專利名稱：測試摩擦材料滑動摩擦性能的實(shí)驗(yàn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種測試材料摩擦性能的實(shí)驗(yàn)裝置，具體涉及一種測試摩擦材 料滑動摩擦性能的實(shí)驗(yàn)裝置。
背景技術(shù)：
隨著我國航天事業(yè)對空間材料認(rèn)識水平的提高，國內(nèi)對于航天器材料的環(huán) 境效應(yīng)日益重視，航空航天事業(yè)的迅猛發(fā)展，使得在真空低溫環(huán)境下的摩擦學(xué) 研究成為迫切的需求，因此現(xiàn)階段對真空低溫環(huán)境下材料的摩擦學(xué)的研究是開 創(chuàng)性的，具有重大的現(xiàn)實(shí)意義，而在這個(gè)領(lǐng)域開展研究工作需要相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)裝 置。目前還沒有專門測量真空低溫環(huán)境下摩擦材料滑動摩擦性能的實(shí)驗(yàn)裝置， 因此需要提供一種適合測量真空低溫環(huán)境下各種摩擦材料滑動摩擦性能的實(shí) 驗(yàn)裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決目前沒有專門測量真空低溫環(huán)境下摩擦材料滑 動摩擦性能的實(shí)驗(yàn)裝置的問題，進(jìn)而提供了一種測試摩擦材料滑動摩擦性能的 實(shí)驗(yàn)裝置。
本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采取的技術(shù)方案是一種測試摩擦材料滑動摩 擦性能的實(shí)驗(yàn)裝置，所述實(shí)驗(yàn)裝置由底座、傳動裝置、加載裝置、測量裝置和 制冷裝置組成，所述傳動裝置包括電機(jī)支座、電機(jī)、彈性聯(lián)軸器、主軸、軸 套、軸承座和兩個(gè)軸承；加載裝置包括加載支架、加載支板、杠桿、加載壓桿、 加載軸、壓桿支座、砝碼盤和連桿；所述測量裝置由軸瓦、軸瓦座、傳感器壓 桿、壓力傳感器和傳感器支架組成；所述制冷裝置包括銅刷、銅刷支架和液氮 螺旋銅管；所述電機(jī)通過電機(jī)支座與底座的上端面固接，所述軸承座的下端 面與底座的上端面固接，所述主軸通過兩個(gè)軸承安裝在軸承座上，軸套固裝在 主軸上，電機(jī)的輸出軸通過彈性聯(lián)軸器與主軸連接，所述電機(jī)的輸出軸與主軸 同在一個(gè)軸線上；所述加載支架的下端面與底座的上端面固接，所述加載支板 固裝在加載支架的上部，所述杠桿的一端固定在加載支板的上部，所述杠桿的另一端與連桿的上端連接，連桿的下端安裝有砝碼盤，所述加載壓桿固裝在杠 桿上，所述壓桿支座固定在加載支板的下部，壓桿支座上的導(dǎo)向套上設(shè)置有加 載軸，所述加載壓桿的下端面與加載軸的上端面接觸連接，加載軸的下端面與 軸瓦座的上端面接觸連接，軸瓦設(shè)置在軸瓦座上，軸瓦通過軸瓦座與傳感器壓 桿的一端固接，傳感器壓桿的另一端與壓力傳感器的上端面接觸連接，壓力傳
感器的下端面通過傳感器支架固裝在底座的上端面上；所述銅刷支架為"工"
字形，所述銅刷支架設(shè)置在軸套的下方，所述銅刷設(shè)置在銅刷支架的上端面上 且與軸套接觸連接，所述液氮螺旋銅管纏繞在銅刷支架的中部。
本發(fā)明的有益效果是 一、本發(fā)明將傳動裝置、加載裝置和測量裝置有機(jī) 地結(jié)合在一起，通過軸套與軸瓦相接觸，軸套轉(zhuǎn)動時(shí)二者之間產(chǎn)生的摩擦力就 可以通過測量裝置間接測得，而且摩擦材料與軸套是接觸連接，不需要拆裝零
件就可以更換摩擦材料，具有工作效率高、實(shí)驗(yàn)成本低和結(jié)構(gòu)簡單的優(yōu)點(diǎn)；二、
本發(fā)明的加載裝置采用砝碼盤上的砝碼重力通過杠桿放大，由加載壓桿、加載
軸傳遞給摩擦件，對摩擦試驗(yàn)進(jìn)行加載，加載范圍廣；采用壓力傳感器測出壓 力值(通過摩擦力矩轉(zhuǎn)化而來)，測量精度高；三、本發(fā)明可以在常壓真空、 低壓真空、高壓真空以及-8(TC 2(TC的試驗(yàn)溫度條件下模擬航空、航天的摩擦 副的摩擦形式，測量任意兩種摩擦材料的摩擦系數(shù)。


圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)主視剖視圖，圖2是圖1的A-A剖視圖。
具體實(shí)施例方式
具體實(shí)施方式
一如圖1 2所示，本實(shí)施方式所述的測試摩擦材料滑動 摩擦性能的實(shí)驗(yàn)裝置由底座l、傳動裝置、加載裝置、測量裝置和制冷裝置組 成，所述傳動裝置包括電機(jī)支座2、電機(jī)3、彈性聯(lián)軸器4、主軸7、軸套IO、 軸承座11和兩個(gè)軸承13;加載裝置包括加載支架14、加載支板15、杠桿16、 加載壓桿n、加載軸18、壓桿支座19、砝碼盤22和連桿23;所述測量裝置 由軸瓦8、軸瓦座9、傳感器壓桿20、壓力傳感器21和傳感器支架24組成； 所述制冷裝置包括銅刷25、銅刷支架26和液氮螺旋銅管27;所述電機(jī)3通過 電機(jī)支座2與底座1的上端面固接，所述軸承座11的下端面與底座1的上端 面固接，所述主軸7通過兩個(gè)軸承13安裝在軸承座11上，軸套10固裝在主軸7上，電機(jī)3的輸出軸通過彈性聯(lián)軸器4與主軸7連接，所述電機(jī)3的輸出 軸與主軸7同在一個(gè)軸線上；所述加載支架14的下端面與底座1的上端面固 接，所述加載支板15固裝在加載支架14的上部，所述杠桿16的一端固定在 加載支板15的上部，所述杠桿16的另一端與連桿23的上端連接，連桿23 的下端安裝有砝碼盤22，所述加載壓桿17固裝在杠桿16上，所述壓桿支座 19固定在加載支板15的下部，壓桿支座19上的導(dǎo)向套19-1上設(shè)置有加載軸 18，所述加載壓桿17的下端面與加載軸18的上端面接觸連接，加載軸18的 下端面與軸瓦座9的上端面接觸連接，軸瓦8設(shè)置在軸瓦座9上，軸瓦8通過 軸瓦座9與傳感器壓桿20的一端固接，傳感器壓桿20的另一端與壓力傳感器 21的上端面接觸連接，壓力傳感器21的下端面通過傳感器支架24固裝在底 座1的上端面上；所述銅刷支架26為"工"字形，所述銅刷支架26設(shè)置在軸 套10的下方，所述銅刷25設(shè)置在銅刷支架26的上端面上且與軸套10接觸連 接，所述液氮螺旋銅管27纏繞在銅刷支架26的中部。所述實(shí)驗(yàn)裝置置于真空 罐30內(nèi)，整個(gè)真空罐30內(nèi)采用液氮制冷的方式，即在銅管中通入流動的液氮， 在真空罐30的外壁上均勻的纏繞著制冷銅管，降溫時(shí)液氮流過銅管，對低溫 室環(huán)境進(jìn)行降溫。
具體實(shí)施方式
二如圖1所示，本實(shí)施方式所述電機(jī)3為稀土永磁直流力 矩電機(jī)。稀土永磁直流力矩電機(jī)具有轉(zhuǎn)速低、扭矩大、過載能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)；與 直流有刷力矩電機(jī)相比具有結(jié)構(gòu)簡單、電機(jī)本體可靠性高和免維護(hù)的優(yōu)點(diǎn)。其 它組成及連接關(guān)系與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
三如圖2所示，本實(shí)施方式所述加載壓桿17將杠桿16 的力臂長度比分割成1: 8。如此設(shè)置，砝碼的重量可以通過杠桿16放大八倍， 再通過加載壓桿n和加載軸18傳遞給摩擦件，對摩擦試驗(yàn)進(jìn)行加載，便于數(shù) 據(jù)計(jì)算。其它組成及連接關(guān)系與具體實(shí)施方式
一或二相同。
具體實(shí)施方式
四如圖2所示，本實(shí)施方式所述加載裝置還包括滾輪29， 所述滾輪29設(shè)置在加載壓桿17的下端面上。如此設(shè)置，加載壓桿17的下端 面末端設(shè)計(jì)為滾子和軸瓦的線接觸方式，可有效減少摩擦力，避免加載系統(tǒng)對 摩擦力測量的影響。其它組成及連接關(guān)系與具體實(shí)施方式
三相同。
具體實(shí)施方式
五如圖l所示，本實(shí)施方式所述傳動裝置還包括兩個(gè)軸承
6座端蓋6，所述兩個(gè)軸承座端蓋6裝在軸承座11的兩側(cè)。如此設(shè)置，對軸承 13起到保護(hù)作用。其它組成及連接關(guān)系與具體實(shí)施方式
四相同。
具體實(shí)施方式
六如圖2所示，本實(shí)施方式所述制冷裝置還包括兩個(gè)液氮 銅管28，所述兩個(gè)液氮銅管28平行設(shè)置在底座1上。如此設(shè)置，可以通過傳 導(dǎo)的方式使實(shí)驗(yàn)裝置降溫。其它組成及連接關(guān)系與具體實(shí)施方式
一、二、四或 五相同。
工作原理實(shí)驗(yàn)裝置置于真空罐30內(nèi)，整個(gè)真空罐30內(nèi)采用液氮制冷的 方式，在真空罐30的外壁上均勻的纏繞著制冷銅管，降溫時(shí)液氮流過銅管， 對低溫室環(huán)境進(jìn)行降溫。開啟電機(jī)3 (電機(jī)3低速旋轉(zhuǎn))，電機(jī)3的輸出軸的 轉(zhuǎn)動通過彈性聯(lián)軸器4帶動主軸7轉(zhuǎn)動，主軸7轉(zhuǎn)動帶動軸套10轉(zhuǎn)動；在砝 碼盤22上放置砝碼，砝碼盤22上的砝碼重力通過杠桿16放大，然后通過加 載壓桿17、力口載軸18和軸瓦座9將壓力施加給摩擦件(軸瓦8)，軸瓦8被固 定在軸瓦座9上，傳感器壓桿20的一端也固定在軸瓦座9上，由于摩擦力的 作用傳感器壓桿20的另一端觸動壓力傳感器21，即可測出豎直方向上的力， 通過計(jì)算間接得出摩擦副之間的摩擦力矩。
權(quán)利要求
1、一種測試摩擦材料滑動摩擦性能的實(shí)驗(yàn)裝置，所述實(shí)驗(yàn)裝置由底座(1)、傳動裝置、加載裝置、測量裝置和制冷裝置組成，其特征在于所述傳動裝置包括電機(jī)支座(2)、電機(jī)(3)、彈性聯(lián)軸器(4)、主軸(7)、軸套(10)、軸承座(11)和兩個(gè)軸承(13)；加載裝置包括加載支架(14)、加載支板(15)、杠桿(16)、加載壓桿(17)、加載軸(18)、壓桿支座(19)、砝碼盤(22)和連桿(23)；所述測量裝置由軸瓦(8)、軸瓦座(9)、傳感器壓桿(20)、壓力傳感器(21)和傳感器支架(24)組成；所述制冷裝置包括銅刷(25)、銅刷支架(26)和液氮螺旋銅管(27)；所述電機(jī)(3)通過電機(jī)支座(2)與底座(1)的上端面固接，所述軸承座(11)的下端面與底座(1)的上端面固接，所述主軸(7)通過兩個(gè)軸承(13)安裝在軸承座(11)上，軸套(10)固裝在主軸(7)上，電機(jī)(3)的輸出軸通過彈性聯(lián)軸器(4)與主軸(7)連接，所述電機(jī)(3)的輸出軸與主軸(7)同在一個(gè)軸線上；所述加載支架(14)的下端面與底座(1)的上端面固接，所述加載支板(15)固裝在加載支架(14)的上部，所述杠桿(16)的一端固定在加載支板(15)的上部，所述杠桿(16)的另一端與連桿(23)的上端連接，連桿(23)的下端安裝有砝碼盤(22)，所述加載壓桿(17)固裝在杠桿(16)上，所述壓桿支座(19)固定在加載支板(15)的下部，壓桿支座(19)上的導(dǎo)向套(19-1)上設(shè)置有加載軸(18)，所述加載壓桿(17)的下端面與加載軸(18)的上端面接觸連接，加載軸(18)的下端面與軸瓦座(9)的上端面接觸連接，軸瓦(8)設(shè)置在軸瓦座(9)上，軸瓦(8)通過軸瓦座(9)與傳感器壓桿(20)的一端固接，傳感器壓桿(20)的另一端與壓力傳感器(21)的上端面接觸連接，壓力傳感器(21)的下端面通過傳感器支架(24)固裝在底座(1)的上端面上；所述銅刷支架(26)為“工”字形，所述銅刷支架(26)設(shè)置在軸套(10)的下方，所述銅刷(25)設(shè)置在銅刷支架(26)的上端面上且與軸套(10)接觸連接，所述液氮螺旋銅管(27)纏繞在銅刷支架(26)的中部。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的測試摩擦材料滑動摩擦性能的實(shí)驗(yàn)裝置，其特 征在于所述電機(jī)(3)為稀土永磁直流力矩電機(jī)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的測試摩擦材料滑動摩擦性能的實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于加載壓桿(17)將杠桿(16)的力臂長度比分割成l: 8。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的測試摩擦材料滑動摩擦性能的實(shí)驗(yàn)裝置，其特 征在于所述加載裝置還包括滾輪(29)，所述滾輪(29)設(shè)置在加載壓桿(17) 的下端面上。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的測試摩擦材料滑動摩擦性能的實(shí)驗(yàn)裝置，其特 征在于所述傳動裝置還包括兩個(gè)軸承座端蓋(6)，所述兩個(gè)軸承座端蓋(6) 裝在軸承座(ll)的兩側(cè)。
6、 根據(jù)權(quán)利要求l、 2、 4或5所述的測試摩擦材料滑動摩擦性能的實(shí)驗(yàn) 裝置，其特征在于所述制冷裝置還包括兩個(gè)液氮銅管(28)，所述兩個(gè)液氮 銅管(28)平行設(shè)置在底座(1)上。
全文摘要
測試摩擦材料滑動摩擦性能的實(shí)驗(yàn)裝置，它涉及一種實(shí)驗(yàn)裝置。本發(fā)明解決了目前沒有專門測量真空低溫環(huán)境下摩擦材料滑動摩擦性能的實(shí)驗(yàn)裝置的問題。加載支板固裝在加載支架的上部，杠桿的一端固定在加載支板的上部，杠桿的另一端與連桿的上端連接，連桿的下端安裝有砝碼盤，加載壓桿固裝在杠桿上，所述壓桿支座固定在加載支板的下部，壓桿支座上的導(dǎo)向套上設(shè)置有加載軸，軸瓦通過軸瓦座與傳感器壓桿的一端固接，傳感器壓桿的另一端與壓力傳感器的上端面接觸連接，壓力傳感器的下端面通過傳感器支架固裝在底座的上端面上。本發(fā)明可以在常壓真空、低壓真空和高壓真空條件下模擬航空、航天的摩擦副的摩擦形式，測量任意兩種摩擦材料的摩擦系數(shù)。
文檔編號G01N19/02GK101526463SQ200910071870
公開日2009年9月9日 申請日期2009年4月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月23日
發(fā)明者宋寶玉, 鋒 張, 解志杰, 高海波 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)