一种球盘式摩擦磨损试验机的制作方法

本实用新型属于机械工程的摩擦学技术领域，涉及一种摩擦磨损试验机，具体涉及一种球盘式摩擦磨损试验机。

背景技术：

摩擦会产生能量的损失，使摩擦副表面得到损失，称之为磨损。磨损会使零件外表遭到破坏，降低机械设备的使用寿命，导致生产效率降低，给企业带来损失。在大多数的零件中，由于长时间磨损而不能正常工作的就占了很大的比例。经过多年的发展研究，人们已经开始在某些机械零件的设计中运用到所研究的摩擦磨损理论，但由于这个过程十分错综复杂，在机械设备的运转过程中无法避免，现在研究人员们仍然在进行更加深入的研究以控制摩擦、磨损，减少能量损失，保证生产效率。

摩擦磨损试验的意义在于在实验室重现摩擦磨损过程，通过观察，分析研究发现其摩擦磨损规律。摩擦磨损试验机就是为了模拟摩擦磨损环境而设计的，其工作条件和变量在一定的范围内是可以根据要求调节的。因此试验机要根据需要的工作环境来确定其运动形式，目前，摩擦磨损试验机模拟的环境是单一的，这样就导致了试验机的功能是单一的。

技术实现要素：

针对现有技术中的缺陷和不足，本实用新型提供了一种球盘式摩擦磨损试验机，克服现有摩擦磨损试验机的功能单一性的缺陷。

为达到上述目的，本实用新型采取如下的技术方案：

一种球盘式摩擦磨损试验机，包括摩擦球和摩擦盘，还包括传动单元，传动单元顶部固定连接有夹持单元，夹持单元夹持所述的摩擦球和摩擦盘，夹持单元沿水平方向可拆卸固定连接有调节单元；

所述的夹持单元包括摩擦盘夹持器，摩擦盘夹持器为圆柱形凹槽状，摩擦盘夹持器底部与主轴的顶部固定连接，摩擦盘夹持器的内侧壁上部加工有环形限位平台，环形限位平台上安装所述的摩擦盘，摩擦盘和环形限位平台之间安装有调整垫片，摩擦盘的一周覆盖有限位环，限位环固定在摩擦盘夹持器的侧壁顶端；所述的摩擦盘上方设有垂直于摩擦盘的摩擦球夹持器，摩擦球夹持器为管状，摩擦球夹持器的上管口内安装调节螺钉，调节螺钉下方安装有弹簧，弹簧下方设有摩擦球，摩擦球的直径大于摩擦球夹持器的下管口的直径，摩擦球固定于弹簧与摩擦球夹持器的下管口之间；

所述的调节单元包括沿水平方向设置的杠杆，杠杆的一端连接所述的摩擦球夹持器的上部，杠杆的另一端对应有压力传感器，杠杆的中部通过竖直方向的支架可旋转固定在下方的滑块上；

所述的夹持单元和调节单元安装在一个支撑箱的上方。

本实用新型还具有如下区别技术特征：

所述的传动单元包括电动机，电动机安装在所述的支撑箱内，电动机的上端连接有主轴，主轴顶部穿出支撑箱的上壁并固定连接摩擦盘夹持器。

所述的电动机通过螺钉固定在支撑箱的内部侧壁上，电动机的上端通过联轴器连接所述的主轴，主轴通过轴承座固定在支撑箱的内部侧壁上；所述的摩擦盘夹持器底部与主轴的顶部通过紧扣螺母固定连接。

所述的电动机上设置有光电开关和隔光板。

所述的调整垫片上安装有压力传感器。

所述的摩擦球夹持器的上部外壁上加工有轴向分布的多个卡槽，卡槽上可拆卸安装有U型卡片。

所述的调节单元安装在一个箱罩内，箱罩通过螺钉固定在支撑箱的上壁上，箱罩的两个相对的侧壁上均开设有贯通槽；

所述的杠杆的一端穿出箱罩的一个侧壁上的贯通槽并与摩擦球夹持器连接，杠杆的另一端与箱罩侧壁上的贯通槽之间竖向分别安装所述的压力传感器。

所述的滑块通过螺母贯穿在一个沿水平方向设置的丝杆上，丝杆的两端固定安装在一个U型安装槽的两个侧壁上，U型安装槽的底部固定在所述支撑箱的上壁上。

所述的丝杆的一端伸出U型安装槽的侧壁和箱罩的侧壁并连接一个手轮。

所述的滑块贯穿在水平方向设置的滑轨上，滑轨的方向平行于丝杆的方向。

本实用新型与现有技术相比，有益的技术效果是：

本实用新型的球盘式摩擦磨损试验机能够用于评定不同材料之间的摩擦学性能，可以用于测定金属材料和非金属材料之间的摩擦学性能，也可以测定硬质薄膜的摩擦学性能。采用本实用新型的摩擦磨损试验机结构简单、操作方便，而且节约了时间，并能够提供充分的实验数据，既可以测出摩擦系数，又可以测出摩擦力，并能观测摩擦力变化曲线。

本实用新型的试验机设计了专用的摩擦盘夹持器和摩擦球夹持器，可以夹持不同尺寸的摩擦盘和摩擦球。采用摩擦盘夹持器夹持不同材料以进行摩擦磨损试验时，在主轴的端部加工螺纹，通过螺母将摩擦盘夹持器连接在主轴上，在对一些特殊材料进行试验时，尤其是无法在其上加工孔直接固定在主轴的端部时，采用本实用新型中的摩擦盘夹持器，可将摩擦盘固定在主轴的端部，通过摩擦盘夹持器来限制摩擦盘的位置，在摩擦盘和环形限位平台之间安装调整垫片，可以夹紧不同厚度、不同尺寸及不同形状的摩擦盘，在摩擦盘上用一个限位环来限制摩擦盘的位置，用以夹紧不同尺寸的摩擦盘。

将摩擦球放入摩擦球夹持器中，摩擦球夹持器的上部外壁上加工有轴向分布的多个卡槽，卡槽上可拆卸安装有U型卡片，通过U型卡片来调节摩擦球夹持器的位置，在夹持器中间加入弹簧，旋入调节螺钉，调节调节螺钉来对摩擦球施加正压力N，当摩擦球受到摩擦力后会带动杠杆绕着支架转动，由于压力传感器的阻挡，杠杆并不能转动，此时压力传感器受压，因为杠杆的两力臂相等，所以压力传感器所受到的压力等于摩擦球和摩擦盘之间产生的摩擦力F，传感器将信号送入到计算机，就可以通过μ＝F/N测得摩擦系数μ。

本实用新型的调节单元的杠杆的中部通过竖直方向的支架可旋转固定在下方的滑块上，通过调节手轮调节摩擦球和摩擦盘的旋转半径。

本实用新型的球盘式摩擦磨损试验机通过巧妙的结构设计，采用了压力传感器来测定摩擦力的大小和电动机的转速，使实验结果更加的准确。通过计算机软件的应用可以得到正压力和摩擦系数的曲线，电动机转速和摩擦系数的曲线，更好的反应了不同材料之间的摩擦学性能，在进行摩擦磨损试验时更加的便利，操作更加的简单，实验效果更好。

附图说明

图1为本实用新型的内部结构示意图；

图2为本实用新型的俯视图；

图3为本实用新型图1的A-A剖面图；

图4为本实用新型的左视图；

图5为本实用新型的右视图；

图6为本实用新型的夹持单元的结构示意图；

图中各标号表示为：1-摩擦球，2-摩擦盘，3-传动单元，4-夹持单元，5-调节单元，6-支撑箱，7-箱罩；

(3-1)-电动机，(3-1-1)-螺钉，(3-1-2)-联轴器，(3-2)-主轴，(3-2-1)-轴承座，(3-3)-光电开关，(3-4)-隔光板；

(4-1)-摩擦盘夹持器，(4-2)-调整垫片，(4-2-1)-压力传感器，(4-3)-限位环，(4-4)-摩擦球夹持器，(4-4-1)-U型卡片，(4-5)-调节螺钉，(4-6)-弹簧；

(5-1)-杠杆，(5-2)-压力传感器，(5-3)-支架，(5-4)-滑块，(5-5)-丝杆，(5-6)-U型安装槽，(5-7)-手轮，(5-8)-滑轨；

(7-1)-螺钉，(7-2)-贯通槽。

以下结合说明书附图和具体实施方式对本实用新型做具体说明。

具体实施方式

如图1和图6所示，一种球盘式摩擦磨损试验机，包括摩擦球1和摩擦盘2，还包括传动单元3，传动单元3顶部固定连接有夹持单元4，夹持单元4夹持摩擦球1和摩擦盘2，夹持单元4沿水平方向可拆卸固定连接有调节单元5；夹持单元4包括摩擦盘夹持器4-1，摩擦盘夹持器4-1为圆柱形凹槽状，摩擦盘夹持器4-1底部与传动单元3的顶部固定连接，摩擦盘夹持器4-1的内侧壁上部加工有环形限位平台，环形限位平台上安装摩擦盘2，摩擦盘2和环形限位平台之间安装有调整垫片4-2，摩擦盘2的一周覆盖有限位环4-3，限位环4-3固定在摩擦盘夹持器4-1的侧壁顶端，通过摩擦盘夹持器4-1来限制摩擦盘2的位置，在摩擦盘2和环形限位平台之间安装调整垫片4-2，可以夹紧不同厚度、不同尺寸及不同形状的摩擦盘2，在摩擦盘2上用一个限位环4-3来限制摩擦盘2的位置，用以夹紧不同尺寸的摩擦盘2。摩擦盘2上方设有垂直于摩擦盘2的摩擦球夹持器4-4，摩擦球夹持器4-4为管状，摩擦球夹持器4-4的上管口内安装调节螺钉4-5，调节调节螺钉4-5来对摩擦球1施加正压力N，调节螺钉4-5下方安装有弹簧4-6，弹簧4-6下方设有摩擦球1，摩擦球1的直径大于摩擦球夹持器4-4的下管口的直径，摩擦球1固定于弹簧4-6与摩擦球夹持器4-4的下管口之间。

调节单元5包括沿水平方向设置的杠杆5-1，杠杆5-1的一端连接摩擦球夹持器4-4的上部，杠杆5-1的另一端对应有压力传感器5-2，杠杆5-1的两力臂相等，杠杆5-1的中部通过竖直方向的支架5-3可旋转固定在下方的滑块5-4上。夹持单元4和调节单元5安装在一个支撑箱6的上方。传动单元3包括电动机3-1，电动机3-1安装在支撑箱6内，电动机3-1的上端连接有主轴3-2，主轴3-2顶部穿出支撑箱6的上壁并固定连接摩擦盘夹持器4-1。

遵从上述技术方案，以下给出本实用新型的具体实施例，需要说明的是本实用新型并不局限于以下具体实施例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本实用新型的保护范围。下面结合实施例对本实用新型做进一步详细说明。

实施例1：

如图1至6所示，一种球盘式摩擦磨损试验机，包括摩擦球1和摩擦盘2，还包括传动单元3，传动单元3顶部固定连接有夹持单元4，夹持单元4夹持摩擦球1和摩擦盘2，夹持单元4沿水平方向可拆卸固定连接有调节单元5；夹持单元4包括摩擦盘夹持器4-1，摩擦盘夹持器4-1为圆柱形凹槽状，摩擦盘夹持器4-1底部与传动单元3的顶部固定连接，摩擦盘夹持器4-1的内侧壁上部加工有环形限位平台，环形限位平台上安装摩擦盘2，摩擦盘2和环形限位平台之间安装有调整垫片4-2，摩擦盘2的一周覆盖有限位环4-3，限位环4-3固定在摩擦盘夹持器4-1的侧壁顶端；摩擦盘2上方设有垂直于摩擦盘2的摩擦球夹持器4-4，摩擦球夹持器4-4为管状，摩擦球夹持器4-4的上管口内安装调节螺钉4-5，调节螺钉4-5下方安装有弹簧4-6，弹簧4-6下方设有摩擦球1，摩擦球1的直径大于摩擦球夹持器4-4的下管口的直径，摩擦球1固定于弹簧4-6与摩擦球夹持器4-4的下管口之间；调节单元5包括沿水平方向设置的杠杆5-1，杠杆5-1的一端连接摩擦球夹持器4-4的上部，杠杆5-1的另一端对应有压力传感器5-2，杠杆5-1的中部通过竖直方向的支架5-3可旋转固定在下方的滑块5-4上；夹持单元4和调节单元5安装在一个支撑箱6的上方。

传动单元3包括电动机3-1，电动机3-1安装在支撑箱6内，电动机3-1的上端连接有主轴3-2，主轴3-2顶部穿出支撑箱6的上壁并固定连接摩擦盘夹持器4-1。电动机3-1上设置有光电开关和隔光板，光电开关和隔光板的作用是将电动机3-1的转动信号传送到计算机以便记录。

具体的，电动机3-1通过螺钉3-1-1固定在支撑箱6的内部侧壁上，电动机3-1的上端通过联轴器3-1-2连接主轴3-2，主轴3-2通过轴承座3-2-1固定在支撑箱6的内部侧壁上，来支撑主轴3-2的转动；在主轴3-2的端部加工出螺纹，摩擦盘夹持器4-1底部与主轴3-2的顶部通过紧扣螺母固定连接。本实施例中采用的电动机3-1为三相异步电机，其坚固耐用、维修方便、经济，所以采用三相异步电动机作为此试验机的动力装置。本实施例中，在调整垫片4-2上安装有压力传感器4-2-1，在调整垫片4-2的上面安装压力传感器4-2-1以测量正压力。

实施例2：

本实施例在实施例1的基础上，在摩擦球夹持器4-4的上部外壁上加工有轴向分布的多个卡槽，卡槽上可拆卸安装有U型卡片4-4-1。通过将U型卡片4-4-1插入不同高度的卡槽内来调节摩擦球夹持器4-4的位置。

实施例3：

本实施例在实施例1的基础上，将调节单元5安装在一个箱罩7内，箱罩7通过螺钉7-1固定在支撑箱6的上壁上，箱罩7的两个相对的侧壁上均开设有贯通槽7-2，杠杆5-1的一端穿出箱罩7的一个侧壁上的贯通槽7-2并与摩擦球夹持器4-4连接，杠杆5-1的另一端与箱罩7侧壁上的贯通槽7-2之间竖向分别安装压力传感器5-2，在杠杆两侧分别安装压力传感器5-2可以适应摩擦盘2的不同方向旋转带来的不同方向的摩擦力，当摩擦球1受到摩擦力后会带动杠杆5-1绕着支架5-3在水平方向转动，由于压力传感器5-2的阻挡，杠杆5-1并不能转动，此时压力传感器5-2受压，因为杠杆5-1的两力臂相等，所以压力传感器5-2所受到的压力等于摩擦球1和摩擦盘2之间产生的摩擦力F，压力传感器5-2将信号送入到计算机，就可以通过μ＝F/N测得摩擦系数μ。

将滑块5-4通过螺母贯穿在一个沿水平方向设置的丝杆5-5上，丝杆5-5的两端固定安装在一个U型安装槽5-6的两个侧壁上，U型安装槽5-6的底部固定在支撑箱6的上壁上，丝杆5-5的一端伸出U型安装槽5-6的侧壁和箱罩7的侧壁并连接一个手轮5-7。当调节手轮5-7时，丝杆5-5带动滑块5-4移动，从而使固定在滑块5-4上的杠杆5-1移动，杠杆5-1移动的同时带动摩擦球夹持器4-4移动，达到调节摩擦球1和摩擦盘2的旋转半径的目的。

将滑块5-4贯穿在水平方向设置的滑轨5-8上，滑轨5-8的方向平行于丝杆5-5的方向，从而使滑块5-4在丝杆5-5的带动下，在滑轨5-8上平稳的移动。

本实用新型在使用时：

(1)开启压力传感器4-2-1、压力传感器5-2、光电开关和电脑。在进行摩擦磨损试验之前，将准备好的摩擦盘2放到摩擦盘夹持器4-1内的调整垫片4-2上，然后把限位环4-3放在摩擦盘2上，用扳手拧紧螺钉紧固限位环4-3以夹紧摩擦盘2。

(2)将摩擦球1放进摩擦球夹持器4-4，调节弹簧4-6以夹紧摩擦球1，然后安装到杠杆5-1上，调节U型卡片4-4-1来调整摩擦球夹持器4-4的位置，调节调节螺钉4-5对摩擦球1施加正压力N。然后开启电机开关，电动机3-1轴通过联轴器3-1-2和主轴3-2相连，从而带动摩擦盘2转动。当摩擦球1和摩擦盘2接触受到摩擦力后会带动杠杆5-1绕着支架5-3转动。由于压力传感器5-2阻挡，杠杆5-1并不能转动，此时压力传感器5-2受压，因为杠杆5-1的两力臂相等，所以压力传感器5-2所受到的压力等于摩擦球1和摩擦盘2之间产生的摩擦力F，将信号送入到计算机，就可以通过μ＝F/N测得摩擦系数μ。

(3)在试验机的工作过程中，可以通过调节调节螺钉4-5调整正压力的大小。由于转速对于试验也会有一定的影响，在试验时调节电动机3-1的转速，光电开关将电动机3-1的转动信号传送到计算机并记录。从而得到正压力和摩擦系数的曲线、电动机转速和摩擦系数的曲线以评定不同材料之间的摩擦学性能。