專利名稱：一種滾動摩擦磨損試驗機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種滾動摩擦磨損試驗機(jī)，尤其涉及一種用于測試聚合物材料滾動接觸性能的滾動摩擦磨損試驗機(jī)。
背景技術(shù)：
聚合物材料因具有較好的耐磨性、耐疲勞性、比強(qiáng)度及可加工性等優(yōu)點，已普遍在滾動接觸工況下應(yīng)用，如聚合物滾動軸承，聚合物膠輥等。材料的摩擦學(xué)性能除了跟材料物理性能和接觸副形式有關(guān)外，還受溫度和潤滑環(huán)境影響。聚合物材料是典型的粘彈性材料，在線性滾動接觸時，除了界面存在微滑動外，因材料自身的彈性滯后也會產(chǎn)生滾動阻力，從而在接觸界面上會產(chǎn)生摩擦熱，而且自由滾動時，彈性滯后產(chǎn)生的熱量遠(yuǎn)大于微滑動所產(chǎn)生的熱量，如果這部分熱量可以及時散失，聚合物材料在滾動接觸中主要表現(xiàn)為表面疲勞失效，如果這部分熱量不能及時散失，會導(dǎo)致聚合物彈性降低、粘性升高，最終產(chǎn)生粘著失效，而滾動接觸時的散熱性又跟環(huán)境溫度和潤滑情況有關(guān)。因此，在對聚合物滾動摩擦學(xué)性能試驗時，需要在不同的載荷、轉(zhuǎn)速、溫度和潤滑條件下進(jìn)行。在已經(jīng)公開的中國專利申請?zhí)枮?3151M0. 2、專利名稱為滾動與摩擦復(fù)合試驗機(jī)的專利文獻(xiàn)中，公開了一種可變速的滾動與滑動摩擦復(fù)合試驗機(jī)，其主要特點是具有復(fù)合試驗功能。但是，這種試驗機(jī)只能用于常溫、常規(guī)、無潤滑環(huán)境下的摩擦試驗。在已經(jīng)公開的中國專利申請?zhí)枮?3230586. 9、專利名稱為軸承球滾動接觸疲勞壽命試驗機(jī)的專利文獻(xiàn)中，公開了一種專用于軸承球體接觸疲勞試驗機(jī)。該試驗機(jī)通過監(jiān)控振幅參量的變化判別試驗軸承球體的接觸疲勞失效。在已經(jīng)公開的中國專利申請?zhí)枮?00510012674. 4、專利名稱為測工況模擬滾動接觸疲勞試驗機(jī)的專利文獻(xiàn)中，公開了一種在線檢測工況模擬滾動接觸疲勞試驗機(jī)。其包括驅(qū)動、加載、試驗裝置和信號采集各部分，其中溫度控制腔套裝在傳動軸上，試驗腔的下端與傳動軸的端部過盈配合并置于溫度控制腔之中，試驗腔內(nèi)放置上試件、滾動體、下試件，在上試件上設(shè)置急停凸輪，急停凸輪的上端面裝有滾針推力軸承并與加載杠桿下部的壓力塊相配合。其可模擬實際工況對表面涂層或非涂層摩擦副表面接觸疲勞摩擦磨損過程、對表面涂層工藝、潤滑油和潤滑脂潤滑效果、對推力軸承的使用壽命等進(jìn)行檢測。以及目前市場上，應(yīng)用較為廣泛的摩擦磨損試驗的設(shè)備為雙盤摩擦磨損試驗機(jī)。 這些設(shè)備主要用于滾滑條件下聚合物材料與金屬件之間的摩擦試驗，可對滾動摩擦力進(jìn)行檢測，但不能在不同溫度和潤滑條件進(jìn)行聚合物材料的滾動摩擦磨損試驗。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種能在不同溫度和潤滑條件下對聚合物進(jìn)行滾動摩擦試驗的滾動摩擦磨損試驗機(jī)。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種滾動摩擦磨損試驗機(jī)，其包括機(jī)架、驅(qū)動組塊、傳動組塊、加載組塊、扭矩檢測系統(tǒng)、包括恒溫水浴槽和恒溫水浴槽座板。
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所述機(jī)架由機(jī)架背板和機(jī)架底板組成；所述驅(qū)動組塊包括調(diào)速電機(jī)、第一皮帶輪、皮帶和第二皮帶輪；所述的傳動組塊包括第一調(diào)節(jié)座板，第一帶座軸承、第二座軸承、第一軸、第一聯(lián)軸器、第二聯(lián)軸器、第三帶座軸承、第二調(diào)節(jié)座板、第四帶座軸承、第二軸和對偶摩擦盤；所述的加載組塊包括第一導(dǎo)軌、第一滑塊、第二導(dǎo)軌、第二滑塊、U形座板、第五帶座軸承、第六帶座軸承、第三軸、導(dǎo)向輪、導(dǎo)向輪心軸、鋼絲繩和加載砝碼；所述扭矩檢測系統(tǒng)包括扭矩傳感器和信號采集處理儀表；其中，以上各部件的具體連接關(guān)系如下所述調(diào)速電機(jī)固定在機(jī)架背板上，第一皮帶輪與電機(jī)輸出軸連接，第二皮帶輪與第一軸連接，皮帶聯(lián)接第一皮帶輪和第二皮帶輪；所述第一調(diào)節(jié)座板固定在機(jī)架背板上，第一帶座軸承、第二帶座軸承和第三帶座軸承依次固定在第一調(diào)節(jié)座板上，第二調(diào)節(jié)座板固定在機(jī)架背板上，第四帶座軸承固定在第二調(diào)節(jié)座板上，且第一軸與第一帶座軸承和第二帶座軸承同軸漲緊聯(lián)接，第二軸與第三帶座軸承和第四帶座軸承同軸漲緊聯(lián)接，第一聯(lián)軸器同軸聯(lián)接第一軸一端和扭矩傳感器一端，第二聯(lián)軸器同軸聯(lián)接第二軸一端和扭矩傳感器另一端；對偶摩擦盤與第二軸另一端同軸固定聯(lián)接；所述第一導(dǎo)軌和第二導(dǎo)軌平行固定于機(jī)架背板上，第一滑塊設(shè)置于第一導(dǎo)軌上， 第二滑塊設(shè)置與第二導(dǎo)軌上，U形座板與第一滑塊和第二滑塊固定聯(lián)接，且使得第四帶座軸承位于其U形凹槽內(nèi)，第五軸承座和第六帶座軸承固定在U形座板上且與第三軸同軸漲緊聯(lián)接；導(dǎo)向輪心軸垂直固定在機(jī)架背板上且與導(dǎo)向輪同軸聯(lián)接，鋼絲繩一端與U形座板聯(lián)接，另一端繞過導(dǎo)向輪后與加載砝碼聯(lián)接；所述信號采集處理儀表固定于機(jī)架背板上且與扭矩傳感器連接；所述恒溫水浴槽座板設(shè)置在機(jī)架底板上，所述恒溫水浴槽可移動地設(shè)置在所述恒溫水浴槽座板上，所述恒溫水浴槽內(nèi)可容納對偶摩擦盤和待檢測試樣。在所述的滾動摩擦磨損試驗機(jī)中，所述第二軸的軸線和第三軸的軸線到機(jī)架背板所在面的距離相等。在所述的滾動摩擦磨損試驗機(jī)中，所述滾動摩擦磨損試驗機(jī)檢測的試樣為圓盤狀，所述試樣與第三軸同軸固定聯(lián)接。本發(fā)明所述的滾動摩擦磨損試驗機(jī)，通過調(diào)節(jié)加載砝碼的重量、調(diào)速電機(jī)的轉(zhuǎn)速、 恒溫水浴箱內(nèi)液體的容量和溫度，來實現(xiàn)對不同載荷、轉(zhuǎn)速、溫度和液體環(huán)境下的滾動摩擦磨損試驗。而且還可以通過扭矩傳感器和信號采集處理儀表檢測各種工況下的扭矩，來判斷該試驗工況下試樣是否失效。由此，通過上述方法，可進(jìn)行聚合物材料在特定載荷、轉(zhuǎn)速、 溫度和潤滑條件下滾動接觸摩擦磨損試驗，分析材料的抗疲勞和抗粘著性能。


圖1為本發(fā)明所述滾動摩擦磨損試驗機(jī)的立體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為為圖1所示滾動摩擦磨損試驗機(jī)的分解示意圖。
具體實施方式
以下，用實施例結(jié)合附圖對本發(fā)明作更詳細(xì)的描述。本實施例僅僅是對本發(fā)明最佳實施方式的描述，并不對本發(fā)明的范圍有任何限制。實施例如圖1和圖2所示，所述滾動摩擦磨損試驗機(jī)包括機(jī)架，驅(qū)動組塊、傳動組塊、加載組塊、扭矩檢測系統(tǒng)、恒溫水浴槽6和恒溫水浴槽座板7。其中，所述的驅(qū)動組塊包括調(diào)速電機(jī)21、第一皮帶輪22、皮帶23和第二皮帶輪M ；所述的傳動組塊包括第一調(diào)節(jié)座板 311，第一帶座軸承321、第二座軸承322、第一軸331、第一聯(lián)軸器341、第二聯(lián)軸器342、第三帶座軸承323、第二調(diào)節(jié)座板312、第四帶座軸承324、第二軸332和對偶摩擦盤35 ；所述扭矩檢測系統(tǒng)5包括扭矩傳感器51和信號采集處理儀表52 ；所述的加載組塊包括第一導(dǎo)軌411、第一滑塊421、第二導(dǎo)軌412、第二滑塊422、U形座板43、第五帶座軸承441、第六帶座軸承442、第三軸45、導(dǎo)向輪461、導(dǎo)向輪心軸462、鋼絲繩463和加載砝碼464。所述機(jī)架 1的截面為τ形，由機(jī)架背板11和機(jī)架底板12組成。以上各部件的具體連接關(guān)系為，所述調(diào)速電機(jī)21固定在機(jī)架1上，第一皮帶輪22 與電機(jī)21輸出軸連接，第二皮帶輪M與第一軸331連接，皮帶23聯(lián)接第一皮帶輪22和第二皮帶輪M ；第一調(diào)節(jié)座板311固定在機(jī)架背板11上，第一帶座軸承321、第二帶座軸承 322和第三帶座軸承323依次固定在第一調(diào)節(jié)座板311上，第二調(diào)節(jié)座板312固定在機(jī)架背板11上，第四帶座軸承324固定在第二調(diào)節(jié)座板312上，且第一軸331與第一帶座軸承 321和第二帶座軸承322同軸漲緊聯(lián)接，第二軸332與第三帶座軸承323和第四帶座軸承 3M同軸漲緊聯(lián)接，第一聯(lián)軸器341同軸聯(lián)接第一軸331—端和扭矩傳感器51—端，第二聯(lián)軸器同軸聯(lián)接第二軸332 —端和扭矩傳感器51另一端；對偶摩擦盤35與第二軸332另一端同軸固定聯(lián)接。另外，所述第一導(dǎo)軌411和第二導(dǎo)軌412平行固定于機(jī)架背板11上，第一滑塊421設(shè)置于第一導(dǎo)軌411上，第二滑塊422設(shè)置與第二導(dǎo)軌412上，U形座板43與第一滑塊421和第二滑塊422固定聯(lián)接，且使得第四帶座軸承3M位于其U形凹槽內(nèi)，第五軸承座441和第六帶座軸承442固定在U形座板43上且與第三軸45同軸漲緊聯(lián)接；導(dǎo)向輪心軸462垂直固定在機(jī)架背板11上且與導(dǎo)向輪461同軸聯(lián)接，鋼絲繩463 —端與U形座板43聯(lián)接，另一端繞過導(dǎo)向輪461后加載砝碼464聯(lián)接。所述信號采集處理儀表52固定于機(jī)架背板上且與扭矩傳感器51連接。所述恒溫水浴槽座板7設(shè)置在機(jī)架底板12上，恒溫水浴槽6可移動式設(shè)置在水浴槽座板7上，其內(nèi)可容納對偶摩擦盤35和試樣47。優(yōu)選的是，所述第二軸332的軸線和第三軸45的軸線與機(jī)架背板11距離相同。優(yōu)選的是，所述試樣47為圓盤狀，且與第三軸45同軸固定聯(lián)接。本發(fā)明的滾動摩擦磨損試驗機(jī)功能是這樣實現(xiàn)的試樣47安裝在第三軸45上后， 將恒溫水浴槽座板7設(shè)置于恒溫水浴槽6和機(jī)架底板12之間，并向恒溫水浴槽6內(nèi)添加試驗所需的液體，使得液面覆蓋試樣47和對偶摩擦盤35。向加載組塊4中的鋼絲繩463端部添加加載砝碼464，使U形座板43在鋼絲繩463的牽引下通過第一滑塊421和第二滑塊 422沿第一導(dǎo)軌411和第二導(dǎo)軌412直線靠近傳動組塊3，從而帶動其上的第五帶座軸承 441、第六帶座軸承442、第三軸45和試樣47移向傳動組塊3，使得試樣47與傳動組塊3中的對偶摩擦盤35接觸。當(dāng)驅(qū)動組塊2中調(diào)速電機(jī)21啟動時，扭矩依次經(jīng)第一皮帶輪22、皮帶23、第二皮帶輪M、第一軸331、第一聯(lián)軸器341、扭矩傳感器51、第二聯(lián)軸器342、第二軸 332傳遞給對偶摩擦盤35，進(jìn)而帶動試樣47轉(zhuǎn)動。
實驗時，通過調(diào)節(jié)加載砝碼464重量、調(diào)速電機(jī)21轉(zhuǎn)速、恒溫水浴箱6內(nèi)液體及溫度便可進(jìn)行不同載荷、轉(zhuǎn)速、溫度和液體環(huán)境下的滾動摩擦磨損試驗，并通過扭矩傳感器51 和信號采集處理儀表52檢測各種工況下的扭矩。當(dāng)信號采集處理儀表52所顯示的扭矩值為一穩(wěn)定值時，經(jīng)過一定試驗時間后，觀察試樣47表面形貌并稱取試樣47的重量，如果試樣47表面出現(xiàn)裂紋或者凹坑狀脫落，則說明試樣已經(jīng)在該工況下出現(xiàn)疲勞失效；當(dāng)信號采集處理儀表52所顯示的扭矩值穩(wěn)定上升且最終急劇上升時，說明試樣在該工況下滾動接觸產(chǎn)生的熱量不能及時散失，造成材料粘性上升，視為該工況下試樣已經(jīng)失效。由此，通過上述方法，可進(jìn)行聚合物材料在特定載荷、轉(zhuǎn)速、溫度和潤滑條件下滾動接觸摩擦磨損試驗，分析材料的抗疲勞和抗粘著性能。本發(fā)明的優(yōu)點在于可以模擬不同的溫度和液體環(huán)境，進(jìn)行聚合物與對偶件的滾動摩擦磨損試驗。
權(quán)利要求
1.一種滾動摩擦磨損試驗機(jī)，包括機(jī)架、驅(qū)動組塊、傳動組塊、加載組塊和扭矩檢測系統(tǒng)，其特征在于所述滾動摩擦磨損試驗機(jī)還包括恒溫水浴槽(6)和恒溫水浴槽座板(7)； 所述機(jī)架由機(jī)架背板(11)和機(jī)架底板(1 組成；所述驅(qū)動組塊包括調(diào)速電機(jī)(21)、第一皮帶輪(22)、皮帶和第二皮帶輪04)； 所述的傳動組塊包括第一調(diào)節(jié)座板(311)，第一帶座軸承(321)、第二座軸承(322)、 第一軸(331)、第一聯(lián)軸器(341)、第二聯(lián)軸器(342)、第三帶座軸承(323)、第二調(diào)節(jié)座板 (312)、第四帶座軸承(3 )、第二軸(332)和對偶摩擦盤(35)；所述的加載組塊包括第一導(dǎo)軌G11)、第一滑塊G21)、第二導(dǎo)軌012)、第二滑塊 022)、U形座板(43)、第五帶座軸承041)、第六帶座軸承042)、第三軸(45)、導(dǎo)向輪 (461)、導(dǎo)向輪心軸(462)、鋼絲繩(463)和加載砝碼(464)；所述扭矩檢測系統(tǒng)包括扭矩傳感器(51)和信號采集處理儀表(52)； 其中，所述調(diào)速電機(jī)固定在機(jī)架背板(11)上，第一皮帶輪0 與電機(jī)輸出軸連接，第二皮帶輪04)與第一軸(331)連接，皮帶聯(lián)接第一皮帶輪0 和第二皮帶輪 (24)；所述第一調(diào)節(jié)座板(311)固定在機(jī)架背板(11)上，第一帶座軸承(321)、第二帶座軸承(322)和第三帶座軸承(32 依次固定在第一調(diào)節(jié)座板(311)上，第二調(diào)節(jié)座板(31 固定在機(jī)架背板(11)上，第四帶座軸承(324)固定在第二調(diào)節(jié)座板(31 上，且第一軸(331)與第一帶座軸承(321)和第二帶座軸承(322)同軸漲緊聯(lián)接，第二軸(33 與第三帶座軸承(323)和第四帶座軸承(324)同軸漲緊聯(lián)接，第一聯(lián)軸器(341)同軸聯(lián)接第一軸(331)—端和扭矩傳感器(51) —端，第二聯(lián)軸器同軸聯(lián)接第二軸(33 —端和扭矩傳感器(51)另一端；對偶摩擦盤(3 與第二軸(33 另一端同軸固定聯(lián)接；所述第一導(dǎo)軌Gll)和第二導(dǎo)軌012)平行固定于機(jī)架背板(11)上，第一滑塊(421) 設(shè)置于第一導(dǎo)軌Gll)上，第二滑塊(422)設(shè)置與第二導(dǎo)軌(412)上，U形座板03)與第一滑塊(421)和第二滑塊022)固定聯(lián)接，且使得第四帶座軸承(324)位于其U形凹槽內(nèi)， 第五軸承座(441)和第六帶座軸承042)固定在U形座板上且與第三軸0 同軸漲緊聯(lián)接；導(dǎo)向輪心軸(46 垂直固定在機(jī)架背板(11)上且與導(dǎo)向輪G61)同軸聯(lián)接，鋼絲繩(46 —端與U形座板聯(lián)接，另一端繞過導(dǎo)向輪(461)后與加載砝碼(464)聯(lián)接； 所述信號采集處理儀表(5 固定于機(jī)架背板(11)上且與扭矩傳感器(51)連接； 所述恒溫水浴槽座板(7)設(shè)置在機(jī)架底板(1 上，所述恒溫水浴槽(6)可移動地設(shè)置在所述恒溫水浴槽座板(7)上，所述恒溫水浴槽(6)內(nèi)可容納對偶摩擦盤(3 和待檢測試樣(47)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的滾動摩擦磨損試驗機(jī)，其特征在于所述第二軸(332)的軸線和第三軸G5)的軸線到機(jī)架背板(11)所在面的距離相等。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的滾動摩擦磨損試驗機(jī)，其特征在于所述滾動摩擦磨損試驗機(jī)檢測的試樣G7)為圓盤狀，所述試樣G7)與第三軸0 同軸固定聯(lián)接。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種滾動摩擦磨損試驗機(jī)，包括機(jī)架、驅(qū)動組塊、傳動組塊、加載組塊、扭矩檢測系統(tǒng)、恒溫水浴槽(6)和恒溫水浴槽座板(7)。所述機(jī)架由機(jī)架背板(11)和機(jī)架底板(12)組成；所述扭矩檢測系統(tǒng)包括扭矩傳感器(51)和信號采集處理儀表(52)。所述信號采集處理儀表(52)固定于機(jī)架背板(11)上且與扭矩傳感器(51)連接；所述恒溫水浴槽座板(7)設(shè)置在機(jī)架底板(12)上，所述恒溫水浴槽(6)可移動地設(shè)置在所述恒溫水浴槽座板上，其內(nèi)可容納對偶摩擦盤(35)和待檢測試樣(47)。所述滾動摩擦磨損試驗機(jī)可以模擬不同的溫度和液體環(huán)境，進(jìn)行聚合物與對偶件的滾動摩擦磨損試驗。
文檔編號G01N3/56GK102207438SQ20111006524
公開日2011年10月5日 申請日期2011年3月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月17日
發(fā)明者任超, 潘紅良, 范俊生, 譚書濤, 閆玉曦, 闞文彬, 陳建鈞, 黃心, 黃濤 申請人:華東理工大學(xué)