專利名稱：一種在線測量的摩擦磨損試驗機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及研究材料的摩擦磨損變化規(guī)律的試驗設(shè)備，特別涉及一種在 線測量的摩擦磨損試驗機(jī)，用于在摩擦磨損實驗中，在線測量工程材料的摩 擦磨損情況。
背景技術(shù)：
評定工程材料的摩擦磨損特性時，通常要將測試樣品或試件置于摩擦磨 損試驗機(jī)上進(jìn)行試驗，通過測定摩擦系數(shù)和磨損量對材料性能進(jìn)行評價。摩 擦磨損試驗過程中，不同階段摩擦系數(shù)的變化、表面形貌的變化和磨損量的 變化對于研究材料摩擦磨損變化規(guī)律起著關(guān)鍵的作用。
摩擦系數(shù)通?？梢酝ㄟ^測力傳感器在線的測量，而磨損量的測量通常是 先將試件裝夾在試驗機(jī)上，經(jīng)過一段時間的試驗后將試件取下，然后對試件 的磨損進(jìn)行測量。常用的磨損測量方法有稱重法，測長法和測量表面輪廓法。
通常情況下，摩擦磨損試驗機(jī)和磨損的測量設(shè)備都是獨立的，因此不論 何種測量方法都無法對磨損過程中不同階段的表面形貌和磨損量進(jìn)行在線測 量，從而不便于研究材料磨損的變化規(guī)律。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種在線測量的摩擦磨損試驗 機(jī)，它能夠在摩擦磨損過程中，在線測量的試件不同階段的摩擦系數(shù)、表面 形貌和磨損量。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明是以下述技術(shù)方案予以實現(xiàn)的。 一種在線測 量的摩擦磨損試驗機(jī)，包括實驗臺，設(shè)置在實驗臺上的摩擦磨損實驗裝置 和表面形貌測量裝置，其特征在于，
所述摩擦磨損實驗裝置包含應(yīng)變梁，設(shè)置在實驗臺上的支架和旋轉(zhuǎn)平 臺，旋轉(zhuǎn)平臺固定下試件，支架位于旋轉(zhuǎn)平臺一側(cè)；支架上設(shè)置有旋轉(zhuǎn)軸，
旋轉(zhuǎn)軸上固定有擺動梁，擺動梁的一端固定有配重桿，配重桿上設(shè)置有配重 塊，擺動梁的另一端固定在應(yīng)變梁的一端，應(yīng)變梁的另一端固定有夾頭，夾
頭固定上試件，夾頭上設(shè)置砝碼盤，砝碼盤放置砝碼；所述應(yīng)變梁上設(shè)置有 測量上試件和下試件之間的摩擦力的力傳感器；
所述表面形貌測量裝置包含..設(shè)置在實驗臺上的三坐標(biāo)調(diào)整臺，三坐標(biāo) 調(diào)整臺上設(shè)置有表面形貌儀，表面形貌儀的探針伸入所述旋轉(zhuǎn)平臺的上方。
本發(fā)明的進(jìn)一步特點在于-
所述支架上設(shè)置有調(diào)節(jié)螺釘，調(diào)節(jié)螺釘?shù)謮簲[動梁的靠近配重桿的一端。 所述配重塊和配重桿通過螺紋連接。 所述旋轉(zhuǎn)軸通過軸承與支架連接。
所述旋轉(zhuǎn)平臺固定有下試件托盤，下試件托盤上對稱設(shè)置有多個墊塊， 墊塊的中間設(shè)置有條形孔，條形孔內(nèi)設(shè)置有鎖定螺釘。
所述表面形貌儀通過支持桿固定在三坐標(biāo)調(diào)整臺上，表面形貌儀伸出三 坐標(biāo)調(diào)整臺。
本發(fā)明在線測量摩擦磨損試驗機(jī)，與現(xiàn)有的銷盤式摩擦磨損試驗機(jī)相比， 本發(fā)明具有以下有益效果
(1)能實現(xiàn)下試件表面形貌的在線測量。在進(jìn)行低速摩擦磨損實驗時(下試件托盤轉(zhuǎn)速《30rpm)，不需將旋轉(zhuǎn)平臺停下就可以對試件表面形貌進(jìn)行測 量。在進(jìn)行中高速摩擦磨損實驗時(下試樣托盤轉(zhuǎn)速〉30rpm)，把旋轉(zhuǎn)平臺停 下，不需將試驗件取下即可對試件的表面形貌進(jìn)行測量；方便在線采集應(yīng)變 梁的應(yīng)變信號和下試件的表面形貌數(shù)據(jù)，計算出摩擦系數(shù)和磨損量。
(2)所述的擺動梁的一端固定有配重桿，配重桿上設(shè)置有配重塊，配重 塊在配重桿上的位置可調(diào)，不僅便于在加載前將擺動梁調(diào)節(jié)平衡，而且可以 對加載的載荷大小進(jìn)行調(diào)整；調(diào)節(jié)螺釘?shù)謮簲[動梁的靠近配重桿的一端，試 驗時，可以通過調(diào)節(jié)螺釘將上試件平穩(wěn)壓在下試件上，從而避免對脆性材料 進(jìn)行摩擦磨損試驗時，將擺動梁放下時，上試樣對下試樣造成破壞，試驗結(jié) 束時，可以通過調(diào)節(jié)螺釘將上試件與下試件分離；下試件托盤上對稱設(shè)置有 多個墊塊，墊塊中間設(shè)置有條形孔，條形孔內(nèi)設(shè)置有鎖定螺釘，下試件通過 多個鎖定螺釘固定在下試件托盤上，這種結(jié)構(gòu)可以實現(xiàn)對多種形狀和大小的 下試件進(jìn)行固定。


圖1是本發(fā)明的一種在線測量的摩擦磨損試驗機(jī)的結(jié)構(gòu)主視圖； 圖2是圖1的俯視圖； 圖3是圖1的A-A剖面圖中1、實驗臺；2、三坐標(biāo)調(diào)整臺；3、支持桿；4、表面形貌儀；5、 旋轉(zhuǎn)平臺；6、支架；7、旋轉(zhuǎn)軸；8、擺動梁；9、配重桿；10、配重塊；11、 應(yīng)變梁；12、夾頭；13、砝碼盤；14、砝碼；15、調(diào)節(jié)螺釘；16、下試件托 盤；17、墊塊；18、鎖定螺釘。共評失施刀A
參照圖l、圖2，本發(fā)明的在線測量的摩擦磨損試驗機(jī)，主要包括實驗 臺1，設(shè)置在實驗臺1上的摩擦磨損實驗裝置和表面形貌測量裝置。
摩擦磨損實驗裝置中，在實驗臺1上設(shè)置支架6和旋轉(zhuǎn)平臺5，支架6位 于旋轉(zhuǎn)平臺5的右側(cè)，旋轉(zhuǎn)平臺5通過電機(jī)驅(qū)動。結(jié)合圖3所示，旋轉(zhuǎn)平臺5 上固定下試件托盤16，下試件托盤16上對稱設(shè)置有四個墊塊17，墊塊17中 間設(shè)置有條形孔，條形孔內(nèi)設(shè)置有鎖定螺釘18，下試件通過四個鎖定螺釘18 固定在下試件托盤16。旋轉(zhuǎn)軸7的兩端通過軸承連接在支架6上，旋轉(zhuǎn)軸7 中間固定擺動梁8，擺動梁8的一端固定配重桿9，配重桿9上設(shè)置有配重塊 10，配重塊10可為多個，配重塊10與配重桿9通過螺紋連接，方便調(diào)整； 擺動梁8的另一端縱向固定應(yīng)變梁11的一端，應(yīng)變梁11的另一端固定有夾 頭12，夾頭12固定上試件，上試件可以為柱狀或球狀。夾頭12上方固定砝 碼盤13，砝碼盤13內(nèi)放置砝碼14，用來提供上試件對下試件的正壓力。應(yīng) 變梁11可以為單片梁或雙片梁，應(yīng)變梁11的前、后側(cè)分別粘附有電阻應(yīng)變 片，作為力傳感器，來測量上試件與下試件之間產(chǎn)生的摩擦力。支架6上設(shè) 置有調(diào)節(jié)螺釘15，調(diào)節(jié)螺釘15抵壓擺動梁8的靠近配重桿9的一端。試驗時， 可以通過調(diào)節(jié)螺釘15將上試件平穩(wěn)壓在下試件上；試驗結(jié)束時，可以通過調(diào) 節(jié)螺釘15將上試件與下試件分離。
在表面形貌測量裝置中，三坐標(biāo)調(diào)整臺2設(shè)置在實驗臺1上，位于旋轉(zhuǎn) 平臺5左側(cè)，表面形貌儀4通過支持桿3固定在三坐標(biāo)調(diào)整臺2上，并伸出 三坐標(biāo)調(diào)整臺2。通過調(diào)整三坐標(biāo)調(diào)整臺2，可以使表面形貌儀4的探針伸入 旋轉(zhuǎn)平臺5的上方，方便測量下試件的表面形貌。低速摩擦磨損試驗(下試樣托盤轉(zhuǎn)速《30rpm):(1) 首先對應(yīng)變梁ll進(jìn)行標(biāo)定，得出應(yīng)變信號與摩擦力的對應(yīng)關(guān)系。(2) 通過調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)螺釘15使上試件與下試件相接觸，調(diào)節(jié)擺動梁8平 衡后，根據(jù)實驗要求加載砝碼組。調(diào)節(jié)三坐標(biāo)調(diào)整臺2使表面形貌儀4的探 針與下試件相接觸。上試件保持靜止，下試件在電機(jī)的驅(qū)動下相對于上試件 做圓周運動。(3) 實驗過程中，應(yīng)變梁11的應(yīng)變信號可以通過力傳感器實時的記錄， 通過數(shù)據(jù)處理可以把采集到的應(yīng)變信號轉(zhuǎn)化為摩擦系數(shù)；通過控制表面形貌 儀4的探針在下試件上滑動掃描，可以測量不同階段下試件磨損表面的表面 形貌，采集得到的表面形貌數(shù)據(jù)進(jìn)行儲存并繪成曲線圖，從中可以得到磨損 表面的粗糙度，同時根據(jù)測量得到的表面形貌的變化可以計算出相應(yīng)的磨損中高速摩擦磨損實驗(下試樣托盤轉(zhuǎn)速〉30rpm):基本步驟與低速摩擦磨損試驗時相同，所不同的是為了避免損壞表面形 貌儀，表面形貌儀4的探針不能與下試件接觸。需要測量下試件磨損量時， 需將試驗機(jī)旋轉(zhuǎn)平臺5停下，調(diào)節(jié)三坐標(biāo)調(diào)整臺2使表面形貌儀探針與下試 件相接觸，然后測量下試件的表面形貌。測量完畢，調(diào)節(jié)三坐標(biāo)調(diào)整臺2使 表面形貌儀4的探針與下試件相分離，繼續(xù)進(jìn)行下一階段的摩擦磨損試驗。
權(quán)利要求
1、一種在線測量的摩擦磨損試驗機(jī)，包括實驗臺(1)，設(shè)置在實驗臺(1)上的摩擦磨損實驗裝置和表面形貌測量裝置，其特征在于，所述摩擦磨損實驗裝置包含應(yīng)變梁(11)，設(shè)置在實驗臺(1)上的支架(6)和旋轉(zhuǎn)平臺(5)，旋轉(zhuǎn)平臺(5)固定下試件，支架(6)位于旋轉(zhuǎn)平臺(5)一側(cè)；支架(6)上設(shè)置有旋轉(zhuǎn)軸(7)，旋轉(zhuǎn)軸(7)上固定有擺動梁(8)，擺動梁(8)的一端固定有配重桿(9)，配重桿(9)上設(shè)置有配重塊(10)，擺動梁(8)的另一端固定在應(yīng)變梁(11)的一端，應(yīng)變梁(11)的另一端固定有夾頭(12)，夾頭(12)固定下試件，夾頭(12)上設(shè)置砝碼盤(13)，砝碼盤(13)放置砝碼(14)；所述應(yīng)變梁(11)上設(shè)置有測量上試件和下試件之間的摩擦力的力傳感器；所述表面形貌測量裝置包含設(shè)置在實驗臺(1)上的三坐標(biāo)調(diào)整臺(2)，三坐標(biāo)調(diào)整臺(2)上設(shè)置有表面形貌儀(4)，表面形貌儀(4)的探針伸入所述旋轉(zhuǎn)平臺(5)的上方。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種在線測量的摩擦磨損試驗機(jī)，其特征在于， 所述支架(6)上設(shè)置有調(diào)節(jié)螺釘(15),調(diào)節(jié)螺釘(15)抵壓擺動梁(8)的 靠近配重桿(9)的一端。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種在線測量的摩擦磨損試驗機(jī)，其特征在于， 所述配重塊(10)和配重桿(9)通過螺紋連接。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種在線測量的摩擦磨損試驗機(jī)，其特征在于， 所述旋轉(zhuǎn)軸(7)通過軸承與支架(6)連接。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種在線測量的摩擦磨損試驗機(jī)，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)平臺(5)固定有下試件托盤(16)，下試件托盤(16)上對稱設(shè)置 有多個墊塊(17)，墊塊(17)的中間設(shè)置有條形孔，條形孔內(nèi)設(shè)置有鎖定螺 釘(18)。
6、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種在線測量的摩擦磨損試驗機(jī)，其特征在于， 所述表面形貌儀(4)通過支持桿(3)固定在三坐標(biāo)調(diào)整臺(2)上，表面形 貌儀(4)伸出三坐標(biāo)調(diào)整臺(2)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種在線測量的摩擦磨損試驗機(jī)，包括實驗臺，設(shè)置在實驗臺上的摩擦磨損實驗裝置和表面形貌測量裝置，其特征在于，摩擦磨損實驗裝置包含應(yīng)變梁，設(shè)置在實驗臺上的支架和旋轉(zhuǎn)平臺，旋轉(zhuǎn)平臺固定下試件，支架位于旋轉(zhuǎn)平臺一側(cè)；支架上設(shè)置有旋轉(zhuǎn)軸，旋轉(zhuǎn)軸上固定有擺動梁，擺動梁的一端固定有配重桿，配重桿上設(shè)置有配重塊，擺動梁的另一端固定在應(yīng)變梁的一端，應(yīng)變梁的另一端固定有夾頭，夾頭固定上試件，夾頭上設(shè)置砝碼盤，砝碼盤放置砝碼；應(yīng)變梁上設(shè)置有測量上試件和下試件之間的摩擦力的力傳感器；表面形貌測量裝置包含設(shè)置在實驗臺上的三坐標(biāo)調(diào)整臺，三坐標(biāo)調(diào)整臺上設(shè)置有表面形貌儀，表面形貌儀的探針伸入旋轉(zhuǎn)平臺的上方。
文檔編號G01N3/56GK101504357SQ20091002140
公開日2009年8月12日 申請日期2009年3月6日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月6日
發(fā)明者刁東風(fēng), 張立章, 雪 范 申請人:西安交通大學(xué)