專利名稱：機(jī)床主軸軸頸軸瓦摩擦學(xué)性能試驗(yàn)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及試驗(yàn)裝置，具體涉及機(jī)床主軸軸頸軸瓦副摩擦磨損過程的模擬、檢測(cè)裝 置，屬于摩擦學(xué)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
滑動(dòng)軸承是常用的支撐-傳動(dòng)部件之一，機(jī)床主軸滑動(dòng)軸承副的摩擦學(xué)性能對(duì)機(jī)床精
度、壽命有直接影響。機(jī)床主軸滑動(dòng)軸承副在工作超過ioooo小時(shí)之后，軸頸表面出現(xiàn)
嚴(yán)重的疲勞點(diǎn)蝕和微小裂紋，導(dǎo)致機(jī)床精度、 一次磨損量及壽命遠(yuǎn)低于國外同類產(chǎn)品。 產(chǎn)生此現(xiàn)象的主要原因是滑動(dòng)軸承副材料、表面工程和潤滑油特性等沒有經(jīng)過系統(tǒng)的匹 配研究，因而減摩抗磨性能較差。
目前國內(nèi)外的標(biāo)準(zhǔn)摩擦磨損機(jī)常用于不同材料的摩擦學(xué)性能評(píng)價(jià)，或用于潤滑介質(zhì) 性能的快速評(píng)定，但標(biāo)準(zhǔn)摩擦磨損機(jī)上進(jìn)行的試樣試驗(yàn)與實(shí)際使用試驗(yàn)間往往無對(duì)應(yīng)關(guān) 系?；诨瑒?dòng)軸承副的特點(diǎn)，其摩擦磨損不僅受材料本身屬性的影響，也與潤滑介質(zhì)的 特性，潤滑狀態(tài)密切相關(guān)。而根據(jù)摩擦學(xué)原理，滑動(dòng)軸承的磨損主要發(fā)生在啟動(dòng)和停車 時(shí)，此時(shí)潤滑狀態(tài)屬于邊界潤滑，摩擦副表面微凸體直接接觸導(dǎo)致磨損。為了遴選出合 適的摩擦副材料、表面涂層工藝和潤滑介質(zhì)匹配，模擬實(shí)際工況十分必要。
2006年4月18日，燕山大學(xué)曾提交了一份名為《徑向滑動(dòng)軸承摩擦磨損在線測(cè)量試 驗(yàn)機(jī)》的專利申請(qǐng)，中國申請(qǐng)?zhí)枮?00610012604. 3，其中公開了一種滑動(dòng)軸承摩擦磨損 在線測(cè)量裝置，可實(shí)現(xiàn)摩擦副膠合失效和磨損失效瞬間的急停保護(hù)。但其結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜， 摩擦系數(shù)測(cè)量方法存在不足，特別當(dāng)摩擦副摩擦系數(shù)較小時(shí)，誤差很大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)上述問題，為研究不同軸頸軸瓦副材料，尤其是軸頸表面涂層在不同潤 滑條件下的摩擦磨損特性，提出了一種模擬實(shí)際工況，結(jié)構(gòu)簡單，同時(shí)能有效評(píng)估滑動(dòng)
軸承副材料、潤滑介質(zhì)摩擦學(xué)特性的試驗(yàn)裝置，并可實(shí)現(xiàn)加速磨損試驗(yàn)。本發(fā)明采用下 試樣摩擦環(huán)模擬軸頸，摩擦環(huán)表面制備涂層，采用上試樣塊模擬軸瓦材料，合理優(yōu)化試 驗(yàn)參數(shù)；通過高精度位移傳感器測(cè)量上試樣微小偏移量，計(jì)算摩擦系數(shù)，實(shí)現(xiàn)軸頸軸瓦 副摩擦學(xué)性能準(zhǔn)確評(píng)估。
本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述目的，采用如下技術(shù)方案
本發(fā)明包括驅(qū)動(dòng)部分、試驗(yàn)部分、加載部分、測(cè)量系統(tǒng)；
本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)部分包括變頻器、調(diào)速電機(jī)、聯(lián)軸器、支撐軸、支座、底座；變頻器 與調(diào)速電機(jī)連接，調(diào)速電機(jī)的主軸通過聯(lián)軸器與支撐軸相連，支撐軸為階梯軸，固定于 支座上，支座設(shè)置在底座上；
試驗(yàn)部分包括應(yīng)變梁、上試樣夾具、上試樣、下試樣、油環(huán)；應(yīng)變梁垂直設(shè)置在上 試樣夾具上端；上試樣夾具下端的方形槽內(nèi)螺釘鎖緊上試樣，上試樣的下方設(shè)置環(huán)形下 試樣；下試樣與支撐軸間隙配合，并用螺母鎖緊；下試樣的內(nèi)側(cè)設(shè)置油環(huán)，油環(huán)與支撐 軸過盈配合；
加載部分包括支架、施力杠桿、砝碼架、配重塊，應(yīng)變梁的上端過盈配合連接施力 杠桿，施力杠桿松螺紋連接支架，支架安裝于底座上，施力杠桿一端設(shè)置配重塊，施力 杠桿另一端設(shè)置砝碼架；
測(cè)量系統(tǒng)包括電渦流位移傳感器，數(shù)據(jù)處理電路和計(jì)算機(jī)；電渦流位移傳感器相對(duì) 設(shè)置在上試樣夾具的一側(cè)，電渦輪位移傳感器的正上方設(shè)置限位螺釘，電渦流位移傳感 器通過傳感器支架與底座連接；傳感器支架中設(shè)置探頭，電渦流位移傳感器的測(cè)量信號(hào) 接入數(shù)據(jù)處理電路，經(jīng)AD轉(zhuǎn)換和單片機(jī)預(yù)處理，輸入計(jì)算機(jī)。
比較好的是，本發(fā)明的聯(lián)軸器的兩部分之間通過柔性繩連接。
比較好的是，本發(fā)明的支座包括一對(duì)角接觸球軸承、預(yù)緊環(huán)、端蓋，角接觸軸承面 對(duì)面布置在支座的中部，角接觸軸承的外側(cè)分別設(shè)置預(yù)緊環(huán)，預(yù)緊環(huán)的外側(cè)分別設(shè)置端
生
jnL。
本發(fā)明采用上述技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)
1、本發(fā)明通過試驗(yàn)繪制一定載荷下的軸頸軸瓦副的streibeck曲線，得到摩擦副在 邊界潤滑狀態(tài)時(shí)的臨界轉(zhuǎn)速，確定試驗(yàn)參數(shù)，模擬實(shí)際工況；采用位移傳感器測(cè)量上試 樣夾具在摩擦力作用下的偏移，計(jì)算軸頸軸瓦副摩擦系數(shù)，克服小摩擦系數(shù)不易準(zhǔn)確測(cè) 量的缺點(diǎn)。2、 本發(fā)明可用于評(píng)定不同材料和處理工藝的軸頸軸瓦副摩擦磨損性能；向潤滑介質(zhì) 中加入添加劑，可研究添加劑在摩擦磨損中的作用及潤滑機(jī)理。
3、 本發(fā)明通過杠桿機(jī)構(gòu)有效控制載荷，可實(shí)現(xiàn)加速摩擦磨損實(shí)驗(yàn)；測(cè)量系統(tǒng)能對(duì)摩 擦力精確在線測(cè)量并顯示，可用于軸頸軸瓦副摩擦規(guī)律研究。
4、 本發(fā)明的油環(huán)上套有油鏈，油鏈一端浸入油杯，試驗(yàn)時(shí)油環(huán)帶動(dòng)油鏈轉(zhuǎn)動(dòng)，為摩 擦副提供潤滑。
5、 本發(fā)明的聯(lián)軸器的兩部分之間通過柔性繩連接，用以緩沖吸振。


圖1是本發(fā)明的一種結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是圖1的左視圖。
圖3是本發(fā)明的測(cè)量部分的結(jié)構(gòu)示意圖。
其中1、變頻器，2、調(diào)速電機(jī)，3、聯(lián)軸器，4、支撐軸，5、角接觸球軸承，6、 支座，7、預(yù)緊環(huán)，8、端蓋，9、支架，10、油環(huán)，11、下試樣，12、上試樣，13、上試 樣夾具，14、應(yīng)變梁，15、施力杠桿，16、電渦流位移傳感器，17、傳感器支架，18、 限位螺釘，19、配重塊，20、砝碼架，21、底座。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明
如圖l、圖2所示，本發(fā)明包括驅(qū)動(dòng)部分、試驗(yàn)部分、加載部分、測(cè)量系統(tǒng)； 驅(qū)動(dòng)部分包括變頻器l、調(diào)速電機(jī)2、聯(lián)軸器3、支撐軸4、支座6、底座21;變頻
器1與調(diào)速電機(jī)2連接，調(diào)速電機(jī)2的主軸通過聯(lián)軸器3與支撐軸4相連，支撐軸4為 階梯軸，固定于支座6上，支座6設(shè)置在底座21上；
試驗(yàn)部分包括應(yīng)變梁14、上試樣夾具13、上試樣12、下試樣ll、油環(huán)10;應(yīng)變梁 14垂直設(shè)置在上試樣夾具13上端；上試樣夾具13下端的方形槽內(nèi)螺釘鎖緊上試樣12，
上試樣12的下方設(shè)置環(huán)形下試樣11;下試樣11與支撐軸4間隙配合，并用螺母鎖緊； 下試樣ll的內(nèi)側(cè)設(shè)置油環(huán)IO，油環(huán)10與支撐軸4過盈配合；
加載部分包括支架9、施力杠桿15、砝碼架20、配重塊19，應(yīng)變梁14的上端過盈 配合連接施力杠桿15，施力杠桿15松螺紋連接支架9，支架9安裝于底座21上，施力
杠桿15 —端設(shè)置配重塊19，施力杠桿15另一端設(shè)置砝碼架20;
測(cè)量系統(tǒng)包括電渦流位移傳感器16，數(shù)據(jù)處理電路和計(jì)算機(jī)；電渦流位移傳感器16 相對(duì)設(shè)置在上試樣夾具13的一側(cè)，電渦輪位移傳感器16的正上方設(shè)置限位螺釘18，電 渦流位移傳感器16通過傳感器支架17與底座21連接；傳感器支架17中設(shè)置探頭，電 渦流位移傳感器16的測(cè)量信號(hào)接入數(shù)據(jù)處理電路，經(jīng)AD轉(zhuǎn)換和單片機(jī)預(yù)處理，輸入計(jì) 算機(jī)。
本發(fā)明的聯(lián)軸器3的兩部分之間通過柔性繩連接。
本發(fā)明的支座6包括一對(duì)角接觸球軸承5、預(yù)緊環(huán)7、端蓋8，角接觸軸承5面對(duì)面 布置在支座6的中部，角接觸軸承5的外側(cè)分別設(shè)置預(yù)緊環(huán)7，預(yù)緊環(huán)7的外側(cè)分別設(shè)置 端蓋8。
上試樣12按要求加工成方形；下試樣ll加工成環(huán)，表面按要求工藝或涂層處理。
下試樣11鎖緊在支撐軸4上，上試樣12置于下試樣11正上方。啟動(dòng)變頻器1和調(diào)速電 機(jī)2并加載。緊固于支撐軸4上的油環(huán)10隨支撐軸4一起轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)油鏈巻起潤滑油潤 滑。在上下試樣間摩擦力作用下，應(yīng)變梁14產(chǎn)生變形，使上試樣夾具13發(fā)生偏移。高 精度電渦流位移傳感器16測(cè)量偏移量并將信號(hào)經(jīng)由數(shù)據(jù)處理部分送入計(jì)算機(jī)處理，計(jì)算 機(jī)根據(jù)應(yīng)變梁14剛度和載荷大小計(jì)算出摩擦系數(shù)，并實(shí)時(shí)繪制摩擦系數(shù)曲線。調(diào)整電機(jī) 轉(zhuǎn)速，測(cè)量不同轉(zhuǎn)速下的軸頸軸瓦副摩擦系數(shù)，繪制此載荷及摩擦副材料匹配下的 streibeck曲線，確定使摩擦副保持邊界潤滑狀態(tài)的臨界轉(zhuǎn)速以確定試驗(yàn)參數(shù)，可評(píng)定不 同材料及處理工藝的軸頸軸瓦副摩擦磨損性能；向潤滑介質(zhì)中加入添加劑，實(shí)現(xiàn)研究不 同添加劑對(duì)摩擦磨損的作用及其機(jī)理。
權(quán)利要求
1、一種機(jī)床主軸軸頸軸瓦摩擦學(xué)性能試驗(yàn)機(jī)，其特征在于包括驅(qū)動(dòng)部分、試驗(yàn)部分、加載部分、測(cè)量系統(tǒng)；驅(qū)動(dòng)部分包括變頻器(1)、調(diào)速電機(jī)(2)、聯(lián)軸器(3)、支撐軸(4)、支座(6)、底座(21)；變頻器(1)與調(diào)速電機(jī)(2)連接，調(diào)速電機(jī)(2)的主軸通過聯(lián)軸器(3)與支撐軸(4)相連，支撐軸(4)為階梯軸，固定于支座(6)上，支座(6)設(shè)置在底座(21)上；試驗(yàn)部分包括應(yīng)變梁(14)、上試樣夾具(13)、上試樣(12)、下試樣(11)、油環(huán)(10)；應(yīng)變梁(14)垂直設(shè)置在上試樣夾具(13)上端；上試樣夾具(13)下端的方形槽內(nèi)螺釘鎖緊上試樣(12)，上試樣(12)的下方設(shè)置環(huán)形下試樣(11)；下試樣(11)與支撐軸(4)間隙配合，并用螺母鎖緊；下試樣(11)的內(nèi)側(cè)設(shè)置油環(huán)(10)，油環(huán)(10)與支撐軸(4)過盈配合；加載部分包括支架(9)、施力杠桿(15)、砝碼架(20)、配重塊(19)，應(yīng)變梁(14)的上端過盈配合連接施力杠桿(15)，施力杠桿(15)松螺紋連接支架(9)，支架(9)安裝于底座(21)上，施力杠桿(15)一端設(shè)置配重塊(19)，施力杠桿(15)另一端設(shè)置砝碼架(20)；測(cè)量系統(tǒng)包括電渦流位移傳感器(16)，數(shù)據(jù)處理電路和計(jì)算機(jī)；電渦流位移傳感器(16)相對(duì)設(shè)置在上試樣夾具(13)的一側(cè)，電渦輪位移傳感器(16)的正上方設(shè)置限位螺釘(18)，電渦流位移傳感器(16)通過傳感器支架(17)與底座(21)連接；傳感器支架(17)中設(shè)置探頭，電渦流位移傳感器(16)的測(cè)量信號(hào)接入數(shù)據(jù)處理電路，經(jīng)AD轉(zhuǎn)換和單片機(jī)預(yù)處理，輸入計(jì)算機(jī)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)床主軸軸頸軸瓦摩擦學(xué)性能試驗(yàn)機(jī)，其特征在于上述聯(lián) 軸器(3)的兩部分之間通過柔性繩連接。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)床主軸軸頸軸瓦摩擦學(xué)性能試驗(yàn)機(jī)，其特征在于上述支 座(6)包括一對(duì)角接觸球軸承(5)、預(yù)緊環(huán)(7)、端蓋(8)，角接觸軸承(5)面對(duì)面布置在支 座(6)的中部，角接觸軸承(5)的外側(cè)分別設(shè)置預(yù)緊環(huán)(7)，預(yù)緊環(huán)(7)的外側(cè)分別設(shè) 置端蓋(8)。
全文摘要
機(jī)床主軸軸頸軸瓦摩擦學(xué)性能試驗(yàn)機(jī)，涉及試驗(yàn)裝置，具體涉及機(jī)床主軸軸頸軸瓦副摩擦磨損過程的模擬、檢測(cè)裝置，屬于摩擦學(xué)技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明包括驅(qū)動(dòng)部分、試驗(yàn)部分、加載部分、測(cè)量系統(tǒng)；驅(qū)動(dòng)部分的變頻器與調(diào)速電機(jī)連接，調(diào)速電機(jī)的主軸通過聯(lián)軸器與支撐軸相連，支撐軸為階梯軸；試驗(yàn)部分的應(yīng)變梁垂直設(shè)置在上試樣夾具上端；上試樣夾具下端的方形槽內(nèi)螺釘鎖緊上試樣，上試樣的下方設(shè)置環(huán)形下試樣；加載部分的應(yīng)變梁的上端過盈配合連接施力杠桿，施力杠桿一端設(shè)置配重塊，施力杠桿另一端設(shè)置砝碼架。本發(fā)明提出了一種模擬實(shí)際工況，結(jié)構(gòu)簡單，同時(shí)能有效評(píng)估滑動(dòng)軸承副材料、潤滑介質(zhì)摩擦學(xué)特性的試驗(yàn)裝置，并可實(shí)現(xiàn)加速磨損試驗(yàn)。
文檔編號(hào)G01M13/04GK101339113SQ200810021099
公開日2009年1月7日 申請(qǐng)日期2008年8月19日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月19日
發(fā)明者蔣書運(yùn) 申請(qǐng)人:東南大學(xué)