一种沙尘环境下磨损试验机的制作方法

本实用新型涉及磨损试验领域，具体涉及一种模拟沙尘环境的磨损试验机。

背景技术：

我国是世界上沙漠及沙漠化土地最多的国家之一，约占国土总面积的16％，尤其是我国西部地区是全球四大沙漠化地区之一，人们的生产、生活也受到沙尘天气的严重影响,沙尘环境对国民经济造成了不可忽视的损失。我国很多地区机械运转系统的正常工作和寿命都或大或小地受到沙尘的影响，沙尘天气频发地区的交通、通信、能源等基础设施的运转寿命远低于其它地区，极大地制约了国家经济的均衡发展。

沙尘环境对基础设施的影响和破坏问题在国内外均未得到很好的解决，针对这种特殊的环境，建立沙尘环境摩擦实验机，模拟在沙尘环境中材料的摩擦磨损性能，开展沙尘条件下的材料磨损特性和破坏机制研究。将会对恶劣环境下交通运输、水利、风力、发电等民用和国民工业基础设施的防护与延寿提供理论依据，同时为设计和发展特殊环境下某些技术设施的损伤防护提供理论依据和技术支持。

沙尘环境下的摩擦磨损是一种典型的三体磨粒磨损，国外研究机构在针对三体磨粒磨损开展的相关研究工作中，主要是改造三体磨粒磨损试验机。1949年haworth第一次用橡胶轮磨粒磨损实验机对钢在干、湿两种环境下的抗磨损性能进行研究。shipway等用橡胶轮和钢轮研究低碳钢在干况和湿况两种条件磨粒磨损特性的实验装置。suresha,sing等用改进的摩擦试验机来考察三维玻璃纤维织物增强乙烯基树脂复合材料的三体磨粒磨损行为。另外，x.ma，khaledelalem，harsha和tewari等也用类似的橡胶轮/钢轮磨粒磨损试验机对各种金属、膜材料、聚合物复合材料的摩擦磨损行为进行了系统的研究。

综合现有的三体磨粒磨损的试验机我们发现，他们都是用一个进料器沙漏通过控制流量将磨粒(或含沙水)引入摩擦副接触区，也就是说，磨粒是被强制性的送入摩擦副之间，而在实际的沙尘环境中，沙尘颗粒自由浮动在空气中，它们是随机的进入各种摩擦机械系统中的，因此，以上各种磨粒磨损试验装置虽然得到广泛地应用，但是它们还是存在很多的不足之处，不能真正模拟实际沙尘环境下的摩擦状况。

由于上述原因，本发明人对现有的磨损试验装置做了深入研究，以期待设计出一种能够解决上述问题的新的磨损试验机。

技术实现要素：

为了克服上述问题，本发明人进行了锐意研究，设计出一种沙尘环境下磨损试验机，该磨损试验机包括密封壳体，在密封壳体中可以添加细砂，并在该密封壳体底部设置进气管道，用以将搅动该密封壳体中的细砂，形成类于沙尘的空间环境，使得待试验工件在该沙尘环境下进行磨损试验，能够使得试验结果更为真实可靠，更具有公信力，同时在该试验机的传动轴处设置密封装置，用于保护传动轴上的轴承，确保其不会被细砂侵染而影响使用寿命和工作能力，从而完成本实用新型。

具体来说，本实用新型的目的在于提供一种沙尘环境下磨损试验机，该磨损试验机包括密封壳体1，在该密封壳体1的底部设置有进气管道2，在该密封壳体1的顶部设置有出气管道3，在该密封壳体1的侧部设置有填料口4和轴承安装口5，

所述进气管道2与空气压缩机21相连，通过空气压缩机21和进气管道2向该密封壳体1中鼓入空气；

在所述填料口4外部设置有储料箱41，其中存储有待加入到密封壳体1中的细砂；

所述该磨损试验机还包括传动轴6和加载装置8，所述传动轴6一端与动力系统相连，另一端通过轴承安装口5插入到所述密封壳体1中；所述加载装置8从所述密封壳体1的顶部伸入到密封壳体1中。

其中，所述密封壳体1的底部向下向外凸出，呈类棱锥状，所述进气管道2连接在该底部的最下端。

其中，在所述传动轴6上安装有轴承62，所述轴承62嵌入到所述轴承安装口5中，从而通过该轴承安装口5和轴承62在轴向上固定该传动轴6。

其中，在所述密封壳体1的内部，在临近所述轴承安装口5处设置有包覆该轴承安装口5的容纳腔体51，该容纳腔体51与密封壳体1的内壁固结；

所述该容纳腔体51上开设有供传动轴6通过的通孔，

在该容纳腔体51填充有软质填料。

其中，在所述容纳腔51的外部，在临近所述传动轴6的位置处设置有橡胶筒7，所述橡胶筒两端的内径尺寸不同，内径尺寸较大的一端固定在容纳腔51的外壁上，且环绕到通孔的外部，所述橡胶筒7另一端的内径尺寸在未工作时基本等于或者略小于传动轴6的外径尺寸。

本实用新型所具有的有益效果包括：

(1)根据本实用新型提供的沙尘环境下磨损试验机能够为待试验工件提供与自然界基本一致的沙尘环境，使得试验结果更为准确，更有公信力；

(2)根据本实用新型提供的沙尘环境下磨损试验机中通入的空气量和细砂量都可实时调节，从而模拟出不同条件下的沙尘环境，能够满足各种环境要求的磨损试验；

(3)根据本实用新型提供的沙尘环境下磨损试验机中传动轴的轴承与密封壳体内部细砂完全分隔开，该轴承的使用寿命和使用状况不会受到细砂的干扰。

附图说明

图1示出根据本实用新型一种优选实施方式的沙尘环境下磨损试验机整体结构示意图；

图2示出根据本实用新型一种优选实施方式的沙尘环境下磨损试验机整体结构示意图；

图3示出根据本实用新型一种优选实施方式的沙尘环境下磨损试验机传动轴及容纳腔体处的局部剖视图；

图4示出根据本实用新型一种优选实施方式的沙尘环境下磨损试验机传动轴的结构示意图；

图5示出根据本实用新型一种优选实施方式的沙尘环境下磨损试验机密封壳体的结构示意图。

附图标号说明：

1-密封壳体

11-观察窗

2-进气管道

21-空气压缩机

22-气体流量计

3-出气管道

4-填料口

41-储料箱

5-轴承安装口

51-容纳腔体

6-传动轴

62-轴承

7-橡胶筒

8-加载装置

具体实施方式

下面通过附图和实施例对本实用新型进一步详细说明。通过这些说明，本发明的特点和优点将变得更为清楚明确。

在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。

根据本实用新型提供的沙尘环境下磨损试验机，如图1、图2和图5中所示，该磨损试验机包括密封壳体1，在该密封壳体1的底部设置有进气管道2，在该密封壳体1的顶部设置有出气管道3，在该密封壳体1的侧部设置有填料口4和轴承安装口5，

所述进气管道2与空气压缩机21相连，通过空气压缩机21和进气管道2向该密封壳体1中鼓入空气；

优选地，所述密封壳体1的四个侧面都为平面结构，共同围成立方体形状，所述密封壳体1的底部向下向外凸出，呈类棱锥状，所述进气管道2连接在该底部的最下端。所述密封壳体1的底部向下向外凸出，其内部的细砂在重力作用下会逐渐汇集在底部，尤其是底部的最下端接近进气管道2的位置，从而使得外界空气经由进气管道2鼓入到该密封壳体1中时，会带动所述细砂逸散在密封壳体1的内部空间中。

更优选地，在所述进气管道2中设置有能够拦截细砂的滤网，从而防止试验停止后细砂进入到空气压缩机中。

在所述进气管道2上还设置有气体流量计22，通过该气体流量计能够实时获知进入到密封壳体1中的气体总量，进而调整空气压缩机的工作功率，从而根据具体试验的需要模拟不同的风沙强度。

在一个优选的实施方式中，如图1中所示，所述密封壳体1整体由金属板焊接而成，在所述密封壳体1的至少一个侧壁上开设有观察窗11，该观察窗由玻璃或者其他透明材料制成，即该观察窗是透明的，能够方便于使用者实时观察该密封壳体1中的工作状况。

在一个优选的实施方式中，如图1中所示，所述出气管道3倾斜地设置在所述密封壳体1的顶部边缘，既能够确保密封壳体1中气压平衡，还能够减少进入到该出气管道3中的细砂量；

优选地，所述出气管道3与水平面程45度角，本发明人发现，当该出气管道3与水平面程45度角时，滞留在该出气管道3中的细砂量最小。

优选地，在所述出气管道3上设置有滤网，用以拦截细砂，防止细砂从该出气管道3中排出，更优选地，所述滤网可拆卸地安装在出气管道3的出口端部。

在所述填料口4外部设置有储料箱41，其中存储有待加入到密封壳体1中的细砂。优选地，本申请中所述的细砂是指直径在预定范围内的砂砾，该预定范围可以根据待试验的工件种类及试验要求进行调整，优选地选择直径在0.1至1mm左右的砂砾。

优选地，在所述储料箱41和填料口4之间设置有控制开关，当需要向所述密封壳体1中注入细砂时，开启该控制开关，储料箱41中的细砂在重力作用下自然流入到该密封壳体1中。

更优选地，在所述储料箱41的底部设置有电子称重装置，能够实时测量出储料箱41中细砂的重量，用以向密封壳体1中定量投入细砂。

在一个优选的实施方式中，如图1、图2、图3和图4中所示，所述该磨损试验机还包括传动轴6和加载装置8，所述传动轴6一端与动力系统相连，另一端通过轴承安装口5插入到所述密封壳体1中，所述动力系统可以为电机等驱动设备，在插入到所述密封壳体1中的一端上安装固定待试验的工件，所述加载装置8从所述密封壳体1的顶部伸入到密封壳体1中，所述加载装置8临近所述传动轴6，在所述加载装置8上安装待试验的工件，从而使得待试验的工件彼此配合，执行摩擦试验。

优选地，如图1、图3和图4中所示，在所述传动轴6上安装有轴承62，所述轴承62嵌入到所述轴承安装口5中，从而通过该轴承安装口5和轴承62在轴向上固定该传动轴6。

优选地，如图1和图3中所示，在所述密封壳体1的内部，在临近所述轴承安装口5处设置有包覆该轴承安装口5的容纳腔体51，该容纳腔体与密封壳体1内壁固结；所述该容纳腔体51上开设有供传动轴6通过的通孔，优选地，该通过的内径尺寸略大于所述传动轴的外径尺寸。更优选地，在该容纳腔体51中填充有软质填料。本申请中优选地，所述软质填料为海绵碎块，所述容纳腔体51除了所述通孔位置以外是完全密封的，通过该容纳腔体51能够阻挡大部分细砂接近轴承62，即使有部分细砂通过通孔与传动轴之间的缝隙进入到该容纳腔体51中，所述海绵碎块也能够及时吸收该细砂，防止细砂进入到轴承62中。在每次试验前都需要清洁所述传动轴并更换所述软质填料。

在一个优选的实施方式中，如图1和图3中所示，在所述容纳腔51的外部，在临近所述传动轴6的位置处设置有橡胶筒7，所述橡胶筒两端的内径尺寸不同，内径尺寸较大的一端固定在容纳腔51的外壁上，且环绕到通孔的外部，所述橡胶筒7另一端的内径尺寸在未工作时基本等于或者略小于传动轴6的外径尺寸；所述橡胶筒7具有一定的弹性，能够允许所述传动轴穿过该橡胶筒7，当传动轴穿过该橡胶筒7时，橡胶筒7上内径尺寸较小的一端贴紧该传动轴，从而进一步防止密封壳体1中的细砂进入到容纳腔中。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于本实用新型工作状态下的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

以上结合了优选的实施方式对本实用新型进行了说明，不过这些实施方式仅是范例性的，仅起到说明性的作用。在此基础上，可以对本实用新型进行多种替换和改进，这些均落入本实用新型的保护范围内。