[发明专利]一种在线可控摩擦系数与滑差的滚动摩擦磨损试验机

说明书

技术领域

本发明涉及一种滚动摩擦磨损试验装置，尤其是能在线控制摩擦系数和滑差并能实时测量试样直径的变化并补偿直径变化引起的摩擦系数与滑差的测量误差。

背景技术

目前，公知的滚动摩擦磨损试验机由电机提供动力，由齿轮将动力分散到上下试样的两轴，通过两轴带动上下试样对滚实现滚动摩擦实验。例如，现有技术CN201060144Y公开了一种滚动摩擦磨损试验机，该试验机包括三个不同方位的驱动步进电机，扭矩传感器，二维移动平台，测力传感器，滚动负荷模块和计算机程控模块构成，步进电机驱动移动平台前后移动，使摩擦环试样与主动摩擦环试样接触并施加一定的载荷，载荷大小由测力传感器测量确定。这种试验机用两种滚动负荷模块可以实现两种滚动摩擦试验，任意滑差下的两摩擦环的滚动摩擦。

但是，这种传统的试验机有以下几个局限：

1.无法测量和补偿在实验过程中试样磨损后的直径变化引起的实际滑差和摩擦力的误差。

2.无法实现定摩擦系数的摩擦磨损实验。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种测量更精确的在线可控摩擦系数与滑差的滚动摩擦磨损试验机。

本发明提供的一种在线可控摩擦系数与滑差的滚动摩擦磨损试验机包括：

下试样轴平台，在该下试样轴平台上通过第一轴承座可转动设置有第一传动轴，该第一传动轴的动力输入端与第一电机的动力输出端相连，下试样安装在该第一传动轴的动力输出端；在该下试样轴平台上通过第二轴承座还安装有第二传动轴，该第二传动轴的动力输入端与第二电机的动力输出端相连，在第二传动轴上还安装有主动传动齿轮；

上试样轴平台，通过第四轴承座可转动安装在所述第二传动轴上，在该上试样轴平台上还通过第三轴承座还安装有第三传动轴，该第三传动轴的动力输入端设置有与所述主动传动齿轮相啮合的被动传动齿轮，上试样安装在该第三传动轴的动力输出端；

压力加载平衡装置，设置在所述上试样轴平台上，用于向上试样施加一定大小的压力，使上试样保持一定的压力与下试样相接触；

其中，在所述第一传动轴上设置有第一扭力传感器，在所述第三传动轴上设置有第二扭力传感器；在所述上试样轴平台和下试样轴平台之间还设置有检测上试样与下试样轴心距离变化的位移传感器。

优选地，所述加载平衡装置包括设置在所述上试样轴平台一侧和所述下试样轴平台上的用于向所述上试样和下试样施加一定压力的压力加载单元、设置在所述上试样轴平台一侧的用于平衡施加的压力的平衡砣、和测量所述上试样和下试样之间压力的压力传感器。

优选地，在所述第二传动轴的动力输入端通过涡流制动器与所述第二电机的动力输出端相连。

本发明可以方便的实现不同滑差的滚动摩擦磨损实验，可以实时测量试样直径的大小，补偿实验过程中试样磨损后的直径变化引起的实际滑差和摩擦力的误差，可以实现定摩擦系数的摩擦磨损实验。具体来说，具有如下优点：

1、上下试样分别由独立的伺服电机驱动，通过减速，可以实现从0rmp到1200rpm的调节，分辨率0.316rpm，方便地实现不同滑差的滚动摩擦磨损实验。上试样受力方向与转动方向一致，伺服电机需要制动。为了长期稳定工作避免制动电阻过热或母线电压升高，在上试样与上试样伺服电机之间加装涡流制动器，吸收由试样传递过来的功率，使上试样伺服电机处于对外做功状态。

2.上试样轴平台与下试样轴平台之间安装位移传感器可以实时测得两轴中心之间的距离，即为上下试样的半径之和；分别在上试样轴与下试样轴上安装扭矩传感器，可以实时测量轴上的扭矩。根据作用力与反作用力原理，上下试样受到大小相等方向相反的摩擦力，上下试样轴上测得的扭矩之比等于上下试样的半径之比，结合测量得到的上下试样轴间距离可以得到上下试样的半径。通过软件可以实时补偿实验过程中试样磨损后的直径变化引起的实际滑差和摩擦力的误差。

3.通过调节涡流制动器的电流可以控制阻力扭矩的大小，可以实现定摩擦系数的摩擦磨损实验。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的主视图。

图2是本发明的俯视图。

图中：

1、14——伺服电机，

2——齿形带，

3、5、8、10、18——传动轴，

4、9——扭矩传感器，

6——下试样，

7——上试样，

11、12、22、23——齿轮，

13——涡流制动器，