一种用于测量圆柱试样外圆周向耐磨性能的装置的制作方法

本发明涉及测量磨损性能试验设备领域，具体涉及一种用于测量圆柱试样外圆周向耐磨性能装置。

背景技术：

据统计，在失效的零部件中，约有80％是由于各种形式的磨损和腐蚀所引起的。对一个工业化国家而言，每年因摩擦磨损造成的经济损失约占gdp的1～2％。因此磨损失效的危害日益受到重视。磨损实验机是研究材料、零件磨损性能的基础，国内外的磨损试验装置层出不穷。1910年第一台磨料磨损试验机问世，到80年代初美国研制出高温磨料磨损试验机以及近几年太原理工研制的高温销盘磨损试验机等等。这些磨损试验机测量的是平面试样的磨损性能。虽然mm200型磨损试验机的对磨材料是圆筒状，且旋转运动，但是其测试试样依然是静止的长方体。

随着科学技术的发展，圆柱形产品的应用越来越广泛，例如汽车发动机喷嘴就是利用旋转的圆柱形电铸仿型砂轮进行打磨。但是现在并没有一种可测量圆柱形试样外圆周向耐磨性能的试验装置。因此需要设计制造一台能够准确测量圆柱形试样外圆周向耐磨性能的试验装置。

技术实现要素：

针对上述情况和加工上的实际需要，本发明目的在于提供一种用于测量圆柱形试样外圆周向耐磨性能的实验装置。

实现本发明的技术解决方案为：一种用于测量圆柱试样外圆周向耐磨性能的试验装置，其特征在于：包括底座、法兰盘、压力杆、压扭传感器、框支架、对磨副、固定轴、移动轴、固定轴承、移动轴承、固定轴承支架、移动轴承支架、电动机、键槽；框支架垂直固定在底座上端的中间部位，所述的固定轴水平穿过固定轴承、框支架并伸入框支架内，通过固定轴承支架固定在底座上；移动轴承支架与固定轴承支架相对于框支架对称设置，移动轴穿过移动轴承、框支架并伸入框支架内与固定轴相对应；且所述的固定轴、移动轴的伸入框支架的一端均设有夹持装置，另一端设有用于连接电动机的键槽；垂直穿过框支架顶端设有加载荷结构为依次相连的压力杆、压扭传感器与对磨副，其中，压力杆伸出框支架的一端上固定有法兰盘，法兰盘与框支架之间设有间隙。

进一步的，压扭传感器连接着数据采集与控制系统。

进一步的，电动机固定上连接有减速器，固定轴或移动轴和电动机之间通过皮带、链条、齿轮或联轴器相连。

进一步的，底座上设有槽孔用于移动轴承支架在槽孔的范围内移动。

进一步的，底座上通过设有的支架支撑，支架的数量至少为4个。

进一步的，移动轴承支架与固定轴承支架通过螺钉固定在底座上。

进一步的，夹持装置为夹具，具体为弹性筒夹、三爪自定心卡盘或自锁式钻夹头。

进一步的，法兰盘通过放置砝码施加载荷。

进一步的，压力杆、压扭传感器与对磨副之间均通过螺纹连接。

进一步的，对磨副与待测的耐磨试样接触处为半圆凹形，该半圆凹形的直径与待测的耐磨试样直径相同。

本发明与现有技术相比，其显著优点是：1、通过简单的加载荷结构和数据采集与控制系统能快速计算出磨损系数；2、通过加载荷结构与轴的垂直位置关系，实现测量圆柱试样外圆周向磨损性能。

附图说明

图1为本发明的整体结构主视图；

图2为本发明的整体结构侧视图；

图3为本发明的整体结构俯视图；

图4为本发明的固定轴承支架的侧视图；

图5为本发明的底座俯视图；

图6为本发明的砝码俯视图；

图7为本发明的压力杆主视图；

图8为本发明的对磨副的主视图。

其中，1、底座；2、法兰盘；3、压力杆；4、压扭传感器；5、框支架；6、对磨副；7、固定轴；8、固定轴承；9、固定轴承支架；10、夹具；11、耐磨试样；12、螺钉；13、电动机；14、支架；15、皮带；16、砝码；17、槽孔；18、键槽；19、移动轴承支架；20、移动轴；21、移动轴承

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

结合图1、图2和图3，一种用于测量圆柱试样外圆周向耐磨性能的试验装置，包括底座1、法兰盘2、压力杆3、压扭传感器4、框支架5、对磨副6、固定轴7、移动轴20、固定轴承8、移动轴承21、固定轴承支架9、移动轴承支架19、电动机13、键槽18；框支架5垂直固定在底座1上端的中间部位，所述的固定轴7水平穿过固定轴承8、框支架5并伸入框支架5内，通过固定轴承支架9固定在底座1上，如图4所示；移动轴承支架19与固定轴承支架9相对于框支架5对称设置，移动轴20穿过移动轴承21、框支架5并伸入框支架5内与固定轴7相对应；且所述的固定轴7、移动轴20的伸入框支架5的一端均设有夹持装置，另一端设有用于连接电动机13的键槽18；垂直穿过框支架5顶端设有加载荷结构为依次相连的压力杆3、压扭传感器4与对磨副6，其中，压力杆3伸出框支架5的一端上固定有法兰盘2，法兰盘2与框支架5之间设有间隙。

本发明中，采用设置数据采集与控制系统的方式，实现力大小实时显示与保存，摩擦系数实时显示与保存、旋转速度设置(输入)与实测，旋转周次计数显示，磨损时间显示，磨损路程显示。设置的数据采集与控制系统压扭传感器4相连。

本发明中，提供一种方式：电动机13固定连接有减速器，

本发明中，固定轴7或移动轴20和电动机13之间可以采用皮带、链条、齿轮或联轴器不同的方式相连。

本发明中，移动轴承支架19、移动轴承21在装配过程中实现移动通过如下方式：底座1上设有槽孔17用于移动轴承支架19在槽孔17的范围内移动。

本发明中，如图6所示，附加载荷可通过在法兰盘2放置砝码16施加载荷。

本发明中用于耐磨性能测试的对磨副6与待测的耐磨试样11接触处为半圆凹形，该半圆凹形的直径与待测的耐磨试样11直径相同，如图8所示。

此外，采用如下的方式可以进一步优化耐磨性能测试

如图5所示，底座1上通过设有的支架14支撑，支架14的数量为4个。

移动轴承支架19与固定轴承支架9通过螺钉12固定在底座1上。

夹持装置为夹具10，具体为弹性筒夹、三爪自定心卡盘或自锁式钻夹头。

如图7所示的压力杆3、压扭传感器4与对磨副6之间均通过螺纹连接。

测量圆柱试样11外圆周向耐磨性能过程如下：

步骤1、由设计时确定的压力杆3和法兰盘2的材料为铝及其尺寸，计算出这两个零件的质量m1，再用天平称量出所选压钮传感器4的质量m2和对磨副6的质量m3。根据实验载荷减去m1、m2和m3就是所加砝码16质量。

步骤2、通过移动轴承支架19在底座1上的槽孔17内的移动，将试样11装夹在固定轴7上的夹具10上，调整试样11的位置使其与对磨副6下端装有的耐磨材料接触并固定。

步骤3、加上通过步骤1计算出的所需砝码16的质量，总的载荷在数据采集与控制系统中显示出来，在达到实验载荷后，通过减速器和皮带15的作用调整发动机13的传动速度。

步骤4、在磨损进行的过程中，随着试样11的磨损整个加载荷结构会随之下降，以保证对磨副6与试样11始终接触。完成磨损试验后从夹具10上取出完成测量的试样11，记录数据。

实施例1

测量试样11为圆柱形电铸仿型白刚玉砂轮外圆周向耐磨性能，其中白刚玉磨粒为60目，砂轮直径6mm，磨粒粘附长度为12mm，砂轮总长度为30mm。实验载荷10n。

压钮传感器4为合金钢材jhbu型轮辐式高精度拉压钮传感器。

固定轴承支架9和移动轴承支架19对称，通过m6螺栓12与底座1松紧，使移动轴承支架19在底座1上的槽孔17内移动。轴承为skf微型轴承，内径2mm，外径5mm，厚度2.3mm。

减速器与固定轴7之间的传动装置是柔性连接皮带。

对磨副6材料为gr15。

各个零件尺寸如下：压力杆3直径8mm，长度是50mm；法兰盘2厚2mm，直径16mm，压力杆3上的法兰盘2上部长度5mm，法兰盘2下部到压钮传感器4连接部30mm，压力杆3远离法兰盘2末端加工成m8螺纹长度为5mm；框支架5厚度5mm，高度59mm；压钮传感器4厚度10mm；试样11直径6mm，长度30mm；试样支架中心高20mm，gr15钢块20mm×5mm×20mm。

测量圆柱试样11外圆周向耐磨性能过程如下：

步骤1、由设计时确定的压力杆3和法兰盘2的材料铝及其尺寸，计算出这两个零件的质量m1为5.429g，再用天平称量出所选压钮传感器4的质量m2为200g，对磨副6的质量m3为300g。根据实验载荷减去m1、m2和m3就是所加砝码16质量为494.6g。

步骤2、通过移动轴承支架19在底座1上的槽孔17内的移动，将试样11装夹在固定轴7上的夹具10上，调整试样11的位置使其与对磨副6下端装有的耐磨材料接触并固定。

步骤3、加上通过步骤1计算出的所需砝码16的质量，总的载荷在数据采集与控制系统中显示出来，在达到实验载荷后，通过减速器和皮带15的作用调整发动机13的传动速度。

步骤4、在磨损进行的过程中，随着试样11的磨损整个加载荷结构会随之下降，以保证对磨副6与试样11始终接触。完成磨损试验后从夹具10上取出完成测量的试样11，记录数据。