多头平面往复式摩擦磨损试验机的制作方法

本发明涉及试验设备技术领域，具体涉及一种多头平面往复式摩擦磨损试验机。

背景技术：

试样的摩擦磨损试验是通过针对工件或制备试样的实际面对摩擦的部位进行加速的摩擦磨损测试，以便在短时间内测试其摩擦系数和磨损率曲线，这对试样的应用研究起到较为关键的作用。摩擦磨损试验在实际操作时，将待测试的两块试样放置在试验机上，并且两块试样的待测试面贴合，利用加压设备实施对其中一块试样进行加压，并且来回拉动试样，从而实现两个试样的来回摩擦，在设定的时间以及设定的压力下，记录试样摩擦系数与磨损量，从而来判断试样的摩擦学性能。对于超高耐磨材料的测试，传统试验台测试一个样品需要数天甚至数月的时间才能完成一个样品的测试。

同时，传统的摩擦磨损试验机在对两块试样施加压力时，很容易导致试样出现偏斜，两块试样的贴合面无法确保为一个平面，甚至两个试样的接触面为一条线，因此这也严重降低了摩擦试验的数据准确度。

此外，传统的摩擦磨损试验机中所用的式样体积大，不利于使用显微镜观察摩擦表面微观形貌，所以很难对摩擦面进行后续分析。

技术实现要素：

本发明的目的是：提供一种能够提高实验效率的多头平面往复式摩擦磨损试验机，可有效保证两待测试试样贴合面始终为同一平面，确保摩擦试验的数据准确度。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

多头平面往复式摩擦磨损试验机，包括工作台，所述工作台上设置有固定下待测试样的下夹具，所述工作台上方设置有活动横梁，所述活动横梁上设置有用于夹持上待测试样的上夹具，螺旋副调节机构调节所述活动横梁上下移动且使得上夹具与下夹具靠近或远离，所述活动横梁上水平悬伸设置有弹性板，所述弹性板板面水平布置，所述上夹具固定在弹性板的悬伸端，所述上夹具的上端设置有施压头，施压头竖直方向往复移动且与上夹具内的上待测试样抵靠或分离，所述下夹具上设置有三向力传感器用于检测施压头的施加压力，所述下夹具、上夹具以及施压头平行间隔设置多组，所述下夹具与驱动机构连接，驱动机构驱动下夹具水平方向往复移动。

本发明还存在下列技术特征：

所述弹性板为金属薄板且位于活动横梁上设置有两个，所述两个弹性板上下方向间隔布置，所述两个弹性板、活动横梁以及上夹具之间围合成矩形。

所述下夹具以及上夹具平行间隔设置多组，所述三向力传感器位于工作台上的其中一个下夹具上设置，所述工作台上方设置有横梁，所述横梁上设置有多个气缸，所述气缸的活塞杆竖直且下端与施压头同轴放置，工作台的旁侧还设置有气泵，所述气泵上设置有泵气主管，所述泵气主管上设置有多个泵气支管，所述每根泵气支管上设置有单独阀门，所述泵气支管与气缸的活塞一端腔室连通，所述气缸的活塞另一端腔室与出气支管连通，所述每根出气支管上设置有单独阀门。

所述上夹具包括与弹性板板端连接的块体，所述块体上设置有卡箍，所述卡箍的环形开口面水平，所述卡箍内设置有用于固定上待测试样的夹持体。

所述夹持体包括第一、第二瓣体，所述第一瓣体的边缘设置有缺口与卡箍内设置有卡接柱构成卡接配合，所述卡接柱的长度方向与卡箍的环芯平行，所述第二瓣体的外缘设置有两沉头孔，所述两沉头孔内设置有螺钉与第一瓣体固定，所述第一瓣体与第二瓣体的结合处分别设置有第一卡口及第二卡口，所述第一卡口及第二卡口构成夹持上待测试样的通道。

所述下夹具上设置有固定孔，所述下待测试样为板状且通过螺钉固定在固定孔处。

所述下夹具固定在滑块上，所述滑块与导轨构成水平方向的滑动副配合，所述驱动机构包括电机，所述电机水平布置且通过联轴器与丝杠连接，所述丝杠与丝杠螺母连接构成螺旋副，所述丝杠螺母与滑块连接。

与已有技术相比，本发明的有益效果体现在：将下待测试样固定在下夹具上，将上待测试样固定在上夹具上，通过调节机构调节活动横梁下降并且使得上夹具与下夹具靠近，从而使得上待测试样与下待测试样贴合，启动气缸使施压头下降，并且与上待测试样抵靠，从而实现对上待测试样进行施压，启动驱动机构，从而实现下待测试样与上待测试样相对滑动，上述的上夹具固定在弹性板板端，施压头向上待测试样抵靠时，能够始终确保上待测试样保持垂直，进而可使得上待测试样与下待测试样的摩擦面始终为一个平面，进而保证摩擦面接触压力恒定，确保摩擦试验的数据准确度。

附图说明

图1是多头平面往复式摩擦磨损试验机的结构示意图；

图2是多头平面往复式摩擦磨损试验机另一视角的结构示意图；

图3是弹性板与上夹具的结构示意图；

图4是上夹具移出夹持体的结构示意图；

图5是第一瓣体的结构示意图；

图6是第二瓣体的结构示意图。

具体实施方式

结合图1至图6，对本发明作进一步地说明：

多头平面往复式摩擦磨损试验机，包括工作台10，所述工作台10上设置有固定下待测试样的下夹具20，所述工作台10上方设置有活动横梁40，所述活动横梁40上设置有用于夹持上待测试样的上夹具50，调节机构调节所述活动横梁40上下移动且使得上夹具50与下夹具20靠近或远离，所述活动横梁40上水平悬伸并设置有弹性板30，所述弹性板30板面水平布置，所述上夹具50固定在弹性板30的悬伸端，所述上夹具50的上端设置有施压头70，施压头70竖直方向往复移动且与上夹具50内的上待测试样抵靠或分离，所述下夹具20上设置有三向力传感器80用于检测施压头70的施加压力，所述下夹具20与驱动机构连接，驱动机构驱动下夹具20水平方向往复移动；

结合图1、图2及图3所示，将下待测试样固定在下夹具20上，将上待测试样固定在上夹具50上，通过调节机构调节活动横梁40下降并且使得上夹具50与下夹具20靠近，从而使得上待测试样与下待测试样贴合，启动施压头70下降，并且与上待测试样抵靠，从而实现对上待测试样进行施压，启动驱动机构，从而实现下待测试样与上待测试样相对滑动，上述的上夹具50固定在弹性板30板端，施压头70向上待测试样抵靠时，能够始终确保上待测试样保持垂直，进而可使得上待测试样与下待测试样的摩擦面始终为一个平面，进而保证摩擦面接触压力恒定，确保摩擦试验的数据准确度；

该多头平面往复式摩擦磨损试验机能够对于超高耐磨材料的摩擦磨损测试(k<10^-8mm³/nm)，传统的试验台需要数天甚至数月的时间才能完成一个样品的测试，本发明可大幅度提高了实验效率，同时不影响实验精度，此外，采用6x6mm上试样，便于控制接触压力和摩擦面后续分析。

作为本发明的优选方案，所述弹性板30为金属薄板且位于活动横梁40上设置有两个，所述两个弹性板30上下方向间隔布置，所述两个弹性板30、活动横梁40以及上夹具50之间围合成矩形；

两个弹性板30形成的平行四边形结构在受到施压头70的压力时，两个弹性板30产生的形变可起到过载保护的作用，避免压力突然过大而损坏上夹具50。

进一步地，结合图1所示，所述下夹具20以及上夹具50平行间隔设置多组，所述三向力传感器80位于工作台10上的其中一个下夹具20上设置，所述工作台10上方设置有横梁11，所述横梁11上设置有多个气缸12，所述气缸12的活塞杆竖直且下端与施压头70同轴连接，工作台10的旁侧还设置有气泵，所述气泵上设置有泵气主管，所述泵气主管上设置有多个泵气支管，所述每个泵气支管上设置有阀门，所述泵气支管与气缸12的活塞一端腔室连通，所述气缸12的活塞另一端腔室与泵气支管连通，所述每个泵气支管上设置有阀门；通过阀门的开关数目，可以自由控制每次进行试验的试样数。

上述的多组下夹具20以及上夹具50，可一次测试多个，并且通过设置一个三向力传感器80即可测量气缸12施加给施压头70的压力，并且通过三向力传感器80即可通过计算机得出压力与摩擦数据的曲线，上述的多个气缸12通过一个气泵，并且一个气泵通过泵气主管出气，泵气主管上设置有多个泵气支管，所述泵气支管上设置有阀门，从而可确保施加给各个气缸12的压力一致性，进而确保多组待测试样的数据一致性，这样同时进行5个样品的摩擦磨损实验，大幅提高实验效率。

为确保对上试样夹持的稳固，结合图3所示，所述上夹具50包括与弹性板30板端连接的块体51，所述块体51上设置有卡箍52，所述卡箍52的环形开口面水平，所述卡箍52内设置有用于固定上待测试样的夹持体53；

上述的夹持体53通过卡箍52固定在弹性板30的板端，从而避免上待测试样出现偏斜现象，保证摩擦面接触压力恒定，进而确保测试数据的准确度。

为实现对上试样的夹持固定，结合图5和图6所示，所述夹持体53包括第一、第二瓣体531、532，所述第一瓣体531的边缘设置有缺口5311与卡箍52内设置有卡接柱521构成卡接配合，所述卡接柱521的长度方向与卡箍52的环芯平行，所述第二瓣体532的外缘设置有两沉头孔5321，所述两沉头孔5321内设置有螺钉与第一瓣体531固定，所述第一瓣体531与第二瓣体532的结合处分别设置有第一卡口5312及第二卡口5322，所述第一卡口5312及第二卡口5322构成夹持上待测试样的通道；

上述的卡箍52为开口环状，第一、第二瓣体531、532将上待测试样固定夹紧后卡置在卡箍52的开口内，并且在卡箍52的开口处旋拧锁紧螺栓，从而确保对上试样固定的稳固，避免上试样在施压头70的压力作用下出现偏斜，进而确保与下待测试样始终为面接触。采用6x6mm上试样，便于控制接触压力和摩擦面后续分析。

为实现下待测试样的固定，所述下夹具20上设置有固定孔21，所述下待测试样为板状且通过螺钉固定在固定孔21处。

所述下夹具20固定在滑块60上，所述滑块60与导轨10构成水平方向的滑动副配合，所述驱动机构包括电机90，所述电机90水平布置且通过联轴器与丝杠连接，所述丝杠与丝杠螺母连接，所述丝杠螺母与滑块60连接。

上述的调节机构为螺旋副机构调节，活动横梁40的上下移动可采用丝杆螺母机构，操作人员通过受通操作丝杆一端的手轮，从而使得活动横梁40上下移动，进而实现上夹具50与下夹具20靠近或远离。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。