一种多功能销盘式磨损模拟实验装置的制作方法

本发明属于摩擦磨损测试的技术领域，具体涉及一种多功能销盘式磨损模拟实验装置。

背景技术：

目前市面存在的销盘式摩擦磨损实验机存在功能单一的缺陷，一般结构的销盘式摩擦磨损实验机每次只能进行一组对磨实验，而在研究温度、转速、压力对试样摩擦性能影响时往往需要做大量的实验，这样的实验装置实验效率低，会花费较多的时间。

因此需要研制一种能够同时进行多组对磨实验且不相互影响，既可进行同一温度相同转速下的重复验证实验，也可进行同一温度下不同转速的对比实验。也可进行同一温度下不同加载载荷的对比实验、同样环境下不同材料对比实验。能减少实验误差，更好地表征材料的摩擦磨损性能。

同时对温腔进行设计，实现实验空间温度可调，不仅能够模拟高温，还能进行较低温度环境下的销盘摩擦磨损实验。

技术实现要素：

本发明的目的在于：提供一种能够同时进行多组对磨实验且相互不影响，并且转速、接触压力、工作温度可以调节的多功能销盘式磨损模拟试样装置，从而更好地模拟零件摩擦时的环境条件，提高实验数据的可靠性和实验效率，缩短实验时间。

本发明采用的技术方案如下：

一种多功能销盘式磨损模拟实验装置，包括机架，机架从上到下依次设有丝杠滑块升降加载系统、多个对磨组件、温腔组件、主轴旋转系统，多个对磨组件设在温腔组件内。

机架包括从上到下依次设置的机架上盖板、机架下盖板、机架支柱、机架底板，机架上盖板与机架下盖板之间设有温腔组件。

机架上盖板上设有方孔，方孔处设有透明盖板，透明盖板上设有用于实时监控温腔组件环境温度的温度传感器。

丝杠滑块升降加载系统包括多个且均匀分布在机架上盖板上的安装底板，安装底板上滑动设有滑板，安装底板内固定设有与滑板连接的滚珠丝杠，滚珠丝杠上穿设有防止滑块过度移动的防撞装置，滑板上依次设有三维力传感器、加载装置，机架上盖板上设有用于驱动滚珠丝杠的丝杠伺服电机。

防撞装置包括设在安装底板上的防撞块，防撞块内穿设有滚珠丝杠，防撞块靠近丝杠的一侧设有橡胶块。

加载装置包括与三维力传感器固定连接的金属板，金属板上固定设有直线轴承，且直线轴承内设有依次穿过透明盖板、机架上盖板的er延长杆，金属板上设有用于er延长杆定位的定位销，er延长杆向下延伸的一端设有对磨组件，且er延长杆上缠设有加载弹簧。

对磨组件包括通过锁紧螺帽与er弹簧夹头固定夹持在er延长杆上的模具销，且下方依次设有摩擦盘组件、主轴旋转系统。

摩擦盘组件包括设有放置槽的托盘，托盘的放置槽内设有可拆卸连接的摩擦盘，托盘内可拆卸连接有主轴旋转系统。

主轴旋转系统包括多个且均匀分布在机架底板上的主轴伺服电机，主轴伺服电机上从下到上依次设有联轴器一、转速扭矩传感器、联轴器二、主轴，主轴与托盘可拆卸连接。

温腔组件包括从上到下依次设置的腔体上盖板、腔体外壳、腔体下盖板，腔体外壳的壳壁上缠设有铜管，且腔体上盖板、腔体外壳、腔体下盖板、铜管构成保温箱腔。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、本发明中，使用者可通过主轴旋转系统分别驱动多个对磨组件中的一个或多个，还能通过丝杠滑块升降加载系统分别驱动多个对磨组件中的一个或多个下行，还能通过温腔组件来调整温度，因此本发明能在转速、接触压力不同且温度相同的情况下同时进行多组对磨实验且相互不影响，从而更好地模拟零件摩擦时的环境条件，提高实验数据的可靠性和实验效率，缩短实验时间。

2、本发明既可进行同一温度相同转速下的重复验证实验；也可进行同一温度下不同转速的对比实验；也可进行同一温度下不同加载载荷的实验对比，因而能减少实验误差，更好地表征材料的摩擦磨损性能。

3、本发明中，因多组对磨组件的转速、接触压力、工作温度可以调节，从而更好地模拟零件摩擦时的环境条件，提高实验数据的可靠性和实验效率，缩短实验时间。

4、本发明中，使用者可利用铜管进行热传导或热对流，以此与腔内气体进行热量的交换，还可在铜管中输入制冷剂，使得热空气与冷气混合，从而达到了维持腔内气体稳定的目的。

5、本发明中，防撞块可防止滑板过度移动，同时防撞块上的橡胶块可以缓解滑板到达上下端时对防撞块的冲击。

6、本发明中，可拆卸连接的摩擦盘便于使用者及时更换及安装。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的加载装置及摩擦盘的结构示意图；

图3是图2的剖视简图；

图4是图3中a的局部放大图；

图5是主轴旋转系统的结构示意图；

图6是滚珠丝杆与安装板的连接示意图；

图7是图6剖视简图；

图8是保温腔组件的结构示意图；

图9是托体的结构示意图；

图10是图9的左视图；

图11是摩擦盘的结构示意图；

图12是机架上盖板与透明盖板的连接示意图；

图13是机架上盖板的结构示意图；

图中标记：1机架上盖板，11透明盖板，111容置孔，12温度传感器，13方孔，2安装底板，21滑板，22滚珠丝杠，23防撞装置，231防撞块，232橡胶块，24三维力传感器，25加载装置，251金属板，2511定位销，252直线轴承，253er延长杆，254加载弹簧，26波纹管联轴器，27丝杠伺服电机，28导轨，29导轨滑块，3机架下盖板，4温腔组件，41腔体上盖板，42腔体外壳，43腔体下盖板，44铜管，5对磨组件，51锁紧螺帽，52er弹簧夹头，53模具销，54摩擦盘组件，541托盘，5411环形盖板，5412托体，5413凹槽，5414止动块，5415放置槽，5416螺纹槽，542摩擦盘，5421卡口，6机架支柱，7主轴伺服电机，71联轴器一，72转速扭矩传感器，73联轴器二，74主轴，8机架底板。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

一种多功能销盘式磨损模拟实验装置，包括机架，机架从上到下依次设有丝杠滑块升降加载系统、多个对磨组件5、温腔组件4、主轴旋转系统，多个对磨组件5设在温腔组件4内。

机架包括从上到下依次设置的机架上盖板1、机架下盖板3、机架支柱6、机架底板8，机架上盖板1与机架下盖板3之间设有温腔组件4。

机架上盖板1上设有方孔13，方孔13处设有透明盖板11，透明盖板11上设有用于实时监控温腔组件4环境温度的温度传感器12。

丝杠滑块升降加载系统包括多个且均匀分布在机架上盖板1上的安装底板2，安装底板2上滑动设有滑板21，安装底板2内固定设有与滑板21连接的滚珠丝杠22，滚珠丝杠22上穿设有防止滑块过度移动的防撞装置23，滑板21上依次设有三维力传感器24、加载装置25，机架上盖板1上设有用于驱动滚珠丝杠22的丝杠伺服电机27，安装底板2两侧设有导轨28，导轨28上依次设有导轨滑块29、滑板21，滑板21通过螺栓与导轨滑块29固定连接，滑板21与滚珠丝杠22上的丝杠螺母过盈配合，滚珠丝杠22通过波纹管联轴器26与丝杠伺服电机27相连。

防撞装置23包括设在安装底板2上的防撞块231，防撞块231内穿设有滚珠丝杠22，防撞块231靠近丝杠的一侧设有橡胶块232；

加载装置25包括与三维力传感器24固定连接的金属板251，金属板251上固定设有直线轴承252，且直线轴承252内设有依次穿过透明盖板11、机架上盖板1的er延长杆253，金属板251上设有用于er延长杆253定位的定位销2511，er延长杆253向下延伸的一端设有对磨组件5，且er延长杆253上缠设有加载弹簧254，直线轴承252可限制er延长杆253的4个自由度；透明盖板11上设有容置孔111，且er延长杆253可在容置孔111内伸缩。

对磨组件5包括通过锁紧螺帽51与er弹簧夹头52固定夹持在er延长杆253上的模具销53，且下方依次设有摩擦盘组件54、主轴旋转系统。

摩擦盘组件54包括设有放置槽5415的托盘541，托盘541的放置槽5415内设有可拆卸连接的摩擦盘542，托盘541内可拆卸连接有主轴旋转系统，托盘541从上到下依次包括环形盖板5411、托体5412，托体5412上设有凹槽5413、止动块5414，摩擦盘542上设有卡口5421，摩擦盘542通过卡口5421与止动块5414卡合，从而使其固定在托体5412内，环形盖板5411与托体5412通过螺钉紧固，从而夹紧摩擦盘542，避免其上下移动，且托体5412上的止动块5414与摩擦盘542上的卡口5421间隙配合，避免摩擦盘542在试验过程中转动，托体5412上的凹槽5413便于摩擦盘542的安装与拆卸，而止动块5414可防止摩擦盘542滑动或转动，托盘541整体为阶梯状圆柱形，下端内腔有螺纹槽5416，便于与主轴74进行螺纹连接。

主轴旋转系统包括多个且均匀分布在机架底板8上的主轴伺服电机7，主轴伺服电机7上从下到上依次设有联轴器一71、转速扭矩传感器72、联轴器二73、主轴74，主轴74与托盘541可拆卸连接；因转速扭矩传感器72的另一端通过联轴器二73与主轴74连接，主轴74与托盘541螺纹连接，因此主轴伺服电机7可带动摩擦盘542旋转并提供相应扭矩。

温腔组件4包括从上到下依次设置的腔体上盖板41、腔体外壳42、腔体下盖板43，腔体外壳42的壳壁上缠设有铜管44，且腔体上盖板41、腔体外壳42、腔体下盖板43、铜管44构成保温箱腔；具体的，温腔组件4的材质为铝合金；具体的，使用者可经过外置的加热制冷循环一体机调节温度后循环液体泵送于铜管44内进行循环，通过热交换与热对流从而达到空间试验空间中空气温度的目的。

本实施例能进行多组对磨实验且相互不影响，还能在转速、接触压力不同且温度相同的情况下同时进行多组对磨实验且相互不影响，不仅提高了实验数据的可靠性和实验效率，也缩短了实验时间。

其中，实验装置有多组且相同，因此以下为其中一组实验情况。借助外部设备加热制冷循环一体机，将循环液体输送至缠设在墙体外壳的铜管44内，当温度传感器12显示保温箱腔的温度达到设定模拟温度后，则启动主轴伺服电机7，驱动摩擦盘542旋转，然后丝杠伺服电机27驱动滚珠丝杆，因滑板21与滚珠丝杠22上的丝杠螺母过盈连接，且滑板21可在安装底板2内滑动，所以能实现当丝杠伺服电机27带动滚珠丝杠22的转动的同时，丝杠螺母能带动滑板21做向下直线运动，并依次穿过透明盖板11上的放置槽5415、机盖上盖板上的方孔13移动至保温箱腔内，使得模具销53与摩擦盘542接触，当滑板21继续下行时，直线轴承252随着滑板21下滑，从而压缩加载弹簧254施加垂直载荷，这时可通过三维力传感器24实施检测加载力的大小，当达到所需加载力后，丝杠伺服电机27停止转动，则滑板21停止下行，维持实验状态，实验结束后，丝杠伺服电机27反转，er延长杆253带动模具销53通过放置槽5415上行离开保温箱腔至透明板上方，定位销2511可对er延长杆253进行定位，避免er延长杆253过度移动；具体的，主轴伺服电机7根据设定转动时间自动停机；

因丝杠滑块升降加载系统能分别独立启动不同的对磨组件5，且能分别对不同的多磨组件进行施加垂直载荷，因此本实施例能在温度相同且转速、接触压力不同的情况下进行多组多磨实验且互不影响。

具体的，使用者需要更换摩擦盘542时，可将丝杠伺服电机27反转，使er延长杆253带动模具销53通过放置槽5415上行离开保温箱腔至透明板上方，然后拆开透明板即可更换。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。