一种用于摩擦磨损试验的滚动摩擦副及其试验方法与流程

本发明涉及一种试验用摩擦副，尤其涉及用于摩擦磨损试验的滚动摩擦副及其试验方法。

背景技术：

相互接触的机械零件发生相对运动造成摩擦磨损，这是造成机械控制系统可靠性和精密仪器精度保持性骤降的重要原因之一。摩擦磨损试验机是一种研究接触表面的摩擦磨损和润滑性能的科学设备，通过简化的模型模拟工件实际的工作环境得到相关的摩擦磨损数据，借此获得反馈从而改善摩擦副的性能。目前，摩擦磨损试验机广泛地被使用于研究点-面、线-面、面-面的滑动摩擦上。但是，一些精密设备的关键位置，如rv减速机中的针齿滚子摩擦副和滚动轴承的滚子摩擦副等，以滚动摩擦为主要的接触方式。但并未出现相关的应用于摩擦磨损试验的滚动摩擦副，这就代表了无法对滚动摩擦副实际工况进行模拟，严重阻碍了对滚动摩擦副更为深入的研究。

因此有必要设计一种用于摩擦磨损试验的滚动摩擦副，既能达到可有效模拟滚动摩擦副工况，又能迅速嵌入目前普遍使用的摩擦磨损试验机以节省研发成本。这要求该滚动摩擦副嵌入性强，结构尽可能简单可靠，最终填补该技术空白。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是：提供一种专用于摩擦磨损试验机且可对实际工况进行模拟的用于摩擦磨损试验的滚动摩擦副及其试验方法。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种用于摩擦磨损试验的滚动摩擦副，包括承力轴、上压板、滚子、紧固夹盘、滚子盘；承力轴的上端接摩擦磨损试验机的载荷施加部件，承力轴的下端接上压板；紧固夹盘的下端接摩擦磨损试验机的旋转主轴底盘，滚子盘固定在上端开口的紧固夹盘内，滚子放置在滚子盘的齿槽内；试验时，上压板的下端面压紧滚子的上端母线，摩擦磨损试验机的旋转主轴底盘驱动紧固夹盘和滚子盘自转，滚子随滚子盘圆周转动，滚子自转。

作为一种优选，紧固夹盘包括底板、第一凸台、第二凸台、外肩；底板为圆形，圆形的第一凸台位于底板的中心，环形的外肩位于底板的边缘，环形的第二凸台位于外肩的内侧；滚子盘位于第一凸台、第二凸台、底板之间。

作为一种优选，螺钉穿过底板和摩擦磨损试验机的旋转主轴底盘，将紧固夹盘和旋转主轴底盘紧固。

作为一种优选，滚子盘呈环形，上表面开有多个齿槽，多个齿槽沿着环形均布，齿槽的长度方向沿着径向设置，齿槽为半圆形槽；齿槽的数量为偶数。

作为一种优选，螺钉穿过滚子盘的非齿槽部位和底板，将紧固夹盘和滚子盘紧固。

作为一种优选，上压板的下部为圆形板，上压板的上部为圆筒，圆筒的中心为与承力轴的下端套接的盲孔，一螺钉穿入圆形板和承力轴的下端，将上压板和承力轴轴向紧固，一紧固螺钉穿过圆筒的侧壁和承力轴的侧壁，将上压板和承力轴周向紧固。

作为一种优选，试验时，上压板的下部圆形板的边缘位于紧固夹盘的外肩内侧，且圆形板的下端低于外肩的上端，从而在上压板和紧固夹盘之间围成了防止润滑油/脂飞溅的空间。

作为一种优选，第一凸台和第二凸台的上端面高于齿槽的底部，且低于滚子的上端母线。

用于摩擦磨损试验的滚动摩擦副的试验方法，滚子随着固定在紧固夹盘上的滚子盘作公转式旋转运动，同时也作自转式滚动，相对滚动对象为施力的、静止的上压板和旋转的滚子盘，形成了上压板-滚子-滚子盘的滚动摩擦副。

作为一种优选，滚子的直径与滚子盘的齿槽规格对应，放置数量为偶数且应对角摆放。

总的说来，本发明具有如下优点：

1.填补滚动摩擦副应用于摩擦磨损试验的空白，零件结构简单，可靠性高；且能高效嵌入目前大多数的摩擦磨损试验机，嵌入方法简便易操作。

2.为科研企业、人员提供了便利，既可使用该滚动摩擦副对滚动摩擦中滚子速度、尺寸、数量和加载大小进行研究，也可研究上压板下表面和滚子盘的材料、滚子表层材料对滚动摩擦副的影响。

附图说明

图1是一种用于摩擦磨损试验的滚动摩擦副的剖视图。

图2a是上压板的主视图。

图2b是上压板的立体图。

图3是滚子的立体图。

图4a是滚子盘的俯视图。

图4b是滚子盘的立体图。

图5是紧固夹盘的立体图。

图6是滚子、紧固夹盘、滚子盘的装配图。

其中，1是承力轴，2是上压板，3是滚子，4紧固夹盘，5是滚子盘，2-1是螺钉孔，2-2是盲孔，2-3是螺钉孔，4-1是螺钉孔，4-2是螺钉孔，4-3是第一凸台，4-4是第二凸台，5-1是螺钉孔，5-2是齿槽。

具体实施方式

下面来对本发明做进一步详细的说明。

一种用于摩擦磨损试验的滚动摩擦副，包括：承力轴1、上压板2、滚子3、紧固夹盘4、滚子盘5。其中，承力轴1的上端与摩擦磨损试验机的载荷施加部件固定连接，承力轴1与上压板2的盲孔2-2间隙配合，螺钉通过螺钉孔2-1将两者固定为一体，同时紧固螺钉通过螺钉孔2-3确保两者不发生相对旋转运动，摩擦磨损试验机施加的载荷便可通过承力轴1传递到上压板2。螺钉通过螺钉孔4-2将紧固夹盘4与摩擦试验机的旋转主轴底盘完全固定，紧固夹盘4即可获得可控的旋转速度。螺钉通过螺钉孔5-1将滚子盘5锁定在紧固夹盘4上，滚子3装在滚子盘5的齿槽5-2上。上压板2受到载荷作用下与滚子3的上端母线相接触。

滚子3随着固定在紧固夹盘4上的滚子盘5作公转式旋转运动，同时也作自转式滚动，相对滚动对象为施力的、静止的上压板2和旋转的滚子盘5，形成了独特的上压板-滚子-滚子盘的滚动摩擦副。

上压板2的圆形板的外径应稍小于紧固夹盘4的外肩的内径，并且上压板2与滚子3接触时，上压板2的圆形板的下表面应位于紧固夹盘4的外肩的上端平面之下，确保试验过程摩擦副处于一个相对较为密闭的空间，润滑油/脂不易飞溅出来。

紧固夹盘4上的第一凸台4-3和第二凸台4-4之间形成凹槽放置滚子盘5。此时，两个凸台的上端平面应稍高于滚子盘齿槽5-2圆周的最低点，保证滚子3滚动过程中不会脱离滚子盘5；同时也应低于滚子3所处的最高点，确保紧固夹盘4不会与上压板2发生干涉碰撞。

滚子盘5上的齿槽5-2为半圆柱槽，齿槽的直径可根据试验需要加工多种规格的尺寸。

滚子3直径应与滚子盘齿槽5-2规格对应，放置数量不限，但应为偶数且应对角摆放。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：

技术总结
涉及一种用于摩擦磨损试验的滚动摩擦副包括承力轴、上压板、滚子、紧固夹盘、滚子盘；承力轴的上端接摩擦磨损试验机的载荷施加部件，承力轴的下端接上压板；紧固夹盘的下端接摩擦磨损试验机的旋转主轴底盘，滚子盘固定在上端开口的紧固夹盘内，滚子放置在滚子盘的齿槽内；试验时，上压板的下端面压紧滚子的上端母线，摩擦磨损试验机的旋转主轴底盘驱动紧固夹盘和滚子盘自转，滚子随滚子盘圆周转动，滚子自转。还包括用于摩擦磨损试验的滚动摩擦副的试验方法。本发明填补滚动摩擦副应用于摩擦磨损试验的空白，零件结构简单，可靠性高；且能高效嵌入目前大多数的摩擦磨损试验机，嵌入方法简便易操作，属于试验用摩擦副技术领域。

技术研发人员：万珍平;陈相波;曾繁铿;陆龙生;汤勇
受保护的技术使用者：华南理工大学
技术研发日：2017.11.24
技术公布日：2018.02.27