本發(fā)明涉及一種摩擦磨損測量技術(shù)領(lǐng)域。尤其涉及一種材料磨損量和磨損溫度場的測量裝置。

背景技術(shù)：

摩擦磨損在傳動(dòng)領(lǐng)域是材料失效的主要形式之一，通常發(fā)生在相互接觸并發(fā)生相對運(yùn)動(dòng)的材料表面，摩擦過程中產(chǎn)生的溫度、接觸材料之間的接觸載荷和潤滑劑對磨損程度有很大的影響，因此研究材料的摩擦工況特性十分重要。目前新材料飛速發(fā)展，耐磨材料的研發(fā)也日益受到重視，對于基體材料和涂層材料的抵抗摩擦磨損性能的檢測是必不可少的，在研究基體材料耐磨性的檢測領(lǐng)域，摩擦磨損試驗(yàn)裝置是一種常見且實(shí)用的測試設(shè)備。

現(xiàn)有摩擦磨損檢測設(shè)備很少同時(shí)考慮載荷、潤滑劑、磨損量及磨損溫度測量的綜合進(jìn)行，如“一種實(shí)時(shí)觀測與記錄微動(dòng)摩擦磨損的裝置”（CN201110271627.7），不能有效對材料包括溫度等摩擦磨損特性進(jìn)行預(yù)判，同時(shí)現(xiàn)有的摩擦磨損實(shí)驗(yàn)裝備多價(jià)格昂貴，設(shè)備復(fù)雜，零部件更換不易，使用領(lǐng)域?qū)τ诓牧弦蟊容^苛刻等，甚至一旦某部零部件損壞，整個(gè)裝置就無法使用，需要整體更換。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在克服現(xiàn)有技術(shù)缺陷，目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、維修方便和通用性強(qiáng)的材料磨損量和磨損溫度場的測量裝置。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：所述測量裝置由摩擦機(jī)構(gòu)、電機(jī)控制器、流量控制機(jī)構(gòu)、磨損測量機(jī)構(gòu)、測溫機(jī)構(gòu)和無紙溫度記錄儀組成。

所述摩擦機(jī)構(gòu)由電機(jī)、工作臺、可旋轉(zhuǎn)壓梁座、壓梁、磨盤、試樣固定套和壓梁定位板組成。電機(jī)固定在工作臺的面板下平面，電機(jī)與磨盤軸連接；工作臺的面板固定有壓梁定位板和可旋轉(zhuǎn)壓梁座，壓梁定位板位于磨盤的右側(cè)，可旋轉(zhuǎn)壓梁座位于磨盤的左側(cè)?？尚D(zhuǎn)壓梁座的上部鉸接有壓梁，壓梁的另一端與壓梁定位板的后側(cè)面相接觸，壓梁的下平面裝有試樣固定套，試樣固定套位于磨盤半徑0.6~0.8倍處的正上方，試樣裝在試樣固定套內(nèi)。

所述流量控制機(jī)構(gòu)由下橫梁、垂直桿、上橫梁、潤滑劑容器、增壓器、滑動(dòng)閥和滴管組成。工作臺的面板固定有垂直桿，垂直桿位于可旋轉(zhuǎn)壓梁座右側(cè)，垂直桿的上端固定有上橫梁，上橫梁的伸出端端部裝有潤滑劑容器，靠近垂直桿的下部固定有下橫梁。下橫梁的伸出端端部裝有滴管，潤滑劑容器通過軟管依次與增壓器、滑動(dòng)閥和滴管連接。

所述磨損測量機(jī)構(gòu)由加載立柱、壓頭、彈簧、滑塊、絲桿座、絲桿、轉(zhuǎn)輪、載荷指針和磨損指針組成。工作臺的面板上固定有加載立柱，加載立柱位于壓梁定位板的正后方，加載立柱的前側(cè)面開有“T”形導(dǎo)槽，加載立柱的右側(cè)面設(shè)有磨損標(biāo)尺和載荷標(biāo)尺。“T”形導(dǎo)槽內(nèi)由下往上依次裝有壓頭和滑塊，壓頭和滑塊通過彈簧連接，絲桿座固定在加載立柱的上部，絲桿的下端穿過絲桿座中心與滑塊球鉸，絲桿的上端固定有轉(zhuǎn)輪。

壓頭和滑塊的右側(cè)面對應(yīng)地裝有磨損指針和載荷指針，所述磨損指針和載荷指針指向?qū)?yīng)的磨損標(biāo)尺和載荷標(biāo)尺。

所述測溫機(jī)構(gòu)由熱電偶固定桿、熱電偶和支柱組成。在工作臺的面板固定有支柱，支柱位于壓梁定位板右側(cè)，支柱固定有熱電偶固定桿，熱電偶固定桿的伸出端端部裝有熱電偶，熱電偶測量端和試樣的凹槽緊密相接觸。

電機(jī)控制器和無紙溫度記錄儀分別固定在工作臺的面板上。電機(jī)控制器的R、S和T三個(gè)接線腳通過電線與所述電機(jī)的U、V和W三個(gè)接線端對應(yīng)連接；所述熱電偶的L、N兩個(gè)接線腳通過電線與無紙溫度記錄儀的L、N兩個(gè)接線口連接。

所述可旋轉(zhuǎn)壓梁座9由底板、“凸”形螺桿和壓梁座組成；壓梁座為方塊，方塊上部的中間位置處開有通槽，通槽兩側(cè)開有通孔，通孔通過銷柱與壓梁活動(dòng)連接，所述方塊下端面中心處開有螺孔；底板為方形塊，方形塊的中心設(shè)有沉孔，沉孔中心開有通孔，在沉孔周邊均勻分布有2~4個(gè)螺孔；“凸”形螺桿呈螺栓狀，“凸”形螺桿穿過所述通孔與壓梁座螺紋連接，“凸”形螺桿與底板活動(dòng)連接。

所述試樣固定套的外形為圓柱體凸臺，圓柱體凸臺上端面中心位置處開有錐孔，下端面中心位置處開有圓孔，所述錐孔中心線和圓孔中心線為同一條直線，所述錐孔和圓孔相通；圓柱形凸臺的上部設(shè)有外螺紋，圓柱形凸臺的下部沿徑向方向開有螺孔，所示圓孔與所述螺孔相通。

所述壓頭是由為方塊和“T”型塊組成的整體，方塊下平面的中心位置處設(shè)有圓柱體。

所述試樣的形狀為帶有開口槽的圓柱體，或?yàn)閹в虚_口槽的方柱體。

由于采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下積極效果：

本發(fā)明由摩擦機(jī)構(gòu)、電機(jī)控制器、流量控制機(jī)構(gòu)、磨損測量機(jī)構(gòu)、測溫機(jī)構(gòu)和無紙溫度記錄儀組成。通過調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速、潤滑劑的流量和加載磨損載荷，即可實(shí)現(xiàn)不同條件下的材料摩擦磨損試驗(yàn)，結(jié)構(gòu)簡單，維修方便。

本發(fā)明通過調(diào)節(jié)電機(jī)控制器，使電機(jī)獲得不同轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)了磨盤與試樣接觸時(shí)的不同摩擦速度；熱電偶將采集到的摩擦過程中的溫度信號傳遞到無紙溫度記錄儀，在無紙溫度記錄儀的面板上則能顯示出磨損溫度變化曲線，也能顯示出磨損點(diǎn)的瞬間溫度值；通過無紙溫度記錄儀的USB接口還能將測量到的磨損溫度數(shù)據(jù)導(dǎo)出。

試樣固定套的圓孔用于安放試樣，試樣固定套的錐孔可以穩(wěn)定地疏導(dǎo)潤滑劑，也可以在試驗(yàn)完成后便于卸掉試樣；在試樣固定套的螺孔中安裝螺釘，可對試樣進(jìn)行定位。

滑動(dòng)閥控制滴管中潤滑劑的滴下速度，潤滑劑容器中液面的改變量表明摩擦試驗(yàn)中潤滑劑的消耗量，配合秒表記錄一段時(shí)間內(nèi)滴管中滴下的液滴數(shù)量和潤滑劑容器中液面的下降量，可確定摩擦磨損過程中潤滑劑的添加率(即單位時(shí)間內(nèi)滴到磨損面上潤滑劑的體積)。

壓頭和壓梁接觸，載荷指針初始位置與載荷標(biāo)尺的“0”位對齊，磨損指針初始位置與磨損標(biāo)尺的“0”位對齊；轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)輪使絲桿推動(dòng)滑塊向下移動(dòng)并壓縮彈簧，滑塊移動(dòng)后的載荷指針在載荷標(biāo)尺上所指的尺度即為加載載荷值；試樣磨損完成后，緊密接觸壓梁的壓頭向下移動(dòng)，磨損指針在磨損標(biāo)尺上所指的尺度即為磨損值。

本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)在不同摩擦速度時(shí)的材料磨損量和磨損截面溫度場的測量，也可實(shí)現(xiàn)不同潤滑劑和不同添加率時(shí)的材料磨損量和磨損截面溫度場的測量，也可實(shí)現(xiàn)不同載荷時(shí)的材料磨損量和磨損截面溫度場的測量，還可實(shí)現(xiàn)摩擦速度、潤滑劑、載荷混合改變時(shí)的材料磨損量和磨損截面溫度場的測量，通用性強(qiáng)。

本發(fā)明在使用時(shí)：載荷加載范圍為30N~130N，磨損測量范圍1mm~20mm；磨盤11的轉(zhuǎn)速為32r/min、48r/min、64r/min和80r/min中的一種；溫度測量范圍為50℃~1100℃。磨損量測量精度可達(dá)0.1mm，提高了測試結(jié)果的精確性。本發(fā)明可根據(jù)需要選用不同型號的熱電偶，以滿足測量條件的多樣化；本發(fā)明待測量的試樣13的外形可以是圓形，也可以是方形，降低了試樣13外形尺寸的要求；通用性強(qiáng)，降低了試驗(yàn)成本。

因此，本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低、維修方便和通用性強(qiáng)的特點(diǎn)。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的一種結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是圖1中摩擦機(jī)構(gòu)1的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是圖1中流量控制機(jī)構(gòu)3的放大結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是圖1中磨損測量機(jī)構(gòu)4的放大結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是圖4的右視示意圖；

圖6是圖1中磨損測溫機(jī)構(gòu)5的放大結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7是圖2可旋轉(zhuǎn)壓梁座9的剖面放大示意圖；

圖8是圖2中試樣固定套12的剖面放大示意圖；

圖9是圖5中壓頭23的俯視放大示意圖；

圖10是圖5中A-A剖面放大示意圖；

圖11是電機(jī)控制器2與電機(jī)7的電連接示意圖；

圖12是熱電偶34與無紙溫度記錄儀6的電連接示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步的描述，并非對其保護(hù)范圍的限制。

實(shí)施例1

一種材料磨損量和磨損溫度場的測量裝置。如圖1所示，所述測量裝置由摩擦機(jī)構(gòu)1、電機(jī)控制器2、流量控制機(jī)構(gòu)3、磨損測量機(jī)構(gòu)4、測溫機(jī)構(gòu)5和無紙溫度記錄儀6組成。

如圖2所示，所述摩擦機(jī)構(gòu)1由電機(jī)7、工作臺8、可旋轉(zhuǎn)壓梁座9、壓梁10、磨盤11、試樣固定套12和壓梁定位板14組成。電機(jī)7固定在工作臺8的面板下平面，電機(jī)7與磨盤11軸連接。工作臺8的面板固定有壓梁定位板14和可旋轉(zhuǎn)壓梁座9，壓梁定位板14位于磨盤11的右側(cè)，可旋轉(zhuǎn)壓梁座9位于磨盤11的左側(cè)?？尚D(zhuǎn)壓梁座9的上部鉸接有壓梁10，壓梁10的另一端與壓梁定位板14的后側(cè)面相接觸，壓梁10的下平面裝有試樣固定套12，試樣固定套12位于磨盤11半徑0.6~0.7倍處的正上方，試樣13裝在試樣固定套內(nèi)。

如圖1和圖3所示，所述流量控制機(jī)構(gòu)3由下橫梁15、垂直桿16、上橫梁17、潤滑劑容器18、增壓器19、滑動(dòng)閥20和滴管21組成。工作臺8的面板固定有垂直桿16，垂直桿16位于可旋轉(zhuǎn)壓梁座9右側(cè)，垂直桿16的上端固定有上橫梁17，上橫梁17的伸出端端部裝有潤滑劑容器18，靠近垂直桿16的下部固定有下橫梁15。下橫梁15的伸出端端部裝有滴管21，潤滑劑容器18通過軟管依次與增壓器19、滑動(dòng)閥20和滴管21連接。

如圖1、圖4和圖5所示，所述磨損測量機(jī)構(gòu)4由加載立柱22、壓頭23、彈簧24、滑塊25、絲桿座26、絲桿27、轉(zhuǎn)輪28、載荷指針29和磨損指針31組成。工作臺8的面板上固定有加載立柱22，加載立柱22位于壓梁定位板14的正后方，加載立柱22的前側(cè)面開有“T”形導(dǎo)槽39，加載立柱22的右側(cè)面設(shè)有磨損標(biāo)尺32和載荷標(biāo)尺30。如圖4和圖5所示，“T”形導(dǎo)槽39內(nèi)由下往上依次裝有壓頭23和滑塊25，壓頭23和滑塊25通過彈簧24連接，絲桿座26固定在加載立柱22的上部，絲桿27的下端穿過絲桿座26中心與滑塊25球鉸，絲桿27的上端固定有轉(zhuǎn)輪28。

如圖4和圖5所示，壓頭23和滑塊25的右側(cè)面對應(yīng)地裝有磨損指針31和載荷指針29，所述磨損指針31和載荷指針29指向?qū)?yīng)的磨損標(biāo)尺32和載荷標(biāo)尺30。

如圖1和圖6所示，所述測溫機(jī)構(gòu)5由熱電偶固定桿33、熱電偶34和支柱35組成。在工作臺8的面板固定有支柱35，支柱35位于壓梁定位板14右側(cè)，支柱35固定有熱電偶固定桿33，熱電偶固定桿33的伸出端端部裝有熱電偶34，熱電偶34測量端和試樣13的凹槽緊密相接觸。

如圖1所示，電機(jī)控制器2和無紙溫度記錄儀6分別固定在工作臺8的面板上。如圖11所示，電機(jī)控制器2的R、S和T三個(gè)接線腳通過電線與所述電機(jī)7的U、V和W三個(gè)接線端對應(yīng)連接。如圖12所示，所述熱電偶34的L、N兩個(gè)接線腳通過電線與無紙溫度記錄儀6的L、N兩個(gè)接線口連接。

如圖7所示，所述可旋轉(zhuǎn)壓桿座9由底板36、“凸”形螺桿37和壓梁座38組成。壓梁座38為方塊，方塊上部的中間位置處開有通槽，通槽兩側(cè)開有通孔，通孔通過銷柱與壓梁10活動(dòng)連接。所述方塊下端面中心處開有螺孔。底板36為方形塊，方形塊的中心設(shè)有沉孔，沉孔中心開有通孔，在沉孔周邊均勻分布有2~4個(gè)螺孔?！巴埂毙温輻U37呈螺栓狀，“凸”形螺桿37穿過所述通孔與壓梁座38螺紋連接，“凸”形螺桿37與底板36活動(dòng)連接。

如圖8所示，所述試樣固定套12的外形為圓柱體凸臺，圓柱體凸臺上端面中心位置處開有錐孔，下端面中心位置處開有圓孔，所述錐孔中心線和圓孔中心線為同一條直線，所述錐孔和圓孔相通。圓柱形凸臺的上部設(shè)有外螺紋，圓柱形凸臺的下部沿徑向方向開有螺孔，所示圓孔與所述螺孔相通。

如圖8所示，所述壓頭23是由為方塊和“T”型塊組成的整體，方塊下平面的中心位置處設(shè)有圓柱體。

本實(shí)施例在使用時(shí)：待測量的試樣13的形狀為帶有開口槽的方柱體；載荷加載范圍為30N~100N；磨損測量范圍0.1mm~10mm；磨盤11的轉(zhuǎn)速為32r/min、或?yàn)?8r/min；溫度測量范圍為50℃~700℃。

實(shí)施例2

一種材料磨損量和磨損溫度場的測量裝置。除下述情形外，其余同實(shí)施例1。

試樣固定套位于磨盤半徑0.7~0.8倍處的正上方。

本實(shí)施例在使用時(shí)：待測量的試樣13的形狀為帶有開口槽的圓柱體；載荷加載范圍為50~130N，磨損測量范圍1~20mm；磨盤11的轉(zhuǎn)速為64r/min或?yàn)?0r/min中的一種；溫度測量范圍為200~1100℃。

本具體實(shí)施方式與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下積極效果：

本具體實(shí)施方式由摩擦機(jī)構(gòu)1、電機(jī)控制器2、流量控制機(jī)構(gòu)3、磨損測量機(jī)構(gòu)4、測溫機(jī)構(gòu)5和無紙溫度記錄儀6組成。通過調(diào)節(jié)電機(jī)7的轉(zhuǎn)速、潤滑劑的流量和加載磨損載荷，即可實(shí)現(xiàn)不同條件下的材料摩擦磨損試驗(yàn)，結(jié)構(gòu)簡單，維修方便。

本具體實(shí)施方式通過調(diào)節(jié)電機(jī)控制器2，使電機(jī)7獲得不同轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)了磨盤11與試樣13接觸時(shí)的不同摩擦速度；熱電偶34將采集到的摩擦過程中的溫度信號傳遞到無紙溫度記錄儀6，在無紙溫度記錄儀6的面板上則能顯示出磨損溫度變化曲線，也能顯示出磨損點(diǎn)的瞬間溫度值；通過無紙溫度記錄儀6的USB接口還能將測量到的磨損溫度數(shù)據(jù)導(dǎo)出。

試樣固定套12的圓孔用于安放試樣13，試樣固定套12的錐孔可以穩(wěn)定地疏導(dǎo)潤滑劑，也可以在試驗(yàn)完成后便于卸掉試樣13；在試樣固定套12的螺孔中安裝螺釘，可對試樣13進(jìn)行定位。

滑動(dòng)閥20控制滴管21中潤滑劑的滴下速度，潤滑劑容器18中液面的改變量表明摩擦試驗(yàn)中潤滑劑的消耗量，配合秒表記錄一段時(shí)間內(nèi)滴管21中滴下的液滴數(shù)量和潤滑劑容器18中液面的下降量，可確定摩擦磨損過程中潤滑劑的添加率即單位時(shí)間內(nèi)滴到磨損面上潤滑劑的體積。

壓頭23和壓梁10接觸，載荷指針29初始位置與載荷標(biāo)尺30的“0”位對齊，磨損指針31初始位置與磨損標(biāo)尺32的“0”位對齊；轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)輪28使絲桿27推動(dòng)滑塊25向下移動(dòng)并壓縮彈簧24，滑塊25移動(dòng)后的載荷指針29在載荷標(biāo)尺30上所指的尺度即為加載載荷值；試樣13磨損完成后，緊密接觸壓梁10的壓頭23向下移動(dòng)，磨損指針31在磨損標(biāo)尺32上所指的尺度即為磨損值。

本具體實(shí)施方式可實(shí)現(xiàn)在不同摩擦速度時(shí)的材料磨損量和磨損截面溫度場的測量，也可實(shí)現(xiàn)不同潤滑劑和不同添加率時(shí)的材料磨損量和磨損截面溫度場的測量，也可實(shí)現(xiàn)不同載荷時(shí)的材料磨損量和磨損截面溫度場的測量，還可實(shí)現(xiàn)摩擦速度、潤滑劑、載荷綜合改變時(shí)的材料磨損量和磨損截面溫度場的測量，通用性強(qiáng)。

本具體實(shí)施方式在使用時(shí)：載荷加載范圍為30N~130N，磨損測量范圍1mm~20mm；磨盤11的轉(zhuǎn)速為32r/min、48r/min、64r/min和80r/min中的一種；溫度測量范圍為50℃~1100℃。磨損量測量精度可達(dá)0.1mm，提高了測試結(jié)果的精確性。本具體實(shí)施方式可根據(jù)需要選用不同型號的熱電偶，以滿足測量條件的多樣化；本具體實(shí)施方式待測量的試樣13的外形可以是圓形，也可以是方形，降低了試樣13外形尺寸的要求；通用性強(qiáng)，降低了試驗(yàn)成本。

因此，本具體實(shí)施方式具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低、維修方便和通用性強(qiáng)的特點(diǎn)。