[0051]图10为锁紧螺纹轴的正视图
[0052]图11?12为防转支撑板的正视剖视图和左视图
[0053]图13为一种试样夹具的正视局剖图
[0054]图14为加载柱塞油缸的正视局剖图
[0055]图1?14中:1为承载框架，2为立柱，3为试样夹具，301为试样安装凹槽，302为试样固定件，303为第二过渡连接件，304为第一过渡连接件，4为支承底座，5为冷却油流道，6为温度传感器，7为加载柱塞油缸，8为压力传感器，9为摩擦板，10为冷轧镜面不锈钢板，11为摩擦板基座，12为燕尾形开口槽，13为推拉杆，14为轮辐式传感器,15为锁紧螺纹轴，16为水平作动器，17为斜面垫，18为防转支撑板，19为模拟环境箱，20为导向轴，21为定位销,22为紫铜铆钉。
【具体实施方式】
[0056]下面结合附图对本发明作进一步说明。[0057]如图1所示，矩形中空的承载框架I通过配置在其底部四角上的四根立柱2竖直安装在水平支承底座4上，承载框架I也可以是正方体形，棱柱形等其它类似的支承形状，承载框架I为一体铸造成型，通过立柱2安装固定，方便拆装及运输。
[0058]承载框架I内上下对称布置两个柱形的试样夹具3，如图13所示，一种优选的试样夹具3结构是，同轴顺次叠加安装试样固定件302、第二过渡连接件303和第一过渡连接件304，相邻两叠加元件之间通过相互接触面上的凸台凹槽结构定位，并通过轴向螺栓锁紧。试样固定件302的外露端面中心处突起凸台，在凸台上开设轴向通孔、形成试样安装凹槽301，试样安装凹槽301为圆槽，直径为100mm，槽深4臟，装入的试样厚度为7mm。第二过渡连接件303内开设呈连续的“S”形折弯的双层冷却油流道5，在冷却油流道5外侧、靠近试样安装凹槽的第二过渡连接件303内水平装入温度传感器6。定位销21从第一过渡连接件304外露端面中心处装入试样夹具3内，其尾端处于第一过渡连接件304内，其头部螺纹段旋紧入承载框架I框顶或加载柱塞油缸7柱塞顶部。此种配置结构组装方便，并且利于加工。
[0059]如图14所示，加载柱塞油缸7的缸筒固定在承载框架I的框底，柱塞与缸筒之间的最大径向间隙为0.01mm，缸筒底部中心处沿轴向安装压力传感器8。竖向夹持加载利用的加载柱塞油缸7实现，并且加载柱塞油缸7的柱塞竖直向上伸出缸筒，因此柱塞与缸筒之间无需配置密封装置，只要合理设置好两者之间的配合间隙，就能利用液压油在间隙内形成的油膜实现间隙密封，由于没有配置额外的密封元件，缸筒承受到的外力只有夹持载荷的反作用力，因此安装在缸筒底部中心处的轴向压力传感器8能够精度的反映出夹持载荷。
[0060]在两个试样夹具3之间，水平布置一块活动的矩形摩擦板9，如图3?4所示，摩擦板9由上、下两层冷轧镜面不锈钢板10和位于夹层的摩擦板基座11叠加固定而成，冷轧镜面不锈钢板10和摩擦板基座11之间通过沿周向均匀布置的紫铜铆钉22固定为一体，紫铜铆钉22外表面与冷轧镜面不锈钢板10表面平齐或低于冷轧镜面不锈钢板10表面。
[0061]冷轧镜面不锈钢板10是相关试验标准规定的摩擦面材料，每次新的试验前都要更换新的冷轧镜面不锈钢板10，因此摩擦板9采用了三层叠加的结构，这样每次更换只需要更换两块冷轧镜面不锈钢板10即可，不需要报废整块摩擦板9，以控制试验成本。摩擦板基座11采用低温钢材料，以取其在低温条件下抗拉强度好的优点。冷轧镜面不锈钢板10和摩擦板基座11之间的连接通过紫铜铆钉22的挤压变形固定为一体。
[0062]摩擦板基座11内开设呈连续的“S”形折弯的双层冷却油流道5，并在冷却油流道5外侧的摩擦板基座11内、靠近冷轧镜面不锈钢板10装入温度传感器6，摩擦板9内的上层冷却油流道5进口与其上方的试样夹具3内冷却油流道5出口连通，下层冷却油流道5出口与其下方的试样夹具3冷却油流道5进口连通，摩擦板9和试样夹具3内的上、下两层冷却油流道5之间相互连通。当冷却油进入贯穿的S型的内部流道后，能够带走试验过程中因摩擦产生的热量。温度传感器6用于近似测量试样表面温度，以对比长时间摩擦后试样的温度上升是否剧烈，从而判断其是否符合试验要求。
[0063]在摩擦板9 一侧竖直开设上、下两端均为开口端的燕尾形开口槽12，垂直于槽口配置一根水平的推拉杆13，如图5?7所示，推拉杆13的输出端端部固定一块与燕尾形开口槽12相匹配的滑块，滑块装入槽内，推拉杆13的输入端端部带有一圈凸缘，沿凸缘周向均匀配置螺栓、将推拉杆13与轮辐式传感器14锁紧为一体。
[0064]摩擦板9与推拉杆13之间通过燕尾形开口槽12及相应形状的滑块配置，这是为了保证当摩擦板9与试样长时间摩擦、试样逐渐磨损变薄之后，摩擦板9在恒定的竖直夹持载荷作用下向上抬升时，摩擦板9与推拉杆13之间始终通过沿滑块上、下滑动的槽腔保持接触受力的状态。槽口形状可以保证推拉杆无论是推动还是拉动摩擦板9，两者之间都能相互锁定不脱离。
[0065]防转支撑板、直线轴承和导向轴用于防止推拉杆绕自身轴线水平旋转，以使推拉杆上的滑块能够保持与燕尾形开口槽的配合，避免滑块卡死在槽内。
[0066]为摩擦板9提供往复推拉力的横向加载包括推拉杆13、轮辐式传感器14、斜面垫17、防转支撑板18和水平作动器16。上述元件通过锁紧螺纹轴15锁紧为一体，如图10所示，锁紧螺纹轴15为多段式阶梯轴，其大小端为螺纹段，中间段为光杆。
[0067]锁紧螺纹轴15大端旋紧在水平作动器16的输出活塞中心螺纹孔内，小端顺次穿过斜面垫17、防转支撑板18，旋紧在轮辐式传感器14和推拉杆13输入端的中心螺纹孔内，斜面垫17和防转支撑板18被挤压固定在锁紧螺纹轴15大端和小端之间的锁紧螺纹轴15光杆上，如图8?9所示。
[0068]轮辐式传感器14套装在防转支撑板18的碟形内底，在防转支撑板18的两侧盘缘对称开设一对轴向通孔，通孔内安装直线轴承，一对导向轴20分别穿过两个直线轴承后、安装在承载框架I的竖框上，如图8?9所示。
[0069]承载框架I内配置一个带门盖的密封模拟环境箱19，上方的试样夹具3的下部、下方的试样夹具3上部、摩擦板9位于箱体内，模拟环境箱19内的空气温度和空气湿度可调。
[0070]试验过程中，在上下试样夹具3的试样安装凹槽301分别装夹一片试样，然后将摩擦板9搁置在装夹在下方试样夹具3上的试样上，加载柱塞油缸7的柱塞在油压下缓慢升起，使摩擦板9被夹持在两片试样之间，并保证夹持载荷为一设定值，此时将模拟环境箱19的门盖打开与外界连通，或者设定模拟环境箱19内的温、湿参数，即可直接在室温情况下或者模拟复杂工况下开始试验。根据实验的内容不同，水平作动器16分别以一恒速、以一正弦波形速度、以一方波形速度或者以一三角波形速度往复推拉摩擦板9，并按规定累积摩擦的距离或者时间，以获得相应的试验参数。该装置的横向加载上安装有高精度的轮幅式传感器14，可直接读取双向推拉摩擦力的数值，采集系统可采集试验数据，并绘制波形。
[0071]具体来说，在利用该装置进行磨耗性能测试试验时，分以下步骤进行:
[0072]第一步，对两片大小相同的试样称重；
[0073]第二步，将两片试样分别装夹在两个试样安装凹槽301内，试样与摩擦板之间均匀涂抹硅脂润滑脂，加载柱塞油缸7的柱塞升起，将摩擦板9夹持在两片试样之间，并保证夹持载荷为一设定值；
[0074]第三步，设定模拟环境箱19内的环境参数，水平作动器16推拉摩擦板9，按规定的正弦波形输出速度连续摩擦试样30?60天，往复滑动摩擦试样规定的累积距离；
[0075]第四步，试验完成后卸料后清洗后，再次对两片试样称重，对比试验前后的试样质量差是否在允许值范围内，从而确定试样的摩擦损耗性能是否合格。
[0076]在利用该装置进行初始静摩擦力测试试验时，分为以下步骤:
[0077]第一步，将两片试样分别装夹在两个试样安装凹槽301内，试样与摩擦板之间均匀涂抹硅脂润滑脂，加载柱塞油缸7的柱塞升起，将摩擦板9夹持在两片试样之间，并保证夹持载荷为一设定值；
[0078]第二步，设定模拟环境箱19内的环境参数，水平作动器16推拉摩擦板9，按设定的速度0.2mm/min启动水平作动器16，只动作一次，水平作动器16启动瞬间的最大力值为其最大静摩擦力，测定软件读出其初始静摩擦力；
[0079]第三步，试验完成卸料。
[0080]在利用该装置进行滑动摩擦力测试试验时，分为以下步骤:
[0081]一步，将两片试样分别装夹在两个试样安装凹槽301内，试样与摩擦板之间均匀涂抹娃脂润滑脂，加载柱塞油缸7的柱塞升起，将摩擦板9夹持在两片试样之间，并保证夹持载荷为一设定值；
[0082]第二步，设定模拟环境箱19内的环境参数，水平作动器16推拉摩擦板9，按设定的速度0.2mm/min启动水平做东器，只动作一个循环周期，水平作动器16测定的力值为其滑动摩擦力值。
[0083]在利用该装置进行机械性能和周期疲劳性能试验方法时，分为以下步骤:
[0084]第一步，对两片大小相同的试样称重；
[0085]第二步，将两片试样分别装夹在两个试样安装凹槽301内，试样与摩擦板之间均匀涂抹硅脂润滑脂，加载柱塞油缸7的柱塞升起，将摩擦板9夹持在两片试样之间，并保证夹持载荷为一设定值；
[0086]第三步，设定模拟环境箱19内的环境参数，水平作动器16推拉摩擦板9，按规定速度8mm/s、规定位移± IOmm连续摩擦试样15km或者30km或者是根据要求里程，往复滑动摩擦试样；
[0087]第四步，试验完成后，卸料后清洗后，再次对两片试样称重，对比试验前后的试样质量差是否在允许值范围内，从而确定试样的摩擦损耗性能是否合格。
【权利要求】
1.一种盆式橡胶支座摩擦板的磨损试验机，其特征在于: 立体中空的承载框架(1)通过配置在其底部的立柱(2)竖直安装在水平支承底座(4)上， 承载框架(1)内上下对称布置两个柱形的试样夹具(3 )，在两试样夹具(3 )相对的端面中心处，分别开设一个试样安装凹槽(301)，靠近槽底、在试样夹具(3)内开设冷却油流道(5),并在冷却油流道(5)外侧的试样夹具(3)内水平装入温度传感器(6)， 上方的试样夹具(3)固定在承载框架(1)的框顶，下方的试样夹具(3)固定在竖直加载柱塞油缸(7)柱塞顶部，加载柱塞油缸(7)的缸筒固定在承载框架(1)的框底，柱塞与缸筒之间间隙密封，缸筒底部中心处沿轴向安装压力传感器(8)， 在两个试样夹具(3 )之间，水平布置一块活动的矩形摩擦板(9 )，摩擦板(9 )由上、下两层冷轧镜面不锈钢板(10)和位于夹层的摩擦板基座(11)叠加固定而成，摩擦板基座(11)内开设冷却油流道(5)，并在冷却油流道(5)外侧的摩擦板基座(11)内装入温度传感器(6), 在摩擦板(9) 一侧竖直开设上、下两端均为开口端的燕尾形开口槽(12)，垂直于槽口配置一根水平的推拉杆(13)，固定在推拉杆(13)输出端端部的滑块装入槽内，推拉杆(13)输入端通过螺栓与轮辐式传感器(14)锁紧为一体， 锁紧螺纹轴(15)为多段式阶梯轴，其大小端为螺纹段，中间段为光杆，大端旋紧在水平作动器(16)的输出活塞中心螺纹孔内，小端顺次穿过斜面垫(17)、防转支撑板(18)，旋紧在轮辐式传感器(14)和推拉杆(13)输入端的中心螺纹孔内，斜面垫(17)和防转支撑板(18)被挤压固定在锁紧螺纹轴(15)大端和小端之间的锁紧螺纹轴(15)光杆上， 轮辐式传感器(14)套装在防转支撑板(18)的碟形内底，在防转支撑板(18)的两侧盘缘对称开设一对轴向通孔，通孔内安装直线轴承，一对导向轴(20)分别穿过两个直线轴承后、安装在承载框架(1)的竖框上， 所述承载框架(1)内配置一个带门盖的密封模拟环境箱(19)，上方的试样夹具(3)的下部、下方的试样夹具(3)上部、摩擦板(9)位于箱体内，模拟环境箱(19)内的空气温度和空气湿度可调。
2.根据权利要求1所述的盆式橡胶支座摩擦板的磨损试验机,其特征在于: 所述摩擦板(9)、试样夹具(3)内的冷却油流道(5)均为上、下平行布置的两层，每层冷却油流道(5)均呈连续的“S”形折弯，上层冷却油流道(5)出口与下层冷却油流道(5)进口连通， 摩擦板(9)内的上层冷却油流道(5)进口与上方的试样夹具(3)冷却油流道(5)出口连通，下层冷却油流道(5 )出口与下方的试样夹具(3 )冷却油流道(5 )进口连通。
3.根据权利要求1所述的盆式橡胶支座摩擦板的磨损试验机,其特征在于: 所述试样夹具(3)包括顺次层叠安装的试样固定件(302)、第二过渡连接件(303)、第一过渡连接件(304)， 试样固定件(302)的外露端面中心处突起凸台，试样安装凹槽(301)为开设在凸台上的轴向通孔， 冷却油流道(5)开设在第二过渡连接件(303)内， 试样固定件(302)、第二过渡连接件(303)和第一过渡连接件(304)之间通过相互接触面上的凸台凹槽结构定位，并通过轴向螺栓锁紧， 定位销(21)从第一过渡连接件(304 )外露端面中心处装入试样夹具(3 )内，其尾端处于第一过渡连接件(304)内，其头部螺纹段旋紧入承载框架(1)框顶或者加载柱塞油缸(7 )柱塞顶部。
4.根据权利要求1所述的盆式橡胶支座摩擦板的磨损试验机,其特征在于: 所述试样安装凹槽(301)为圆槽,直径为100mm,槽深4mm,试样厚度为7mm。
5.根据权利要求1所述的盆式橡胶支座摩擦板的磨损试验机,其特征在于: 所棕加载柱塞油缸(7)的柱塞与缸筒之间最大径向间隙为0.01mm。
6.根据权利要求1所述的盆式橡胶支座摩擦板的磨损试验机，其特征在于:所述冷轧镜面不锈钢板(10)和摩擦板基座(11)之间通过沿周向均匀布置的紫铜铆钉(22)固定为一体，紫铜铆钉(22)外表面与冷轧镜面不锈钢板(10)表面平齐或低于冷轧镜面不锈钢板(10)表面。
7.一种利用权利要求1所述的盆式橡胶支座摩擦板的磨损试验机进行的磨耗性能测试试验方法，包括以下步骤: 第一步，对两片大小相同的试样称重； 第二步，将两片试样分别装夹在两个试样安装凹槽(301)内，试样与摩擦板之间均匀涂抹硅脂润滑脂，加载柱塞 油缸(7)的柱塞升起，将摩擦板(9)夹持在两片试样之间，并保证夹持载荷为一设定值； 第三步，设定模拟环境箱(19)内的环境参数，水平作动器(16)推拉摩擦板(9)，按规定的正弦波形输出速度连续摩擦试样30~60天，往复滑动摩擦试样规定的累积距离； 第四步，试验完成后卸料后清洗后，再次对两片试样称重，对比试验前后的试样质量差是否在允许值范围内，从而确定试样的摩擦损耗性能是否合格。
8.一种利用权利要求1所述的盆式橡胶支座摩擦板的磨损试验机进行的初始静摩擦力测试试验方法，包括以下步骤: 第一步，将两片试样分别装夹在两个试样安装凹槽(301)内，试样与摩擦板之间均匀涂抹硅脂润滑脂，加载柱塞油缸(7)的柱塞升起，将摩擦板(9)夹持在两片试样之间，并保证夹持载荷为一设定值； 第二步，设定模拟环境箱(19)内的环境参数，水平作动器(16)推拉摩擦板(9)，按设定的速度0.2mm/min启动水平作动器(16)，只动作一次，水平作动器(16)启动瞬间的最大力值为其最大静摩擦力，测定软件读出其初始静摩擦力； 第三步，试验完成卸料。
9.一种利用权利要求1所述的盆式橡胶支座摩擦板的磨损试验机进行的滑动摩擦力测试试验方法，包括以下步骤: 一步，将两片试样分别装夹在两个试样安装凹槽(301)内，试样与摩擦板之间均匀涂抹硅脂润滑脂，加载柱塞油缸(7)的柱塞升起，将摩擦板(9)夹持在两片试样之间，并保证夹持载荷为一设定值； 第二步，设定模拟环境箱(19)内的环境参数，水平作动器(16)推拉摩擦板(9)，按设定的速度0.2mm/min启动水平作动器(16)，只动作一个循环周期，水平作动器(16)测定的力值为其滑动摩擦力值。
10.一种利用权利要求1所述的盆式橡胶支座摩擦板的磨损试验机进行的机械性能和周期疲劳性能试验方法，包括以下步骤: 第一步，对两片大小相同的试样称重； 第二步，将两片试样分别装夹在两个试样安装凹槽(301)内，试样与摩擦板之间均匀涂抹硅脂润滑脂，加载柱塞油缸(7)的柱塞升起，将摩擦板(9)夹持在两片试样之间，并保证夹持载荷为一设定值； 第三步，设定模拟环境箱(19)内的环境参数，水平作动器(16)推拉摩擦板(9)，按规定速度8mm/s、规定位移±10mm连续摩擦试样15km或者30km或者是根据要求里程，往复滑动摩擦试样； 第四步，试验完成后，卸料后清洗后，再次对两片试样称重，对比试验前后的试样质量差是否在允许值范围内，从而确定试样的摩擦损耗性能是否合格。
【文档编号】G01N19/02GK103674750SQ201310706394
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年12月19日 优先权日:2013年12月19日
【发明者】徐务本, 赵国锋, 张心言 申请人:上海华龙测试仪器股份有限公司