一种多相流体环境下的多荷载摩擦磨损测试平台

1.本实用新型涉及测试工装技术领域，特别设计一种多相流体环境下的多荷载摩擦磨损测试平台。


背景技术：

2.摩擦在生活中随处可见，而摩擦引起的磨损是很多部件失效的原因。磨损的形式有磨料磨损、粘着磨损、接触疲劳磨损、微动磨损、气蚀磨损等。然而，在实际运转时往往不止出现一种磨损形式。而且，磨损试验受载荷、速度、温度、环境介质、表面粗糙度、润滑和耦合材料等因素的影响很大。试验条件应尽可能与实际条件一致,才能保证试验结果的可靠性。
3.目前，只有通过对应的摩擦磨损测试才可以比较出材料的耐磨性优劣。同时，还需要考虑零部件的具体工作环境和条件，以确定部件的磨损形式，然后在对应的测试平台上选定合适的试验方法，如此得出的试验结果才能与实际结果相吻合。因此，准确测试出部件的磨损情况，对部件的寿命预估和优化都大有裨益。
4.目前，针对不同工况下的摩擦磨损测试仪器很多：运动模式，有平面往复式、曲面回转式、平面回转往复复合式等；工作环境，有水环境、空气环境和不同种类的液体环境等；荷载方式，有轴向、径向等。
5.然而，对于在气、液、固环境下，同时施加轴向和径向荷载的条件下，对回转摩擦副进行精确测试的平台目前还没有。


技术实现要素：

6.针对上述背景技术中的不足，本实用新型拟提供一种多相流体环境下的多荷载摩擦磨损测试平台，该测试平台在施加轴向力的基础上，还可施加径向力，而且所处环境条件多样，此处以固液两相的泥浆循环为介质测试说明。
7.一种多相流体环境下的多荷载摩擦磨损测试平台，包括加压系统、回转驱动系统和泥浆循环系统；
8.加压系统包括轴向加压系统和径向加压系统；
9.轴向加压系统用于对测试件旋转部分固定并加压；
10.径向加压系统用于对测试件固定部分能调节摩擦力的抵触加压；
11.回转驱动系统包括回转驱动电机，回转驱动电机定子与加压系统隔板上的电机挡板固定，回转驱动电机输出轴与主动齿轮连接，主动齿轮下端通过第一推力球轴承与加压系统下层箱体连接，主动齿轮与从动齿轮啮合，从动齿轮下端通过第二推力球轴承与加压系统下层箱体连接，下连接法兰固定在加压系统加压盖上，下连接法兰上端与测试件的静止部分连接；
12.泥浆循环系统包括泥浆池，泥浆池用于放置测试件旋转部分与测试件固定部分以改变测试件测试环境。
13.本实用新型的有益效果：
14.1.通过轴向加压系统，给测试件施加轴向压力，可以使本测试平台满足轴向力作用下的摩擦测试要求。
15.2.通过径向加压系统，该测试平台在施加轴向力的基础上，还可施加径向力，即可满足轴向力和径向力共同作用下的摩擦测试要求。
16.3.当测试环境为空气时，则不需要泥浆循环系统，正放加压箱即可完成测试，当测试环境为液体时，通过将加压箱倒置于泥浆箱，加入液体，并打开循环系统，即可满足不同循环介质下摩擦测试要求。
附图说明
17.图1是本实用新型的正剖面示意图。
18.图2是本实用新型的侧剖面示意图。
19.图3是本实用新型加压箱局部放大示意图。
20.图4是本实用新型加压箱整体示意图。
21.图5是本实用新型的立体示意图。
具体实施方式
22.参阅图1至图5所示，一种多相流体环境下的多荷载摩擦磨损测试平台，包括加压系统、回转驱动系统和泥浆循环系统；
23.加压系统包括轴向加压系统和径向加压系统；
24.轴向加压系统由加压箱1、轴向加压推杆2、轴向传压轴3和上连接法兰 4组成；
25.加压箱1倒置于泥浆池18中，加压箱1为上下两层带隔板101的中空箱体，加压箱1下端靠近泥浆池18一侧为下层箱体，另一层为上层箱体，加压箱1隔板101上设有能使上层箱体与下层箱体连通的中空圆柱通道，轴向加压推杆2设置在上层箱体内部，且轴向加压推杆2的活动端滑动连接在中空圆柱通道内部，轴向传压轴3上端限位在中空圆柱通道内部并通过第三推力球轴承15与轴向加压推杆2活动端连接，轴向传压轴3下端贯穿下层箱体延伸至泥浆池18内部通过螺纹与上连接法兰4连接，上连接法兰4与测试件旋转部分通过法兰连接；轴向加压推杆2、中空圆柱通道、轴向传压轴3和上连接法兰4从上至下依次排列，且中心轴在同一直线上；
26.下层箱体靠近泥浆池18面的四角上分别设有立柱105,加压盖106的四角设有能供立柱105穿过的通孔，固定螺母107与立柱105上的螺纹配合将加压盖106固定在立柱105上；
27.在工作时，轴向加压推杆2通电后伸出，轴向力通过第三推力球轴承15 传递给轴向传压轴3进而传递给上连接法兰4，上连接法兰4将力作用在测试件旋转部分上，轴向反力由加压盖106和立柱105抵消；
28.径向加压系统由径向加压推杆5、传压杠杆6和半月夹7组成；
29.径向加压推杆5数量为2个，径向加压推杆5以轴向传压轴3为中心对称设置在下层箱体内，径向加压推杆5后方设置有推杆挡板，传压杠杆6为t 型结构，传压杠杆6上端横杆设置在下层箱体内并与径向加压推杆5铰接，传压杠杆6下端柱体108贯穿下层箱体延伸至泥浆池18内部，传压杠杆6与下层箱体间隙配合，传压杠杆6下端柱体108可相对于下层箱体
做一定角度的转动，传压杠杆6下端柱体设有圆形通孔，传压杠杆6和两侧立柱105之间设有横梁104，横梁104穿过柱体108上的圆形通孔，横梁104作为传压杠杆6旋转的圆心支点，半月夹7为1/4圆环结构，半月夹7外侧通过圆柱杆与传压杠杆6的柱体108连接，半月夹7内侧壁与测试件固定部分抵触；
30.当径向加压推杆5启动后，径向加压推杆5会推动传压杠杆6的横杆，横杆带动柱体108以横梁104为圆心支点进行转动，柱体108推动半月夹7，进而将径向力作用在测试件静止部分的侧面；
31.回转驱动系统由回转驱动电机8、限位螺母9、主动齿轮10、从动齿轮 11、传扭键12、第一推力球轴承13、第二推力球轴承14和第三推力球轴承 15、下连接法兰16组成，回转驱动电机8置于加压箱1下层箱体内部且旋转驱动电机8定子与隔板101上的电机挡板102固定，回转驱动电机8输出轴与主动齿轮10通过传扭键12连接，主动齿轮10下端通过第一推力球轴承13 与下层箱体连接，主动齿轮10与从动齿轮11啮合，从动齿轮11与轴向传压轴3同心固连，从动齿轮11下端通过第二推力球轴承14与下层箱体连接，限位螺母9与回转驱动电机8输出轴和轴向传压轴3通过螺纹设置在主动齿轮10、从动齿轮11上端，加压盖106上端开设有圆形盲孔，下连接法兰16 固定设置在圆形盲孔内部，下连接法兰16与测试件的静止部分连接，下连接法兰16中间部分呈外斜坡状；
32.回转驱动电机8启动后，反扭矩由电机挡板102抵消，动力经由传扭键 12递给主动齿轮10，通过齿轮相互啮合作用传递给轴向传压轴3，进而传递给上连接法兰4，最终会使上连接法兰4带动测试件旋转，第一推力球轴承 13和第二推力球轴承14布置在两个主动齿轮10和从动齿轮11下方，使旋转的齿轮和静止的加压箱1之间的摩擦变为滚动摩擦，延长使用寿命，第三推力球轴承15布置在轴向加压推杆2与轴向传压轴3之间，传递轴向力的同时隔离旋转。隔板101中间的中空圆柱通道是为了限制第三推力球轴承15的径向位移。限位螺母9布置在齿轮上方，是为了防止齿轮旋转时轴向产生位移。
33.泥浆循环系统由泥浆池18、泥浆泵19、过滤筛网20、下方球阀21、泥浆管22、喷嘴23和过滤板24组成，泥浆池18为水槽状，泥浆池18侧面上下两端分别设有上方球阀17和下方球阀21，上方球阀17进水口处设有过滤筛网20，泥浆泵19的进水口与出水口分别通过泥浆管22与上方球阀17与下方球阀21连通，过滤板24设置在加压盖106上方，过滤板24为倒梯形薄板结构，过滤板24上下面均为正方形，过滤板24中心设有能使下连接法兰16 穿过的圆形通孔，过滤板24四角处设有能使立柱105穿过的通孔，下方球阀 21通过泥浆管22与喷嘴23连接，喷嘴23数量为4个，喷嘴23设置在加压盖106与泥浆池18之间的空隙中；
34.泥浆泵19启动后，从泥浆池18上方球阀17抽吸经过过滤筛网20过滤的泥浆，泥浆顺着泥浆管22从喷嘴23处喷出，过滤板24上的筛眼直径小于泥浆的平均粒径。这样一来泥浆中的固体颗粒便不会沉积在泥浆池18底部，而是流动分布在泥浆池18的各个高度，使摩擦测试部分始终处在泥浆颗粒包裹中。
35.更进一步而言，下连接法兰16外斜坡状结构最大直径小于过滤板24中心通孔直径。
36.更进一步而言，根据不同直径的测试件，可选用不同结构的上下连接法兰。
37.更进一步而言，在排除泥浆时，可将上方球阀17关闭，卸下泥浆泵19，再打开下方球阀21。
38.更进一步而言，根据需要可将泥浆更换为其他液体进行测试。
39.本实用新型的工作原理和过程：
40.1.旋转过程：本实用新型提出的摩擦测试平台在进行摩擦测试时，先将测试件静止部分与下连接法兰16固定，再将测试件旋转部分与上连接法兰4 固定。并将上连接法兰4和轴向传压轴3通过螺纹连接在一起。然后先启动回转驱动电机8，通过传扭键12带动主动齿轮10旋转，通过齿轮啮合使从动齿轮11旋转，进而带动轴向传压轴3旋转，再通过上连接法兰16，带动测试件旋转部分旋转。
41.2.轴向加压过程：接着启动固定在加压箱1上的轴向加压推杆2，轴向加压推杆2活动端伸出，由于在轴向传压轴3和轴向加压推杆2之间布置有第三推力球轴承15，可以将轴向力传递给旋转运动的轴向传压轴3，通过上连接法兰4，最终将轴向力施加在测试件的静止部分和旋转部分之间。
42.3.径向加压过程：当需要加径向力时，启动径向加压推杆5，径向加压推杆5会推动传压杠杆6的横杆，横杆带动柱体108以横梁104为圆心支点进行转动，柱体108推动半月夹7，进而将径向力作用在测试件静止部分的外侧壁；
43.4.泥浆循环过程：在泥浆池18中注满泥浆后，打开上方球阀17和下方球阀21，启动泥浆泵19，从泥浆池18内抽吸经过过滤筛网20过滤的泥浆，泥浆顺着泥浆管22，通过下方球阀21，从喷嘴23处喷出。过滤板24的位置在喷嘴23的上方，且过滤板24筛眼直径小于泥浆的平均粒径。这样一来泥浆中的固体颗粒便不会沉积在泥浆池18底部，而是流动分布在泥浆池18的各个高度，使摩擦测试部分始终处在泥浆颗粒包裹中。