金屬材料熱摩擦性能試驗(yàn)臺(tái)的制作方法
【專利摘要】本專利涉及一種金屬材料熱摩擦性能試驗(yàn)臺(tái)，特別適合于在不同溫度、載荷、拉拽速度條件下檢測(cè)不同金屬材料的熱摩擦系數(shù)。試驗(yàn)時(shí)將帶狀金屬材料穿過(guò)管式電爐的加熱通道孔，以及下壓支座豎直面上的方孔，通過(guò)夾緊拉拽機(jī)構(gòu)的上、下夾板夾緊帶狀金屬材料的一端。當(dāng)加熱到要求的溫度后，下壓機(jī)構(gòu)的下壓油缸啟動(dòng)，活塞桿伸出，通過(guò)上壓力塊向帶狀金屬材料施加給定的壓力。驅(qū)動(dòng)夾緊拉拽機(jī)構(gòu)的伺服電動(dòng)機(jī)，使絲桿旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)帶狀金屬材料隨滾珠螺母按一定的速度作直線運(yùn)動(dòng)。在試驗(yàn)過(guò)程中通過(guò)剪切力傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)下壓力，拉拽力傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)拉拽力，經(jīng)運(yùn)算處理，可準(zhǔn)確檢測(cè)得到帶狀金屬材料的熱摩擦系數(shù)。本專利同樣適用于其他材料的熱摩擦性能試驗(yàn)。
【專利說(shuō)明】金屬材料熱摩擦性能試驗(yàn)臺(tái)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本專利涉及一種金屬材料熱摩擦性能試驗(yàn)臺(tái)，特別適合于在不同溫度、載荷、拉拽速度條件下檢測(cè)不同金屬材料的熱摩擦系數(shù)。

【背景技術(shù)】
[0002]金屬材料的熱摩擦系數(shù)是各種成型加工中非常關(guān)鍵的影響因素。當(dāng)前各企業(yè)沒(méi)有實(shí)用、合理的能準(zhǔn)確檢測(cè)金屬材料熱摩擦系數(shù)的方法和試驗(yàn)臺(tái)，只能依靠人為經(jīng)驗(yàn)以及在成型加工過(guò)程中的反復(fù)比對(duì)、摸索來(lái)得到近似的熱摩擦系數(shù)。對(duì)于各種新型的金屬合金材料，更是需要較長(zhǎng)時(shí)間的比對(duì)、摸索才能得到材料的熱摩擦系數(shù)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本專利解決的技術(shù)問(wèn)題是提供了一種金屬材料熱摩擦性能試驗(yàn)臺(tái)，特別適合于在不同溫度、載荷、拉拽速度條件下檢測(cè)不同金屬材料的熱摩擦系數(shù)。試驗(yàn)時(shí)將帶狀金屬材料穿過(guò)管式電爐的加熱通道孔，以及下壓支座豎直面上的方孔，通過(guò)夾緊拉拽機(jī)構(gòu)的上、下夾板夾緊帶狀金屬材料的一端。當(dāng)加熱到要求的溫度后，下壓機(jī)構(gòu)的下壓油缸啟動(dòng)，活塞桿伸出，通過(guò)上壓力塊向帶狀金屬材料施加給定的壓力。驅(qū)動(dòng)夾緊拉拽機(jī)構(gòu)的伺服電動(dòng)機(jī)，使絲桿旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)帶狀金屬材料隨滾珠螺母按一定的速度作直線運(yùn)動(dòng)。在試驗(yàn)過(guò)程中通過(guò)剪切力傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)下壓力，拉拽力傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)拉拽力，經(jīng)運(yùn)算處理，可準(zhǔn)確檢測(cè)得到帶狀金屬材料的熱摩擦系數(shù)。
[0004]本專利的金屬材料熱摩擦系數(shù)試驗(yàn)臺(tái)主要由鋁合金框架、管式電爐、下壓機(jī)構(gòu)、夾緊拉拽機(jī)構(gòu)、底座組成；管式電爐固定在鋁合金框架上，下壓機(jī)構(gòu)、夾緊拉拽機(jī)構(gòu)固定在底座上表面，底座固定在鋁合金框架上。
[0005]下壓機(jī)構(gòu)主要由下壓支座、下壓滑塊、下壓導(dǎo)軌、下壓連接塊、油缸安裝板、下壓油缸、紅外溫度傳感器、溫度傳感器安裝支架、下壓球頭、彈簧、上壓力塊、下壓力塊、下壓支撐塊、剪切力傳感器組成；下壓支座、剪切力傳感器固定在底座上表面，油缸安裝板固定在下壓支座上表面，下壓油缸安裝在油缸安裝板上表面，下壓球頭套裝在下壓油缸活塞桿上；上壓力塊固定在下壓連接塊上，兩個(gè)下壓滑塊固定在下壓連接塊上，并套裝在兩根下壓導(dǎo)軌上，兩根彈簧一端連接下壓連接塊前端面，一端連接在油缸安裝板下端面；下壓力塊固定在下壓支撐塊上，下壓支撐塊安放在剪切力傳感器的上表面；兩個(gè)下壓滑塊固定在下壓支撐塊上并套裝在兩根下壓導(dǎo)軌上，兩根下壓導(dǎo)軌固定在下壓支座的前端面；溫度傳感器安裝架固定在油缸安裝板前端面，紅外溫度傳感器安裝在溫度傳感器安裝架上。
[0006]夾緊拉拽機(jī)構(gòu)主要由伺服電動(dòng)機(jī)、減速器、支撐框、聯(lián)軸器、軸承座、雙列角接觸軸承、軸承蓋、連接套、滾珠螺母、絲桿、直線運(yùn)動(dòng)滑塊、連接桿、關(guān)節(jié)軸承、拉桿銷、拉拽滑塊、拉拽力傳感器、導(dǎo)向滑板、下夾塊、上夾塊、拉拽導(dǎo)軌組成；伺服電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸套入減速器的軸孔中，減速器固定在支撐框的后端面，支撐框固定在底座的后端面；絲桿后端部套入雙列角接觸軸承中，雙列角接觸軸承裝入軸承座和軸承蓋中，軸承座套入并固定在支撐框前端面的安裝孔中，聯(lián)軸器兩端軸孔分別連接絲桿后端部和減速器轉(zhuǎn)軸；絲杠套裝在滾珠螺母中，滾珠螺母套入連接套中，直線運(yùn)動(dòng)滑塊固定在連接套上，兩個(gè)拉拽滑塊固定在直線運(yùn)動(dòng)滑塊下表面并套裝在兩根拉拽導(dǎo)軌上；上夾板安裝在下夾板上，下夾板固定在導(dǎo)向滑板上表面，兩個(gè)拉拽滑塊固定在導(dǎo)向滑板下表面并套裝在兩根拉拽導(dǎo)軌上，兩根拉拽導(dǎo)軌固定在底座的上表面；兩套連接桿分別一端連接拉拽力傳感器前、后螺紋孔，另一端連接兩套關(guān)節(jié)軸承的螺紋孔，兩套拉桿銷分別套入兩套關(guān)節(jié)軸承的銷孔中，后部的拉桿銷套入直線運(yùn)動(dòng)滑塊的銷孔中并用螺母鎖緊，前部的拉桿銷套入導(dǎo)向滑板的銷孔中并用螺母鎖緊。
[0007]試驗(yàn)時(shí)將帶狀金屬材料穿過(guò)管式電爐的加熱通道孔，以及下壓支座豎直面上的方孔，將帶狀金屬材料的一端放置在上夾塊和下夾塊之間，擰緊螺栓使上夾塊和下夾塊夾緊帶狀金屬材料；當(dāng)帶狀金屬材料加熱到要求的溫度后，即可開(kāi)始試驗(yàn)，在試驗(yàn)中紅外溫度傳感器用于實(shí)時(shí)檢測(cè)帶狀金屬材料的溫度；首先調(diào)整好油壓，啟動(dòng)下壓油缸，下壓油缸活塞桿伸出，在下壓滑塊和下壓導(dǎo)軌的導(dǎo)向作用下帶動(dòng)下壓球頭、下壓連接塊、上壓力塊下行，并拉伸彈簧，在上壓力塊和下壓力塊之間給帶狀金屬材料施加下壓力，下壓力由剪切力傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)；然后按給定的速度啟動(dòng)伺服電動(dòng)機(jī)，經(jīng)減速器、聯(lián)軸器驅(qū)動(dòng)絲桿旋轉(zhuǎn)，使?jié)L珠螺母作直線運(yùn)動(dòng)，在拉拽滑塊和拉拽導(dǎo)軌的導(dǎo)向作用下經(jīng)連接套、直線運(yùn)動(dòng)滑塊、拉桿銷、關(guān)節(jié)軸承、連接桿、帶動(dòng)拉拽力傳感器作拉拽直線運(yùn)動(dòng)，同時(shí)通過(guò)拉拽力傳感器經(jīng)連接桿、關(guān)節(jié)軸承、拉桿銷，帶動(dòng)下夾板、上夾板、導(dǎo)向滑板在拉拽滑塊和拉拽導(dǎo)軌的導(dǎo)向作用下作直線運(yùn)動(dòng)，從而拉拽帶狀金屬材料；拉拽運(yùn)動(dòng)中的拉拽力由拉拽力傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)。
[0008]試驗(yàn)過(guò)程中通過(guò)剪切力傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)下壓力，拉拽力傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)拉拽力，用拉拽力除以下壓力，再乘以二分之一，即得到帶狀金屬材料的熱摩擦系數(shù)；對(duì)整個(gè)拉拽過(guò)程中計(jì)算得出的熱摩擦系數(shù)求平均，可得到更準(zhǔn)確的金屬材料的平均熱摩擦系數(shù)。
[0009]試驗(yàn)完成后，下壓油缸活塞桿退回，在下壓滑塊和下壓導(dǎo)軌的導(dǎo)向作用下帶動(dòng)下壓球頭上行，彈簧回縮，帶動(dòng)下壓連接塊、上壓力塊上行，上壓力塊松開(kāi)帶狀金屬材料。
[0010]本專利提供了一種金屬材料熱摩擦性能試驗(yàn)臺(tái)，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便、工作穩(wěn)定、試驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確等特點(diǎn)，能在不同溫度、載荷、拉拽速度條件下檢測(cè)不同金屬材料的熱摩擦系數(shù)，為企業(yè)進(jìn)行金屬材料熱摩擦性能試驗(yàn)提供了有力的支持，具有很好的應(yīng)用價(jià)值。本專利同樣適用于其他材料的熱摩擦性能試驗(yàn)。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1是本專利的金屬熱摩擦性能試驗(yàn)臺(tái)整體三維效果圖
[0012]圖2是本專利的金屬熱摩擦性能試驗(yàn)臺(tái)主體部分三維效果圖
[0013]圖3是本專利的金屬材料熱摩擦性能試驗(yàn)臺(tái)下壓機(jī)構(gòu)下壓動(dòng)作未執(zhí)行前的三維效果圖
[0014]圖4是本專利的金屬材料熱摩擦性能試驗(yàn)臺(tái)下壓機(jī)構(gòu)下壓動(dòng)作執(zhí)行后的三維效果圖
[0015]圖5是本專利的金屬材料熱摩擦性能試驗(yàn)臺(tái)夾緊拉拽機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)部分的三維剖視效果圖
[0016]圖6是本專利的金屬材料熱摩擦性能試驗(yàn)臺(tái)夾緊拉拽機(jī)構(gòu)的直線運(yùn)動(dòng)及夾緊拉拽部分的三維剖視效果圖
[0017]圖中:1 一管式電爐，2—帶狀金屬材料，3—鋁合金框架，4 一底座，5—下壓支座，6 (9)—下壓滑塊，7—下壓導(dǎo)軌，8—下壓連接塊，10—油缸安裝板，11 一下壓油缸，12—紅外溫度傳感器，13—溫度傳感器安裝支架，14 一下壓球頭，15—彈簧，16—上壓力塊，17-下壓力塊，18—下壓支撐塊，19一剪切力傳感器，20—伺服電動(dòng)機(jī)，21—減速器，22—支撐框，23—聯(lián)軸器，24—軸承座，25—雙列角接觸軸承，26—軸承蓋，27—連接套，28—滾珠螺母，29—絲桿，30—直線運(yùn)動(dòng)滑塊，31 (36) 一連接桿，32 (37) 一關(guān)節(jié)軸承，33 (38) 一拉桿銷，
34(42) 一拉拽滑塊，35—拉拽力傳感器，39—導(dǎo)向滑板，40—下夾塊，41一上夾塊，43—拉拽導(dǎo)軌。

【具體實(shí)施方式】
[0018]本專利的金屬材料熱摩擦系數(shù)試驗(yàn)臺(tái)主要由鋁合金框架3、管式電爐1、下壓機(jī)構(gòu)、夾緊拉拽機(jī)構(gòu)、底座4組成；管式電爐I固定在鋁合金框架3上，下壓機(jī)構(gòu)、夾緊拉拽機(jī)構(gòu)固定在底座4上表面，底座4固定在鋁合金框架3上。
[0019]下壓機(jī)構(gòu)主要由下壓支座5、下壓滑塊6(9)、下壓導(dǎo)軌7、下壓連接塊8、油缸安裝板10、下壓油缸11、紅外溫度傳感器12、溫度傳感器安裝支架13、下壓球頭14、彈簧15、上壓力塊16、下壓力塊17、下壓支撐塊18、剪切力傳感器19組成；下壓支座5、剪切力傳感器19固定在底座4上表面，油缸安裝板10固定在下壓支座5上表面，下壓油缸11安裝在油缸安裝板10上表面，下壓球頭14套裝在下壓油缸11活塞桿上；上壓力塊16固定在下壓連接塊8上，兩個(gè)下壓滑塊6 (9)固定在下壓連接塊8上，并套裝在兩根下壓導(dǎo)軌7上，兩根彈簧15 —端連接下壓連接塊8前端面，一端連接在油缸安裝板10下端面；下壓力塊17固定在下壓支撐塊18上，下壓支撐塊18安放在剪切力傳感器19的上表面；兩個(gè)下壓滑塊6 (9)固定在下壓支撐塊18上并套裝在兩根下壓導(dǎo)軌7上，兩根下壓導(dǎo)軌7固定在下壓支座5的前端面；溫度傳感器安裝架13固定在油缸安裝板10前端面，紅外溫度傳感器12安裝在溫度傳感器安裝架13上。
[0020]夾緊拉拽機(jī)構(gòu)主要由伺服電動(dòng)機(jī)20、減速器21、支撐框22、聯(lián)軸器23、軸承座24、雙列角接觸軸承25、軸承蓋26、連接套27、滾珠螺母28、絲桿29、直線運(yùn)動(dòng)滑塊30、連接桿31 (36)、關(guān)節(jié)軸承32 (37)、拉桿銷33(38)、拉拽滑塊34 (42)、拉拽力傳感器35、導(dǎo)向滑板39、下夾塊40、上夾塊41、拉拽導(dǎo)軌43組成；伺服電動(dòng)機(jī)20轉(zhuǎn)軸套入減速器21的軸孔中，減速器21固定在支撐框22的后端面，支撐框22固定在底座4的后端面；絲桿29后端部套入雙列角接觸軸承25中，雙列角接觸軸承25裝入軸承座24和軸承蓋26中，軸承座24套入并固定在支撐框22前端面的安裝孔中，聯(lián)軸器23兩端軸孔分別連接絲桿29后端部和減速器21轉(zhuǎn)軸；絲杠29套裝在滾珠螺母28中，滾珠螺母28套入連接套27中，直線運(yùn)動(dòng)滑塊30固定在連接套27上，兩個(gè)拉拽滑塊34固定在直線運(yùn)動(dòng)滑塊30下表面并套裝在兩根拉拽導(dǎo)軌43上；上夾板41安裝在下夾板40上，下夾板40固定在導(dǎo)向滑板39上表面，兩個(gè)拉拽滑塊42固定在導(dǎo)向滑板39下表面并套裝在兩根拉拽導(dǎo)軌43上，兩根拉拽導(dǎo)軌43固定在底座4的上表面；兩套連接桿31 (36)分別一端連接拉拽力傳感器35前、后螺紋孔，另一端連接兩套關(guān)節(jié)軸承32 (37)的螺紋孔，兩套拉桿銷33 (38)分別套入兩套關(guān)節(jié)軸承32 (37)的銷孔中，后部的拉桿銷33套入直線運(yùn)動(dòng)滑塊30的銷孔中并用螺母鎖緊，前部的拉桿銷38套入導(dǎo)向滑板39的銷孔中并用螺母鎖緊。
[0021]試驗(yàn)時(shí)將帶狀金屬材料2穿過(guò)管式電爐3的加熱通道孔，以及下壓支座5豎直面上的方孔，將帶狀金屬材料2的一端放置在上夾塊41和下夾塊40之間，擰緊螺栓使上夾塊41和下夾塊40夾緊帶狀金屬材料42 ;當(dāng)帶狀金屬材料42加熱到要求的溫度后，即可開(kāi)始試驗(yàn)，在試驗(yàn)中紅外溫度傳感器12用于實(shí)時(shí)檢測(cè)帶狀金屬材料2的溫度；首先調(diào)整好油壓，啟動(dòng)下壓油缸11，下壓油缸11活塞桿伸出，在下壓滑塊6(9)和下壓導(dǎo)軌7的導(dǎo)向作用下帶動(dòng)下壓球頭14、下壓連接塊8、上壓力塊16下行，并拉伸彈簧15，在上壓力塊16和下壓力塊17之間給帶狀金屬材料2施加下壓力，下壓力由剪切力傳感器19實(shí)時(shí)檢測(cè)；然后按給定的速度啟動(dòng)伺服電動(dòng)機(jī)20，經(jīng)減速器21、聯(lián)軸器23驅(qū)動(dòng)絲桿29旋轉(zhuǎn)，使?jié)L珠螺母28作直線運(yùn)動(dòng)，在拉拽滑塊34和拉拽導(dǎo)軌43的導(dǎo)向作用下經(jīng)連接套27、直線運(yùn)動(dòng)滑塊30、拉桿銷33、關(guān)節(jié)軸承32、連接桿31、帶動(dòng)拉拽力傳感器35作拉拽直線運(yùn)動(dòng)，同時(shí)通過(guò)拉拽力傳感器
35經(jīng)連接桿36、關(guān)節(jié)軸承37、拉桿銷38，帶動(dòng)下夾板40、上夾板41、導(dǎo)向滑板39在拉拽滑塊42和拉拽導(dǎo)軌43的導(dǎo)向作用下作直線運(yùn)動(dòng)，從而拉拽帶狀金屬材料2 ;拉拽運(yùn)動(dòng)中的拉拽力由拉拽力傳感器35實(shí)時(shí)檢測(cè)。
[0022]試驗(yàn)過(guò)程中通過(guò)剪切力傳感器19實(shí)時(shí)檢測(cè)下壓力，拉拽力傳感器35實(shí)時(shí)檢測(cè)拉拽力，用拉拽力除以下壓力，再乘以二分之一，即得到帶狀金屬材料2的熱摩擦系數(shù)；對(duì)整個(gè)拉拽過(guò)程中計(jì)算得出的熱摩擦系數(shù)求平均，可得到更準(zhǔn)確的帶狀金屬材料2的平均熱摩擦系數(shù)。
[0023]y=F/ (2P)
[0024]μ 平均......+ μη)/η
[0025]μ 一熱摩擦系數(shù)
[0026]F—拉拽力
[0027]P—下壓力
[0028]μ η —平均熱摩擦系數(shù)
[0029]μΡ μ2、......μη—檢測(cè)的第1、2、......η次的熱摩擦系數(shù)
[0030]η—檢測(cè)的熱摩擦系數(shù)的個(gè)數(shù)。
[0031]試驗(yàn)完成后，下壓油缸11活塞桿退回，在下壓滑塊6 (9)和下壓導(dǎo)軌7的導(dǎo)向作用下帶動(dòng)下壓球頭14上行，彈簧15回縮，帶動(dòng)下壓連接塊8、上壓力塊16上行，上壓力塊16松開(kāi)帶狀金屬材料2。
【權(quán)利要求】
1.金屬材料熱摩擦性能試驗(yàn)臺(tái)主要由鋁合金框架、管式電爐、下壓機(jī)構(gòu)、夾緊拉拽機(jī)構(gòu)、底座組成；其特征是管式電爐固定在鋁合金框架上，下壓機(jī)構(gòu)、夾緊拉拽機(jī)構(gòu)固定在底座上表面，底座固定在鋁合金框架上；下壓機(jī)構(gòu)主要由下壓支座、下壓滑塊、下壓導(dǎo)軌、下壓連接塊、油缸安裝板、下壓油缸、紅外溫度傳感器、溫度傳感器安裝支架、下壓球頭、彈簧、上壓力塊、下壓力塊、下壓支撐塊、剪切力傳感器組成；下壓支座、剪切力傳感器固定在底座上表面，油缸安裝板固定在下壓支座上表面，下壓油缸安裝在油缸安裝板上表面，下壓球頭套裝在下壓油缸活塞桿上；上壓力塊固定在下壓連接塊上，兩個(gè)下壓滑塊固定在下壓連接塊上，并套裝在兩根下壓導(dǎo)軌上，兩根彈簧一端連接下壓連接塊前端面，一端連接在油缸安裝板下端面；下壓力塊固定在下壓支撐塊上，下壓支撐塊安放在剪切力傳感器的上表面；兩個(gè)下壓滑塊固定在下壓支撐塊上并套裝在兩根下壓導(dǎo)軌上，兩根下壓導(dǎo)軌固定在下壓支座的前端面；溫度傳感器安裝架固定在油缸安裝板前端面，紅外溫度傳感器安裝在溫度傳感器安裝架上；夾緊拉拽機(jī)構(gòu)主要由伺服電動(dòng)機(jī)、減速器、支撐框、聯(lián)軸器、軸承座、雙列角接觸軸承、軸承蓋、連接套、滾珠螺母、絲桿、直線運(yùn)動(dòng)滑塊、連接桿、關(guān)節(jié)軸承、拉桿銷、拉拽滑塊、拉拽力傳感器、導(dǎo)向滑板、下夾塊、上夾塊、拉拽導(dǎo)軌組成；伺服電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸套入減速器的軸孔中，減速器固定在支撐框的后端面，支撐框固定在底座的后端面；絲桿后端部套入雙列角接觸軸承中，雙列角接觸軸承裝入軸承座和軸承蓋中，軸承座套入并固定在支撐框前端面的安裝孔中，聯(lián)軸器兩端軸孔分別連接絲桿后端部和減速器轉(zhuǎn)軸；絲杠套裝在滾珠螺母中，滾珠螺母套入連接套中，直線運(yùn)動(dòng)滑塊固定在連接套上，兩個(gè)拉拽滑塊固定在直線運(yùn)動(dòng)滑塊下表面并套裝在兩根拉拽導(dǎo)軌上；上夾板安裝在下夾板上，下夾板固定在導(dǎo)向滑板上表面，兩個(gè)拉拽滑塊固定在導(dǎo)向滑板下表面并套裝在兩根拉拽導(dǎo)軌上，兩根拉拽導(dǎo)軌固定在底座的上表面；兩套連接桿分別一端連接拉拽力傳感器前、后螺紋孔，另一端連接兩套關(guān)節(jié)軸承的螺紋孔，兩套拉桿銷分別套入兩套關(guān)節(jié)軸承的銷孔中，后部的拉桿銷套入直線運(yùn)動(dòng)滑塊的銷孔中并用螺母鎖緊，前部的拉桿銷套入導(dǎo)向滑板的銷孔中并用螺母鎖緊。
【文檔編號(hào)】G01N19/02GK204241357SQ201420670308
【公開(kāi)日】2015年4月1日 申請(qǐng)日期:2014年11月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月12日
【發(fā)明者】楊孟濤, 唐家兵, 徐子晟 申請(qǐng)人:重慶科技學(xué)院, 楊孟濤