專利名稱：一種摩擦磨損試驗(yàn)儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種摩擦磨損試驗(yàn)儀，具體地涉及用于材料表面研究的小型球-盤式摩 擦磨損試驗(yàn)儀。
背景技術(shù)：
長久以來，材料表面的應(yīng)用研究涉及了工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防、科技等多方面領(lǐng)域。近十 多年來，離子鍍涂層在工具、模具、儀器部件、裝飾等方面的應(yīng)用，產(chǎn)生了很大的經(jīng)濟(jì)效益 和社會(huì)效益。而針對(duì)離子鍍涂層摩擦性能和耐磨強(qiáng)度的研究需要進(jìn)行大量的摩擦磨損試驗(yàn)。 目前市場(chǎng)上的摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)具有體積大、載荷大、測(cè)量精度不高、測(cè)量穩(wěn)定性差、使用成 本高、自動(dòng)化程度較低、摩擦副相對(duì)運(yùn)動(dòng)形式單一、只有一種試驗(yàn)?zāi)Ｊ?、不能?shí)現(xiàn)對(duì)材料的 多種機(jī)械性能檢測(cè)的缺點(diǎn)。因此，需要一種小型化、自動(dòng)化程度高、測(cè)量精度高、測(cè)量穩(wěn)定性好、能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)材 料多種機(jī)械性能檢測(cè)的的摩擦磨損試驗(yàn)儀。發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種摩擦磨損試驗(yàn)儀，以克服現(xiàn)有技術(shù)試驗(yàn)機(jī)所存在的上 述問題。本實(shí)用新型的一種小型可置于桌面的摩擦磨損試驗(yàn)儀，包括砝碼、砝碼托盤、加載梁、 摩擦副夾具、試樣固定螺釘、測(cè)試臺(tái)、加載梁平衡砝碼、加載梁平衡砝碼鎖、旋轉(zhuǎn)半徑調(diào)節(jié)旋鈕、旋轉(zhuǎn)半徑固定螺釘、加載內(nèi)梁、加載桿、摩擦力測(cè)力銷、摩擦力傳感器、耳軸、滑塊;其特征在于試樣被試樣固定螺釘固定在測(cè)試臺(tái)上，加載梁內(nèi)設(shè)置有加載內(nèi)梁，加載 內(nèi)梁通過耳軸設(shè)置在滑塊的軸承上，加載內(nèi)梁一端上設(shè)置砝碼托盤，該砝碼托盤承載砝碼， 砝碼托盤下端連接加載桿上端，加載桿下端設(shè)置有摩擦副夾具，加載內(nèi)梁另一端設(shè)置有加載 梁平衡砝碼和加載梁平衡砝碼鎖用于平衡加載內(nèi)梁，旋轉(zhuǎn)半徑調(diào)節(jié)旋鈕使滑塊移動(dòng)以調(diào)節(jié)加 載內(nèi)梁沿其長度方向的相對(duì)位置可改變測(cè)量半徑，旋轉(zhuǎn)半徑固定螺釘用于固定加載內(nèi)梁沿其長度方向上的位置，摩擦力測(cè)力銷與摩擦力傳感器設(shè)置在加載內(nèi)梁下方靠近加載桿一端，測(cè) 試臺(tái)旋轉(zhuǎn)時(shí)，摩擦副夾具受摩擦力作用，使得加載內(nèi)梁整體相對(duì)于加載梁橫向移動(dòng)，摩擦力 測(cè)力銷擠壓加載梁側(cè)壁，摩擦力傳感器感應(yīng)摩擦力測(cè)力銷產(chǎn)生壓力，輸出摩擦力信號(hào)至工控 機(jī)接口。與本實(shí)用新型的摩擦磨損試驗(yàn)儀配套的工控機(jī)，根據(jù)砝碼重量和摩擦力信號(hào)所表示的 摩擦力連續(xù)計(jì)箅試驗(yàn)過程的摩擦系數(shù)，獲得連續(xù)摩擦系數(shù)曲線。由此可以自動(dòng)完成摩擦力測(cè) 試并自動(dòng)記錄試驗(yàn)數(shù)據(jù)。
本實(shí)用新型的摩擦磨損試驗(yàn)儀具有小型可安放在桌面上、自動(dòng)化程度髙、測(cè)量精度高、 穩(wěn)定性好的優(yōu)點(diǎn)，特別適合于材料表面物理特性的研究。


圖1為本實(shí)用新型的摩擦磨損試驗(yàn)儀主體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實(shí)用新型的摩擦磨損試驗(yàn)儀加載梁內(nèi)部各部件結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本實(shí)用新型的摩擦磨損試驗(yàn)儀加載梁內(nèi)部摩擦力測(cè)試各部件的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本實(shí)用新型的摩擦磨損試驗(yàn)儀測(cè)試臺(tái)運(yùn)動(dòng)方式示意圖；圖5為本實(shí)用新型的摩擦磨損試驗(yàn)儀與配套的工控機(jī)連接方式的示意圖。
具體實(shí)施方式
上述附圖中所使用的附圖標(biāo)記如下l砝碼定位桿，2砝碼，3砝碼托盤，4加載梁，5 摩擦副夾具，6試樣固定螺釘，7試樣，8測(cè)試臺(tái)，9加載梁平衡砝碼，IO加載梁平衡砝碼 鎖，ll加載梁升降調(diào)整轉(zhuǎn)輪，12加載梁第一定位螺釘，13調(diào)平底腳，14旋轉(zhuǎn)半徑調(diào)節(jié)旋鈕， 15加載梁第二定位螺釘，16旋轉(zhuǎn)半徑固定螺釘，17加載梁固定支架，18加載梁第三定位螺 釘，19加載內(nèi)梁，20加載桿，21摩擦力測(cè)力銷，22摩擦力傳感器，23滑塊，24耳軸。圖1至4，本實(shí)用新型的摩擦磨損試驗(yàn)儀由1砝碼定位桿，2砝碼，3砝碼托盤，4加 載梁，5摩擦副夾具，6試樣固定螺釘，7試樣，8測(cè)試臺(tái)，9加載梁平衡砝碼，IO加載梁平 衡砝碼鎖，ll加載梁升降調(diào)整轉(zhuǎn)輪，12加載梁第一定位螺釘，13調(diào)平底腳，14旋轉(zhuǎn)半徑調(diào) 節(jié)旋鈕，15加載梁第二定位螺釘，16旋轉(zhuǎn)半徑固定螺釘，17加載梁固定支架，18加載梁第 三定位螺釘，19加載內(nèi)梁，20加載桿，21摩擦力測(cè)力銷，22摩擦力傳感器，23滑塊，24 耳軸組成。圖I所示，試樣7由試樣固定螺釘6固定在測(cè)試臺(tái)8上。安裝在摩擦副夾具5下端的 鋼珠，受到砝碼2重力作用，壓在試樣7表面。測(cè)試臺(tái)8按照試驗(yàn)要求所選擇的速度旋轉(zhuǎn)， 使鋼球摩擦試樣7的涂層表面。用于摩擦試驗(yàn)的砝碼重量為10克至2000克，精度0.1克。圖4為測(cè)試臺(tái)的俯視圖。如圖4所示鋼球與試樣7相對(duì)運(yùn)動(dòng)方式，其中鋼球受砝碼2 重力作用在試樣7表面偏離測(cè)試臺(tái)8旋轉(zhuǎn)圓心的位置，由此使得鋼球在試樣7表面產(chǎn)生圓形 摩擦痕跡。本實(shí)用新型的摩擦磨損試驗(yàn)儀中，鋼球直徑2至6毫米，也可以使直徑2到4毫 米的圓鋼柱替代。測(cè)試臺(tái)8的轉(zhuǎn)速范圍為1轉(zhuǎn)/分鐘至3000轉(zhuǎn)/min，精度±1轉(zhuǎn)/分鐘。測(cè)試臺(tái) 8升降高度范圍0至20mm。所適用的試樣7材料厚度lm至10mm，測(cè)試所選擇摩擦痕跡旋 轉(zhuǎn)半徑范圍3mm到lOmm。圖2、 3所示，試樣7相對(duì)摩擦副夾具5旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的摩擦力，通過加載桿20傳遞給加 載內(nèi)梁19，加載內(nèi)梁19上固定安裝有摩擦力測(cè)力銷21和摩擦力傳感器22。當(dāng)加載內(nèi)梁19 因摩擦力相對(duì)于加載梁4偏轉(zhuǎn)，摩擦力測(cè)力銷21抵觸加載梁4側(cè)壁，摩擦力傳感器22感應(yīng) 摩擦力測(cè)力銷21所受壓力，產(chǎn)生摩擦力信號(hào)輸出。圖5所示，通過摩擦力傳感器22產(chǎn)生的摩擦力信號(hào)被連續(xù)輸出給工控機(jī)，經(jīng)工控機(jī)放 大、A/D轉(zhuǎn)換，計(jì)算出摩擦系數(shù)變化曲線。對(duì)試驗(yàn)參數(shù)例如測(cè)試臺(tái)旋轉(zhuǎn)速度、測(cè)試時(shí)間、摩 擦力傳感器信號(hào)校準(zhǔn)等操作通過工控機(jī)進(jìn)行。如圖1、 2所示本實(shí)用新型的摩擦磨損試驗(yàn)儀，在使用時(shí)，首先利用調(diào)平底腳13將試 驗(yàn)儀調(diào)整為水平放置。按照試驗(yàn)所選擇的摩擦痕跡半徑，通過調(diào)整旋轉(zhuǎn)半徑調(diào)節(jié)旋鈕14使 得滑塊23沿加載內(nèi)梁長度方向移動(dòng)，加載內(nèi)梁通過耳軸設(shè)置在滑塊上的軸承上，摩擦痕跡 的半徑可以調(diào)整，調(diào)節(jié)摩擦副夾具5相對(duì)于試樣7的相對(duì)位置，利用旋轉(zhuǎn)半徑固定螺釘16 固定加載內(nèi)梁位置，利用加載梁升降調(diào)整轉(zhuǎn)輪調(diào)整加載梁在高度方向的位置，利用加載梁第 一定位螺釘12、加載梁第二定位螺釘15、加載梁第三定位螺釘18和加載梁固定支架17固 定加載梁位置。利用加載梁平衡砝碼9和加載梁平衡砝碼鎖10調(diào)整加載內(nèi)梁19相對(duì)于耳軸 24兩側(cè)力矩平衡，從而使加載內(nèi)梁19處于水平狀態(tài)。通過砝碼定位桿1將砝碼2固定在砝 碼托盤3上，砝碼2重量通過加載桿20、摩擦副夾具5作用在鋼球上，鋼球受砝碼重力作 用被壓在試樣7表面。在與本實(shí)用新型的摩擦磨損試驗(yàn)儀所連接的工控機(jī)上，按照試驗(yàn)需要 選擇測(cè)試臺(tái)8的轉(zhuǎn)速、測(cè)試時(shí)間，并在實(shí)際測(cè)試前校準(zhǔn)摩擦力傳感器22的輸出信號(hào)。由于 砝碼的重力既為鋼球與試樣表面之間的正壓力，工控機(jī)在計(jì)算處理過程中，將摩擦力傳感器 所獲得的實(shí)時(shí)摩擦力數(shù)據(jù)除以上述正壓力就可以計(jì)算出試驗(yàn)過程的連續(xù)摩擦系數(shù)數(shù)據(jù)。經(jīng)過 對(duì)磨損試驗(yàn)前后試樣片重量差的計(jì)量，可以獲得試樣片表面材料磨損數(shù)據(jù)。上述附圖僅為對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行說明，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以結(jié)合具體應(yīng)用進(jìn)行相應(yīng)改 動(dòng)，而任何以本實(shí)用新型為基礎(chǔ)的修改，均屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種小型可置于桌面的摩擦磨損試驗(yàn)儀，包括砝碼、砝碼托盤、加載梁、摩擦副夾具、試樣固定螺釘、測(cè)試臺(tái)、加載梁平衡砝碼、加載梁平衡砝碼鎖、旋轉(zhuǎn)半徑調(diào)節(jié)旋鈕、旋轉(zhuǎn)半徑固定螺釘、加載內(nèi)梁、加載桿、摩擦力測(cè)力銷、摩擦力傳感器、耳軸、滑塊；其特征在于試樣被試樣固定螺釘固定在測(cè)試臺(tái)上，加載梁內(nèi)設(shè)置有加載內(nèi)梁，加載內(nèi)梁通過耳軸設(shè)置在滑塊的軸承上，加載內(nèi)梁一端上設(shè)置砝碼托盤，該砝碼托盤承載砝碼，砝碼托盤下端連接加載桿上端，加載桿下端設(shè)置有摩擦副夾具，加載內(nèi)梁另一端設(shè)置有加載梁平衡砝碼和加載梁平衡砝碼鎖用于平衡加載內(nèi)梁，旋轉(zhuǎn)半徑調(diào)節(jié)旋鈕使滑塊移動(dòng)以調(diào)節(jié)加載內(nèi)梁沿其長度方向的相對(duì)位置可改變測(cè)量半徑，旋轉(zhuǎn)半徑固定螺釘用于固定加載內(nèi)梁沿其長度方向上的位置，摩擦力測(cè)力銷與摩擦力傳感器設(shè)置在加載內(nèi)梁下方靠近加載桿一端，測(cè)試臺(tái)旋轉(zhuǎn)時(shí)，摩擦副夾具受摩擦力作用，使得加載內(nèi)梁整體相對(duì)于加載梁橫向移動(dòng)，摩擦力測(cè)力銷擠壓加載梁側(cè)壁，摩擦力傳感器感應(yīng)摩擦力測(cè)力銷產(chǎn)生壓力，輸出摩擦力信號(hào)至工控機(jī)接口。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1的所述摩擦磨損試驗(yàn)儀，其特征在于進(jìn)一步包括砝碼定位桿用于 將砝碼固定在砝碼托盤上，加載梁升降調(diào)整轉(zhuǎn)輪用于調(diào)整加載梁在高度方向位置，加載梁第 一定位螺釘、加載梁第二定位螺釘、加載梁第三定位螺釘和加載梁固定支架固定加載梁位置， 調(diào)平底腳用于調(diào)整所述摩擦磨損試驗(yàn)儀的水平狀態(tài)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1的所述摩擦磨損試驗(yàn)儀，其特征在于在摩擦副夾具下端固定鋼球 或圓，鋼球直徑2至6毫米，圓鋼柱直徑2到4毫米，測(cè)試臺(tái)的轉(zhuǎn)速范圍為1轉(zhuǎn)/分鐘至3000 轉(zhuǎn)/min，精度±1轉(zhuǎn)/分鐘，測(cè)試臺(tái)升降高度范圍0至20mm，所述試樣材料厚度范圍lm至 10mm，測(cè)試所選擇摩擦痕跡旋轉(zhuǎn)半徑范圍3mm到10mm。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1的所述摩擦磨損試驗(yàn)儀，其特征在于所述摩擦磨損試驗(yàn)儀偏置工 控機(jī)，用于試驗(yàn)參數(shù)設(shè)定并連續(xù)計(jì)算和記錄試驗(yàn)數(shù)據(jù)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種摩擦磨損試驗(yàn)儀，具體地涉及用于材料表面研究的小型球-盤式摩擦磨損試驗(yàn)儀。該摩擦磨損試驗(yàn)儀配套有工控機(jī)，工控機(jī)根據(jù)砝碼重量和摩擦力信號(hào)所表示的摩擦力連續(xù)計(jì)算試驗(yàn)過程的摩擦系數(shù)，獲得連續(xù)摩擦系數(shù)曲線和自動(dòng)記錄試驗(yàn)數(shù)據(jù)。該摩擦磨損試驗(yàn)儀具有小型、自動(dòng)化程度高、測(cè)量精度高、穩(wěn)定性好的優(yōu)點(diǎn)，特別適合于材料表面物理特性的研究。
文檔編號(hào)G01N3/56GK201034896SQ20072010413
公開日2008年3月12日 申請(qǐng)日期2007年4月5日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月5日
發(fā)明者張國珍 申請(qǐng)人:張國珍