[发明专利]改进的销-盘摩擦磨损试验机

说明书

一、技术领域

本发明涉及一种基于系统的摩擦学理论和条件磨损模拟原则，在实验室条件下模拟两种金属材料间的摩擦磨损性能的试验装置，称之为“改进的销-盘摩擦磨损试验机”，用以研究在指定实验条件下的环带形状材料与柱销形状材料间的摩擦磨损性能和成形条件的优化。

二、背景技术

摩擦磨损试验装置在正确地评定材料摩擦和磨损特性时是必不可少的。摩擦副的摩擦学性能试验，大致可分为试样试验、台架试验和实际使用试验3种类型。相对而言，实验室条件下的试样试验具有选择范围宽，影响因素容易控制等优点。目前，国内，外对于金属材料间的摩擦磨损行为的研究基本使用的试验机为四球机、梯姆肯试验机、法莱克斯试验机、销-盘试验机和MM-200磨损试验机。脆性大、高硬度的材料不易被加工成薄带，并且也不能够像不锈钢材料在摩擦磨损试验中进行弯曲、拉伸，所以这种特性的材料的摩擦磨损试验一般使用销-盘试验机。经典的销-盘试验机的工作原理是将试样制成环块状固定于盘上，由盘带动旋转，销在载荷作用下与试样接触，但是盘转动时受载荷的作用下容易产生弯曲变形，造成摩擦磨损实际接触面积的减小，而影响试验结果；其次经典的销-盘试验机因为其装夹的方式，其试样几何形状惟一，如果某些材料不易加工成其规定的形状，则无法进行试验。

三、发明内容

本发明的目的在于针对已有销-盘摩擦磨损试验机技术存在的问题，提供一种改进的销-盘摩擦磨损试验装置，能够改进经典的销-盘摩擦磨损试验机的以下问题：

1、提高销-盘摩擦磨损试验机模拟运动的稳定性，使其更加真实的反映两种金属的摩擦磨损性能；

2、通过改进盘槽形状，使试验机能够适合更多几何形状的金属试样。

本发明的上述发明目的可以通过以下技术方案来实现：

用于模拟两种金属材料间的摩擦磨损性能的试验装置，包括安装在主轴上的两个圆锥滚子轴承，主轴由步进电机提供动力，转盘与主轴相连，滚筒的开槽与转盘的边缘相吻合，至少在转盘上设计有周向环状锥形槽，试样截面宽度与盘上锥形槽的底边宽度相同，试样截面可为矩形，三角形，梯形，锥形。销与润滑良好的滑动轴相联，对滑动轴施加竖直方向载荷，使得销与盘上的试样紧密接触，这种配合结构，其一可以有效的防止试样在运动中产生纵向窜动而造成的；二可以提高盘在转动过程中的刚度，从而提高了摩擦磨损试验机模拟运动的稳定性与试验的准确性。

为了更好的实现上述发明目的，本发明还采取了以下技术措施：

用于驱动主轴的动力装置选用变频控制的无级调速电机，电机通过联轴器与主轴相联。联于主轴上的两个正装的圆锥滚子轴承防止主轴产生纵向窜动，可以使摩擦磨损试验机的模拟运动更加稳定。

本摩擦磨损试验机还设置有载荷托盘装置，承托装置的承托盘位于连接销试样的滑动轴上方，使载荷直接作用在环带试样上。测摩擦力装置与滑动轴和机架通过活动套相联，可方便的调整测力装置的位置，使传感器与销垂直，因而大大降低了环带试样与销试样间的摩擦力损耗，进而使测量结果更加准确。试验机的测力装置部分与加载部分安装在不同的机架上，使得转动产生的振动不会影响到传感器测量的准确性。

本发明还采取了其他的一些技术措施。

本发明与经典的销-盘摩擦磨损试验机相比，通过商业软件ANSYS WORKBENCH对其运动过程进行仿真对比，证实了本发明模拟运动的稳定性好，发明人在摩擦磨损试验中也取得了很好的模拟效果。

四、附图说明

图1是本发明的摩擦磨损试验装置的结构原理图。

图2是本发明的实施摩擦磨损试验装置的结构示意图。

图3是转盘示意图。

图4是可安装在转盘上的试样截面图。

图5是经典销-盘摩擦磨损试验机在施加100N载荷作用下的变形有限元仿真。

图6是本发明的摩擦磨损试验机在施加100N载荷作用下的变形有限元仿真。

图7是不锈钢环带试样与DC53材料的销摩擦试验后的金属表面的金相图(试验条件：名义载荷100N，持续时间10min)。

在上述附图说明中，6为试验载荷，7为载荷托盘，8为滑动轴，9为传感器连接块，10为活动套，11为销试样，12为圆锥滚子轴承，13为环带试样，14为转盘，15为主轴，16为联轴器，17为圆锥滚子轴承，18为滚筒，19为电机，20为S形力传感器，21为机架，22为传感器连接块，23为活动套，24为螺栓，25为螺栓，26为加载装置与机架相联的连接架。

五、具体实施方式