一种湿度可控的高温高速销盘摩擦试验机的制作方法

本实用新型公开了一种湿度可控的高温高速销盘摩擦试验机，特别适用于研究富水工作环境下的摩擦学系统的安全性和服役寿命，尤其适用于研究高湿度环境下摩擦副的磨损机理，评价摩擦学系统受环境相对湿度影响而产生的润滑失效等问题。

背景技术：

随着科技的进步，特殊工况下的材料摩擦学问题逐渐成为制约航空航天、军事装备以及高铁装备等许多重要领域发展的关键技术问题。其中，特殊环境气氛下的极端工况摩擦学问题是摩擦学、材料学、物理化学等多学科交叉的前沿研究内容。相对湿度作为特殊环境气氛的其中一个重要参数，会对材料的摩擦、磨损和润滑性能产生直接影响，进而影响到机械零部件的可靠性、稳定性以及寿命。很多机械都会受到工作环境里面的相对湿度的影响。典型的例子有工作在富水环境里面的海上风力发电机和轮船。在风力发电机和轮船复杂的工作系统中，滚动轴承及其润滑系统是一个非常重要的子系统。

为了能够对材料在富水环境下的高温摩擦磨损特性进行一般性研究，本实用新型公开了一种湿度可控的高温销盘式磨损试验机，该试验机能在控制环境相对湿度在10-90%RH以及温度在1000 ℃范围内对各种金属材料的摩擦磨损特征进行试验研究，是富水环境下磨擦学研究的基础工具。

技术实现要素：

本实用新型公开了一种湿度可控的高温高速销盘摩擦试验机，特别适用于研究富水工作环境下的摩擦学系统的安全性和服役寿命，尤其适用于研究高湿度环境下摩擦副的磨损机理，评价摩擦学系统受环境相对湿度影响而产生的润滑失效等问题。

为了达到以上目的，本实用新型是采取如下技术方案予以实现的：

一种湿度可控的高温高速销盘摩擦试验机，其特征在于：该试验机设有主传动系统、加载系统、摩擦盘夹持器、加热装置、加湿器、数控进给装置、数据采控系统。摩擦盘夹持器上安装有摩擦盘试样，摩擦销试样通过横梁与丝杠与数控进给装置连接，摩擦盘试样与摩擦销试样相对设置，构成一对摩擦副，在摩擦盘试样与摩擦销试样旁侧设有加热装置；数据采控系统的输入端连接测试系统，数据采控系统的输出端连接计算机。

优选方案，主传动系统包括三相异步电机，电机功率输出后经同步带和带轮传输至主轴，主轴通过轴承支架固定，主轴上带有转速传感器（霍尔传感器），对主轴转速进行实时监控，并将数据传输至数据采控系统。

优选方案，主轴与摩擦盘夹持器相连，采用螺纹副将摩擦盘夹持器固定在主轴上，摩擦盘下加有一垫片，直径大小和摩擦盘相当，垫片厚度可调，用于夹紧不同厚度的摩擦盘，摩擦盘上方有一个盘盖进行定位，并用螺栓紧固夹紧。

优选方案，摩擦盘夹持器位于加热装置中，加热装置含有加热炉以及石棉隔热层，加热炉外凃有耐高温纳米涂层对加热炉进行隔热，加热炉和主轴箱之间采用石棉隔热层来保护主轴箱不会受加热装置影响。

优选方案，加湿器连接有一胶管，所述胶管伸入摩擦试验腔内中上部，加湿器产生的湿空气通过胶管进入摩擦学试验腔，摩擦学试验腔内壁旁设有湿度传感器，通过传感器的实时湿度测量数据来控制加湿器的工作时间。

优选方案，摩擦盘在测试过程中与摩擦球进行摩擦，摩擦销上配有不同内径的夹具，可用来夹持不同直径的测试球，夹持器中间为中空结构，后面有螺纹，将测试球从夹具的后端放入并应用配套的零件旋紧即可，同时在夹具中心加入微型弹簧以保证测试球始终保持被夹紧状态。

优选方案，摩擦销在主轴径向和轴向的位移通过数控进给机构系统控制，数控进给系统包含有：步进电机、编码器、丝杠、导杆支架、滑动支架、立柱以及横梁。通过步进电机和编码器带动底座支架上的丝杠旋转，通过导杆支架和滑动支架带动立柱和横梁一起水平运动，来控制摩擦销的沿摩擦盘的径向进给；通过调节摩擦销端盖位置来控制摩擦销沿摩擦盘的轴向进给。

优选方案，摩擦销与加载系统相接触，加载系统采用伺服控制连续加载，加载系统与数据采控系统相连，数据采控系统实时监控加载情况。

优选方案，数据采控系统输入端与数控进给装置、加载系统、加热装置连接，数据采控系统的输出端连接计算机，数据采控系统用来接收数控进给装置、加载系统、加热装置、加湿器的输出数据以及向其发送计算机发出的程序指令。

本实用新型公开了一种湿度可控的高温高速销盘摩擦试验机，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点：本实用新型可评价材料在高速高温下的摩擦磨损性能，本实用新型中摩擦销上配有不同内径的夹具，可根据不同要求来测试不同直径的测试球，具有较强的兼容性，为研究高速切削的新型刀具材料的服役工况，评价刀具本身及涂层材料在高速高温下的摩擦学性能提供平台，成本低，易于操作。

附图说明

图1为本实用新型装置的结构示意图；

图2为本实用新型装置的控制示意图；

图3为本实用新型装置装配图；

图4为本实用新型装置中数控进给装置动力传输部分零件图；

图3、图4中的标记说明：1-三相异步电机；2-同步带带轮；3-主轴；4-转速传感器；5-摩擦盘垫片；6-盘盖；7-开槽盘头螺钉；8-加热炉；9-石棉隔热层；10-摩擦盘；11-摩擦球；12-步进电机；13-丝杠；14-导杆支架；15-滑动支架；16-微型弹簧；17-摩擦销端盖；18-立柱；19-横梁；20-摩擦销；21-轴承支架；22-伺服电机；23-螺母；24-螺栓；25-加湿器；26-湿度传感器；I-主传动系统；II-加载系统；III-摩擦盘夹持器；IV-数控进给装置；V-加热装置。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面结合附图和具体实施例，对本实用新型进行更详细的说明。本说明书及其附图中给出了本实用新型的较佳的实施例，但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本说明书所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容的理解更加透彻全面。在图中，结构相似的单元是以相同标号表示。

本实用新型的一个优选实施例是：参照图1、图2、图3、图4，一种湿度可控的高温高速销盘摩擦试验机，包括主传动系统I、加载系统II、摩擦盘夹持器III、加热装置、数控进给装置IV、数据采控系统。摩擦盘夹持器上安装有摩擦盘试样10，摩擦销试样20通过横梁19与丝杠13与数控进给装置IV连接，摩擦盘试样与摩擦销试样相对设置，构成一对摩擦副，在摩擦盘试样与摩擦销试样旁侧设有加热装置V；数据采控系统的输入端连接测试系统，数据采控系统的输出端连接计算机。

主传动系统I包括三相异步电机1，电机功率输出后经同步带和带轮2传输至主轴3，主轴通过轴承支架21固定，主轴上带有霍尔传感器4，对主轴转速进行实时监控，并将数据传输至数据采控系统。

主轴3与摩擦盘夹持器III相连，采用螺纹副将摩擦盘夹持器固定在主轴上，摩擦盘下加有一垫片5，直径大小和摩擦盘相当，垫片厚度可调，用于夹紧不同厚度的摩擦盘，摩擦盘上方有一个盘盖6进行定位，并用螺栓7紧固。

摩擦盘夹持器III位于加热装置V中，加热装置V含有加热炉8以及石棉隔热层9，加热炉外凃有耐高温纳米涂层对加热炉进行隔热，加热炉和主轴箱之间采用石棉隔热层来保护主轴箱不会受加热装置影响。

加湿器25连接有一胶管，所述胶管伸入摩擦试验腔内中上部，加湿器25产生的湿空气通过胶管进入摩擦学试验腔，摩擦学试验腔内壁旁设有湿度传感器26，通过传感器26的实时湿度测量数据来控制加湿器25的工作时间。

摩擦盘10在测试过程中与摩擦球11进行摩擦，摩擦销20上配有不同内径的夹具，可用来夹持不同直径的测试球，夹持器中间为中空结构，后面有螺纹，将测试球从夹具的后端放入并应用配套的零件旋紧即可，同时在夹具中心加入微型弹簧16以保证测试球始终保持被夹紧状态。

摩擦销20在主轴3径向和轴向的位移通过数控进给机构IV控制，数控进给系统包含有：步进电机12、编码器、丝杠13、导杆支架14、滑动支架15、立柱18以及横梁19。参照图4，步进电机12输出功率后，经过螺栓24和螺母23传递至丝杠13，形成丝杠螺母副传输功率，并通过导杆支架13和滑动支架14带动立柱18和横梁19一起水平运动，来控制摩擦销的沿摩擦盘的径向进给；通过调节摩擦销端盖17位置来控制摩擦销沿摩擦盘的轴向进给。

摩擦销20与加载系统II相接触，加载系统II采用伺服电机22连续加载，加载系统与数据采控系统相连，数据采控系统实时监控加载情况。

数据采控系统输入端与数控进给装置IV、加载系统II、加热装置V连接，数据采控系统的输出端连接计算机，数据采控系统用来接收数控进给装置IV、加载系统II、加热装置以及湿度传感器26的输出数据以及向其发送计算机发出的程序指令。

本实用新型公开了一种湿度可控的高温高速销盘摩擦试验机，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点：本实用新型可评价材料在高速高温以及不同环境相对湿度条件下的摩擦磨损性能，特别适用于研究富水工作环境下的摩擦学系统的安全性和服役寿命，为评价摩擦学系统受环境相对湿度影响而产生的润滑失效等问题提供平台，成本低，易于操作。需要说明的是，上述各技术特征继续相互组合，形成未在上面列举的各种实施例，均视为本实用新型说明书记载的范围；并且，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。