專利名稱：一種摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)，特別是用于檢測(cè)硬質(zhì)合金摩擦磨損性能 的摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)。
背景技術(shù)：
目前，在硬質(zhì)合金工業(yè)生產(chǎn)中，尚沒有一種合適的檢測(cè)硬質(zhì)合金產(chǎn)品抗磨 損性能和摩擦性能的磨擦磨損試驗(yàn)機(jī)。在實(shí)驗(yàn)窒，硬質(zhì)合金的磨損試驗(yàn)一般是
沿用美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)ASTM B611《Standard Test Method for Abrasive Wear Resistance of Cemented Carbides》或美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)ASTM G65《Standard Test Method for Measuring Abrasion Using the Dry Sand/Rubber Wheel Apparatus》，這兩禾中 試驗(yàn)方法除了磨料的供給方式不同外，試驗(yàn)原理基本相同，而ASTM B611是專 用于硬質(zhì)合金的磨損試驗(yàn)的。圖4為ASTM B611提供的一個(gè)摩擦方式原理圖， 試驗(yàn)中，由砝碼24產(chǎn)生的加載力通過杠桿20將試樣21壓在鋼制研磨輪22上， 研磨輪下半部浸在水砂混合的泥漿磨料23中，研磨輪旋轉(zhuǎn)時(shí)粘附在研磨輪上的 磨料磨損試樣，用研磨輪旋轉(zhuǎn)一周時(shí)，試樣的體積損失評(píng)價(jià)它的抗磨損性。用 ASTMB611標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)硬質(zhì)合金的抗磨損性存在的問題是試驗(yàn)力的施加是用砝碼 通過杠桿加載，是采用"恒定力"進(jìn)行試驗(yàn)，不能進(jìn)行加載力變化時(shí)的連續(xù)試 驗(yàn)，不能正確反映硬質(zhì)合金產(chǎn)品，比如刀具、鉆頭、鑿巖齒等產(chǎn)品在實(shí)際工況 (切削力變化、溫度升高等狀況)下的抗磨損性能，因此它得出的評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì) 改進(jìn)硬質(zhì)合金配方或生產(chǎn)工藝，提高產(chǎn)品的抗磨損性能指導(dǎo)意義不大。它還不 能檢測(cè)硬質(zhì)合金的摩擦性能。因此，設(shè)計(jì)一種能在接近實(shí)際工況下檢測(cè)硬質(zhì)合 金產(chǎn)品的抗磨損性能和摩擦性能的工業(yè)用摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)，促進(jìn)硬質(zhì)合金產(chǎn)品 質(zhì)量的不斷提高，成為了本行業(yè)的迫切需要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述ASTM B611磨損試驗(yàn)方法和裝置在試驗(yàn)中不能
進(jìn)行加載力變化的連續(xù)磨損試驗(yàn)，不能在接近實(shí)際工況下檢測(cè)硬質(zhì)合金產(chǎn)品的 抗磨損性能等技術(shù)缺陷，提供一種能檢測(cè)硬質(zhì)合金產(chǎn)品在接近實(shí)際工況下抗磨 損性能和摩擦性能的工業(yè)用摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)。該摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)能按試驗(yàn)要求 實(shí)時(shí)連續(xù)地調(diào)整并檢測(cè)出試驗(yàn)的加載力和被檢測(cè)試樣的實(shí)時(shí)溫度，還可以檢測(cè) 研磨輪的扭矩，測(cè)試出硬質(zhì)合金產(chǎn)品在接近實(shí)際工況下的抗磨損性能和涉及試 樣的摩擦力和摩擦系數(shù)等摩擦學(xué)方面的性能。
為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的，采用以下技術(shù)方案
本發(fā)明的摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)包括磨料容槽，沿輪的徑向設(shè)置有若干條攪拌葉 片且懸置于磨料容槽中的研磨鋼輪，它的垂直臂懸置于研磨鋼輪輪殼表面和磨 料容槽側(cè)壁之間的加力杠桿，固定于機(jī)座上、并位于磨料容槽正上方的伺服供 砂料槽，伺服供砂料槽底部設(shè)置有排砂嘴和輸送管道，盛于料槽中的干研磨介 質(zhì)由管道輸送到夾裝固定在加力杠桿的垂直臂末端的試樣和研磨鋼輪輪殼表面 之間，設(shè)置有與加力杠桿的水平臂末端剛性連接的彈簧伺服加載機(jī)構(gòu)，串接于 彈簧伺服加載機(jī)構(gòu)的彈簧和加力杠桿的水平臂之間的載荷傳感器，安裝于試樣 背面的溫度傳感器，固定在研磨鋼輪中心的主軸安裝在軸承座上，并通過撓性 聯(lián)軸器與扭矩傳感器聯(lián)接，扭矩傳感器再與變頻調(diào)速驅(qū)動(dòng)電機(jī)的傳動(dòng)軸聯(lián)接， 磨料容槽的底部排砂孔下設(shè)置有磨料收集桶，由計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)調(diào)控并檢測(cè)伺服供 砂料槽的排砂量、變頻調(diào)速驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速和扭矩、彈簧伺服加載機(jī)構(gòu)的加載 力，并實(shí)時(shí)檢測(cè)和記錄研磨鋼輪的轉(zhuǎn)數(shù)、試樣的溫度。
本發(fā)明在實(shí)施時(shí)，彈簧伺服加載機(jī)構(gòu)優(yōu)先選用包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)、減速器、絲 桿和彈簧的結(jié)構(gòu)。減速器的輸入端與驅(qū)動(dòng)電機(jī)傳動(dòng)軸聯(lián)接，減速器的輸出端與 可以作直線往復(fù)移動(dòng)的絲桿聯(lián)接，彈簧與絲桿的另一端固定聯(lián)接。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是提供了一種適于硬質(zhì)合金工業(yè)用的摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)，它能 對(duì)試驗(yàn)中加載到試樣上的加載力，研磨鋼輪的轉(zhuǎn)速和扭矩、硏磨介質(zhì)的供砂量 等進(jìn)行實(shí)時(shí)連續(xù)的調(diào)控和檢測(cè)，并能實(shí)時(shí)檢測(cè)在不同研磨條件下試樣溫度的變 化，便于模擬硬質(zhì)合金產(chǎn)品的實(shí)際工況，從而檢測(cè)分析出硬質(zhì)合金產(chǎn)品在接近 實(shí)際工況條件下的抗磨損性能，以及摩擦力和摩擦系數(shù)等摩擦學(xué)方面的性能， 用以不斷改進(jìn)合金配方或生產(chǎn)工藝，提高產(chǎn)品質(zhì)量。


圖1是本發(fā)明摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)的結(jié)構(gòu)示意主視圖2是本發(fā)明摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)的結(jié)構(gòu)示意右視圖3是本發(fā)明摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)的彈簧伺服加載機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖4是美國(guó)ASTM B611標(biāo)準(zhǔn)提供的摩擦方式原理圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
本發(fā)明的摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)采用的摩擦方式與ASTM B611標(biāo)準(zhǔn)基本相同，主 機(jī)為臥式結(jié)構(gòu)，整體安裝在機(jī)座12上。主要部件包括伺服供砂料槽1，研磨鋼 輪2，磨料容槽7，加力杠桿3，彈簧伺服加載機(jī)構(gòu)6，主軸13、軸承座8及變
頻調(diào)速驅(qū)動(dòng)電機(jī)ll等。
伺服供砂料槽1固定于機(jī)座12上，并安裝在磨料容槽7的正上方，盛于伺服 供砂料槽1中的干研磨介質(zhì)從料槽1的排砂嘴流出后經(jīng)管道輸送到試樣4和研磨 鋼輪2輪殼表面之間，以磨損試樣4。根據(jù)試驗(yàn)要求由計(jì)算機(jī)發(fā)出指令調(diào)控伺服 供砂料槽l的排砂嘴開閉及開閉程度，調(diào)整供砂流量至合適的流量，當(dāng)研磨介質(zhì) 穩(wěn)定流動(dòng)時(shí)，研磨鋼輪2才開始旋轉(zhuǎn)，通過旋轉(zhuǎn)計(jì)數(shù)器測(cè)定研磨鋼輪2的轉(zhuǎn)數(shù)， 并將轉(zhuǎn)數(shù)數(shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī)。因此采用本發(fā)明的伺服供砂料槽l即可以根據(jù)試驗(yàn)要 求提供流量穩(wěn)定可控的干研磨介質(zhì)進(jìn)行磨損試驗(yàn)。研磨鋼輪2固定安裝在它的中 心主軸13上，懸置于不銹鋼磨料容槽7中，主軸13穿過磨料容槽7的后壁安裝在 軸承座8上。沿研磨鋼輪2的徑向設(shè)置有若干條攪拌葉片19，能充分均勻地?cái)噭?dòng) 盛于磨料容槽7中的泥漿狀研磨介質(zhì)。磨料容槽7固定安裝在機(jī)座12上，它的下 部為圓弧形，圓弧底部設(shè)置有排砂孔，打開排砂孔即可將磨料容槽7中的磨料經(jīng) 過一個(gè)漏斗流入磨料收集桶5，便于清潔容槽且不污染環(huán)境。當(dāng)需要使用泥漿狀 的研磨介質(zhì)時(shí)，可以停止伺服供砂料槽l的供砂，在磨料容槽7中注入按一定比 例混合的泥漿狀研磨介質(zhì)，通過安裝在研磨鋼輪2上的葉片攪拌研磨介質(zhì)泥漿， 并由旋轉(zhuǎn)的研磨鋼輪2將泥漿攜帶移向試樣4表面，粘附于研磨鋼輪2輪殼表面的 研磨介質(zhì)泥漿對(duì)試樣4進(jìn)行磨損試驗(yàn)。加力杠桿3的垂直臂(承重臂)伸入磨料 容槽7的一側(cè)，位于研磨鋼輪2的輪殼表面和磨料容槽7的側(cè)壁之間，它的末端應(yīng) 低于研磨鋼輪2的水平中心線，試樣4就通過樣品夾具固定夾裝在加力杠桿3的垂 直臂的下端。彈簧伺服加載機(jī)構(gòu)6在垂直方向上與加力杠桿3水平臂(力臂)的末端剛性連接，彈簧伺服加載機(jī)構(gòu)6包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)17、減速器18、絲桿16和彈15， 加載荷時(shí)，由驅(qū)動(dòng)電機(jī)17驅(qū)動(dòng)減速器18，并帶動(dòng)絲杠16作直線運(yùn)動(dòng)，形成一個(gè) 絲杠一彈簧綜合加載力，拉動(dòng)加力杠桿3的水平臂向下移動(dòng)，使加力杠桿3的垂 直臂向研磨鋼輪2移動(dòng)，從而將試樣4壓在研磨鋼輪2上(研磨鋼輪2的輪殼 表面與試樣4的表面為線接觸)。驅(qū)動(dòng)電機(jī)17反轉(zhuǎn)，則卸除加載力。根據(jù)模擬的 硬質(zhì)合金產(chǎn)品在實(shí)際工況下承受的負(fù)荷或負(fù)荷曲線，由計(jì)算機(jī)發(fā)出指令調(diào)控彈 簧伺服加載機(jī)構(gòu)6驅(qū)動(dòng)電機(jī)17的開停，調(diào)整對(duì)試樣4的加載力大小，并加載到試 樣4上進(jìn)行連續(xù)可調(diào)的摩擦磨損試驗(yàn)。在彈簧伺服加載機(jī)構(gòu)6的彈簧15和加力杠 桿3水平臂之間串接有載荷傳感器14，從而可以連續(xù)地檢測(cè)出加于試樣4上的加 載力大小，最終獲得不同加載力下試樣的抗磨損性能。在試樣4的背面裝有溫度 傳感器，它可以是熱電偶，用以檢測(cè)在進(jìn)行摩擦磨損試驗(yàn)時(shí)試樣4的溫度變化情 況，從而可以檢測(cè)出在不同的加載力下試樣溫度的變化和不同的溫度下硬質(zhì)合 金抗磨損性能和摩擦性能的變化。研磨鋼輪2旋轉(zhuǎn)所需的動(dòng)力由固定在機(jī)座12上 的變頻調(diào)速驅(qū)動(dòng)電機(jī)ll提供，變頻調(diào)速驅(qū)動(dòng)電機(jī)ll的傳動(dòng)軸先與一個(gè)扭矩傳感 器10聯(lián)接，再通過撓性聯(lián)軸器9與安裝于軸承座8中的主軸13聯(lián)接，最后通過主 軸13將動(dòng)力傳遞到研磨鋼輪2上，使其旋轉(zhuǎn)。由計(jì)算機(jī)發(fā)出的指令調(diào)控變頻調(diào)速 驅(qū)動(dòng)電機(jī)ll的運(yùn)轉(zhuǎn)，從而控制研磨鋼輪2的轉(zhuǎn)速，旋轉(zhuǎn)圈數(shù)或旋轉(zhuǎn)時(shí)間，而扭矩 傳感器10則將不同轉(zhuǎn)速試驗(yàn)時(shí)的扭矩實(shí)時(shí)檢測(cè)并記錄下來，通過計(jì)算可以得出 涉及試樣的摩擦力和摩擦系數(shù)等摩擦學(xué)方面性能的數(shù)據(jù)。
本發(fā)明的磨擦磨損試驗(yàn)機(jī)研磨介質(zhì)的供料量和供料速度、進(jìn)行磨損試驗(yàn)時(shí) 對(duì)試樣的加載力、研磨鋼輪的轉(zhuǎn)速和扭矩都能根據(jù)試驗(yàn)要求由計(jì)算機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí) 控制和連續(xù)調(diào)整，并且試驗(yàn)過程中的實(shí)際加載力，鋼輪轉(zhuǎn)速，旋轉(zhuǎn)圈數(shù)，旋轉(zhuǎn) 時(shí)間，旋轉(zhuǎn)力矩，摩擦力，摩擦系數(shù)，試樣溫度等都能由計(jì)算機(jī)記錄、顯示并 通過編制的軟件程序計(jì)算出來，從而為工業(yè)生產(chǎn)中在模擬的實(shí)際工況條件下， 研究硬質(zhì)合金產(chǎn)品的抗磨損性能提供了一個(gè)有效的途徑。
本發(fā)明進(jìn)行硬質(zhì)合金磨損試驗(yàn)時(shí)，也測(cè)定樣品的密度、研磨鋼輪旋轉(zhuǎn)一周 時(shí)試樣的體積損失，并結(jié)合整個(gè)試驗(yàn)過程中實(shí)際檢測(cè)出的加載力、鋼輪轉(zhuǎn)速、 試樣溫度等參數(shù)來評(píng)價(jià)硬質(zhì)合金產(chǎn)品的抗磨損性能，比ASTM B611標(biāo)準(zhǔn)接近實(shí) 際工況。同時(shí)，本發(fā)明進(jìn)行硬質(zhì)合金摩擦試驗(yàn)時(shí)，可以改變研磨介質(zhì)或摩擦副 的材質(zhì)，通過實(shí)際檢測(cè)出的力矩來計(jì)算硬質(zhì)合金與不同材料之間的摩擦系數(shù)。
權(quán)利要求
1.一種磨擦磨損試驗(yàn)機(jī)，它包括磨料容槽(7)，沿輪的徑向設(shè)置有若干條攪拌葉片(19)且懸置于磨料容槽(7)中的研磨鋼輪(2)，它的垂直臂懸置于研磨鋼輪(2)輪殼表面和磨料容槽(7)側(cè)壁之間的加力杠桿(3)，其特征在于它還包括固定于機(jī)座(12)上、并位于磨料容槽(7)正上方的伺服供砂料槽(1)，伺服供砂料槽(1)設(shè)置有將盛于料槽中的干研磨介質(zhì)輸送到夾裝固定在加力杠桿(3)的垂直臂末端的試樣(4)和研磨鋼輪(2)輪殼表面之間的排砂嘴和輸送管道，與加力杠桿(3)的水平臂末端剛性連接的彈簧伺服加載機(jī)構(gòu)(6)，串接于彈簧伺服加載機(jī)構(gòu)(6)的彈簧和加力杠桿(3)的水平臂之間的載荷傳感器(14)，安裝于試樣(4)背面的溫度傳感器，固定在研磨鋼輪(2)中心的主軸(13)安裝在軸承座(8)上，并通過撓性聯(lián)軸器(9)與扭矩傳感器(10)聯(lián)接，扭矩傳感器(10)再與變頻調(diào)速驅(qū)動(dòng)電機(jī)(11)的傳動(dòng)軸聯(lián)接，設(shè)置于磨料容槽(7)的底部排砂孔下的磨料收集桶(5)，實(shí)時(shí)調(diào)控并檢測(cè)伺服供砂料槽(1)的排砂量、變頻調(diào)速驅(qū)動(dòng)電機(jī)(11)的轉(zhuǎn)速和扭矩、彈簧伺服加載機(jī)構(gòu)(6)的加載力，并能實(shí)時(shí)檢測(cè)和記錄研磨鋼輪(2)的轉(zhuǎn)數(shù)、試樣(4)溫度的計(jì)算機(jī)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)，其特征在于彈簧伺服加載機(jī)構(gòu) (6)包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)(17)，它的輸入端與驅(qū)動(dòng)電機(jī)(17)傳動(dòng)軸聯(lián)接的減速器 (18)，與減速器(18)的輸出端聯(lián)接的能作直線運(yùn)動(dòng)的絲桿(16)，與絲桿(16)的另一端固定聯(lián)接的彈簧(15)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種磨擦磨損試驗(yàn)機(jī)，它包括磨料容槽，懸置于磨料容槽中的研磨鋼輪，它的垂直臂懸置于研磨鋼輪和磨料容槽側(cè)壁之間的加力杠桿，設(shè)置有排砂嘴和輸送管道的伺服供砂料槽，與加力杠桿的水平臂連接的彈簧伺服加載機(jī)構(gòu)，串接于彈簧伺服加載機(jī)構(gòu)和加力杠桿之間的載荷傳感器，安裝于試樣背面的溫度傳感器，研磨鋼輪的主軸安裝在軸承座上，并通過撓性聯(lián)軸器與扭矩傳感器聯(lián)接，再與變頻調(diào)速驅(qū)動(dòng)電機(jī)聯(lián)接，實(shí)時(shí)調(diào)控并檢測(cè)伺服供砂料槽的排砂量、變頻調(diào)速驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速和扭矩、彈簧伺服加載機(jī)構(gòu)的加載力，并能實(shí)時(shí)檢測(cè)和記錄研磨鋼輪的轉(zhuǎn)數(shù)、試樣溫度的計(jì)算機(jī)。它能檢測(cè)分析出硬質(zhì)合金產(chǎn)品在接近實(shí)際工況條件下的抗磨損性能及摩擦性能。
文檔編號(hào)G01N3/56GK101344470SQ200810032198
公開日2009年1月14日 申請(qǐng)日期2008年9月1日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月1日
發(fā)明者邱智海, 馬紹宏 申請(qǐng)人:株洲硬質(zhì)合金集團(tuán)有限公司