[发明专利]高频往复式疲劳摩擦磨损试验机

说明书

技术领域：

本发明涉及的是一种摩擦磨损试验机。

背景技术：

摩擦学是研究相对运动物体的表面相互作用机理的的边缘科学，所涉及的问题量大面广，需要借助数学、物理、化学、冶金化工、机械工程及材料、液压技术、计算机技术等多学科多领域的研究成果。一般认为，人类一次能源大约1/3是消耗于摩擦损失，约有70％的设备损坏是由于各种形式的磨损而引起的。中国机械工程学会摩擦学分会上世纪末的全国调查显示：我国每年制造汽车消耗的钢材与制造汽车配件消耗的相比大致相等。根据美国、英国、德国等国家的统计，与摩擦、磨损有关方面的花费大约占国民经济年生产总值的2％～7％。我国的GDP只占世界的4％，却消耗了世界30％以上的钢材。同发达国家比较，我国目前平均生产水平还较低。2003年国民经济的生产总值为11694亿元，如果摩擦、磨损有关方面的花费按占国民经济年生产总值的5％计算，就损失584.7亿元。

目前新材料、新工艺的研究，除传统的力学、理化等指标的测试考量外，摩擦磨损性能的测试已逐渐广泛应用。现有的用于摩擦磨损的试验机的驱动机构往往采用液压驱动或机械驱动，其效率不高。采用液压驱动的试验机对环境有污染，且能耗过高；采用机械驱动的试验机不仅往复频率低行程短而且能耗高、体积大。因此现在亟需一种环保节能的摩擦磨损试验机。

发明内容：

本发明的目的，就是针对现有技术所存在的不足，而提供一种高频往复式疲劳摩擦磨损试验机的技术方案，该方案采用电磁感应原理，构建磁致驱动系统，功耗极低，无任何污染，环保节能。

本方案是通过如下技术措施来实现的：它包括驱动机构、加载机构、电子控制系统及数据采集处理系统，电子控制系统用于控制加载机构和驱动机构，并采集数据，数据采集处理系统用于对采集的数据进行处理，其特点是：

驱动机构包括导向轴、保持架、座架、感应线圈、弹性元件、永磁铁，导向轴一端与座架固定连接，导向轴另一端上设置有固定装置，保持架的一端可在导向轴上滑动，另一端与感应线圈固定连接，并伸入座架，座架内设置有永磁铁，导向轴上与保持架连接的那端两侧分别安装有谐振点相同的弹性元件；

加载机构包括上试样座、下试样座、加热台、测力传感器、测温传感器、滑动滚轮组件、底座，下试样座下部与加热台固定连接，下试样座内设置有测温孔，内置测温传感器，加热台下部通过支架与连接座固定连接，加热台的一侧与测力传感器连接，连接座下部固定连接有至少一个垂直导向轴，底座上相应位置上设置有直线轴承，垂直导向轴与直线轴承相互配合，底座内设置有滑动滚轮组件，其一端伸出底座可加载砝码，其另一端与提升机构连接；

上试样座通过连接架与保持架连接；驱动机构通过支架与底座连接；驱动机构、加载机构分别与电子控制系统和数据采集处理系统电连接。

该方案驱动机构采用磁致驱动机构，利用电磁感应原理产生周期变化的电磁力作为激振力，调节电磁线圈供电频率即可达到调节激振频率的目的。通过调节电流值可调节振动副值大小，从而得到不同的位移。加载机构采用砝码加载，由一系列滑动滚轮组件构成其传力机构，从而使试验力垂直加载到试样工作表面。该机构配有配重砝码用来平衡加载系统中其它构件的质量。电气控制系统与数据采集系统连接，通过专用软件可以调节主机往复运动频率，同时采集电气控制系统的信号并绘制出相关曲线，可以实现数据的实时保存。电子控制系统包括温度、频率、冲程等试验参数传感器和控制转换单元。具有以下功能：为振动源提供可变的频率和功率；为下试件夹具提供加热电源；处理力传感器信号；处理位移传感器信号；处理温度控制和报警热偶传感器信号。

上试样通过紧定螺栓固定在上试样座上，下试样通过压块固定在下试样坐上。上试样座用来夹住上试件，水平放置。上试样形状可根据需要有多种可选，如柱、球、片、销、等。下试样形状可选瓦、平板(面)、V形面、圆弧面等。

所述滑动滚轮组件包括设置在底座内的滚动轴承、轴承座及拉绳。所述提升机构包括设置在连接座下部的连接柱，穿过连接柱安装有圆柱销，所述拉绳分别与圆柱销的两端连接。

为了将弹性元件限制在导向轴上，导向轴一端与座架固定连接，导向轴另一端上设置有固定装置。所述固定装置包括顶盖，它与导向轴固定连接，顶盖外侧连接有上前支架和下前支架。

在导向轴与保持架之间装有双衬型线形滚珠衬套，其动摩擦系数仅为0.0006～0.0012，且无间隙配合保证了良好的刚性接触，提高了系统的稳定性，在良好工作条件下延长了其使用寿命。

为了使磁致驱动机构更好的发挥其作用，所述弹性元件为弹簧。

加热台内有加热器，加热器可通过电子控制系统进行控制。