一种关节轴承与铰链的摩擦磨损试验机制造技术

一种关节轴承与铰链的摩擦磨损试验机，作动筒的作动杆穿过作动筒安装孔。两个支撑分布在作动筒安装孔的两侧。两个锥形套安装在各支撑的内侧支板上。试件销轴的两端分别装入两个锥形套内。试件销轴安装在夹具的中心，夹具外圈安装在拉压力传感器的上端，拉压力传感器安装在作动筒的作动杆顶端。两个位移传感器分别位于夹具的两侧。位于各支撑的外侧支板与内侧支板之间扭矩传感器的一端分别与试件销轴连接，各扭矩传感的另一端分别与减速机固接。两个伺服电机分别位于各支撑外侧。本发明专利技术能够分别实现销轴和轴套的转动，并能实现径向载荷的加载和实时监测，以及磨损量和摩擦力矩的实时监测，具有安装和拆卸方便，磨损量和摩擦力矩测量精度高的特点。

Friction and wear test machine for joint bearing and hinge

The utility model relates to a friction and abrasion test machine for joint bearings and hinges, which acts as an actuating rod of a movable cylinder and passes through an installing hole of an actuating cylinder. The two supports are distributed on both sides of the mounting hole of the actuating cylinder. The two tapered sleeves are mounted on the inner support plate of each support. The two ends of the pin of the test piece are respectively arranged in two tapered sleeves. The test pin is installed at the center of the jig, the outer ring of the fixture is installed at the upper end of the tension pressure sensor, and the pull pressure sensor is arranged at the top of the actuating rod of the actuating cylinder. The two displacement sensors are located on both sides of the fixture. One end of the torque sensor is respectively connected with the specimen pin shaft, and the other ends of each torque sensing sensor are respectively connected with the speed reducer. The two servo motors are located on each side of each support. The invention can realize the rotation of the pin and sleeve, and can realize the radial load and real-time monitoring, and real-time monitoring of wear and friction torque, has the advantages of convenient installation and disassembly, wear and friction torque of high precision measurement.

【技术实现步骤摘要】
一种关节轴承与铰链的摩擦磨损试验机
本专利技术涉及摩擦磨损试验机领域，特别是涉及一种针对关节轴承和铰链的，能够实现销轴和轴套同时转动的摩擦磨损试验机。
技术介绍
关节轴承和铰链作为运动机构的重要部件，在工业机器人、航空航天、汽车、工程机械等领域应用广泛。关节轴承一般由轴承内圈和外圈构成，二者之间可在两个方向上相对转动。铰链一般由销轴和轴套组成，二者之间可周向转动。由此可见，在结构和运动形式上，关节轴承和铰链具有一定的相似性。为表述方便，本专利技术将铰链的销轴和关节轴承的内圈统称为“销轴”，将铰链的轴套和关节轴承的外圈统称为“轴套”。关节轴承和铰链的主要损伤形式是由磨损导致的间隙和摩擦力矩变大。上述两种损伤形式可导致运动机构发生运行噪声和振动变大、运动精度和效率下降，甚至卡滞等失效模式。因此，为研究运动机构的耐久性和可靠性，需要对关节轴承和铰链的摩擦、磨损性能演化规律进行预测。但由于磨损行为具有强烈的系统依赖性和时变性，在现有的摩擦学研究水平下，尚不能仅依赖数值仿真和材料标准试样的摩擦磨损试验数据来预测关节轴承和铰链的摩擦、磨损演化规律。为保证机构运动功能可靠性，需要在专用的摩擦磨损试验机上，考虑真实工况，对关节轴承和铰链进行摩擦磨损试验。江亲瑜发表于《机械工程学报》2007年第43卷第1期的论文“基于数值仿真技术求解铰链机构磨损概率寿命”认为铰链存在3种运动形式：(1)销轴转动，轴套不动；(2)销轴不动，轴套转动；(3)销轴和轴套同时转动。同理，关节轴承亦存在轴承外圈和内圈同时周向转动的运动形式。径向载荷是影响关节轴承和铰链摩擦、磨损演化规律的主要因素之一，试验机应能对试件施加径向载荷，并对其进行实时监测。另外，为获取试件的摩擦、磨损性能演化曲线，需要对试件的磨损量和摩擦力矩进行实时监测。综上所述，基于试验目的和需求，试验机应能满足如下要求：(1)对试件加载一定的径向载荷；(2)同时实现销轴和轴套的周向转动；(3)实现径向载荷、磨损量，以及摩擦力矩等参数的实时监测。针对转动副和关节轴承类的运动副，目前主要有如下两类的摩擦磨损试验机，即：(1)以迟成芳发表于《工程与试验》2008年第3期的论文“轴承磨损试验机的研制”为代表的关节轴承的摩擦磨损试验机，仅能实现关节轴承销轴的转动；(2)以专利技术专利“复合摆动式关节轴承试验机”，专利号为201010276423.8和“复合摆动式关节轴承寿命试验机”，专利号为201310191988.X为代表的关节轴承摩擦磨损试验机，能同时实现销轴的周向往复摆动，以及轴套在倾斜方向的往复摆动，但并不能同时实现轴套的周向摆动。针对铰链副，上述两类试验机仅能满足销轴转动，轴套不动工况的模拟。对关节轴承，现有试验机亦不能实现轴承内圈和外圈的同时周向转动。而对于销轴和轴套同时周向转动的工况，运动副磨损规律，以及由磨损导致的接触面接触形式变化规律与前两种工况是截然不同的。综上所述，现有的摩擦磨损试验机并不能完全满足关节轴承和铰链的摩擦、磨损试验需求。
技术实现思路
为克服现有技术中存在的不能满足关节轴承和铰链的摩擦、磨损试验需求的不足，本专利技术提出了一种关节轴承与铰链的摩擦磨损试验机。本专利技术包括台架、两个伺服电机、两个扭矩传感器、两个调心滚子轴承、两个减速机、第一支撑、第二支撑、夹具、试件销轴、摇臂、位移传感器、拉压力传感器和作动筒。所述所述台架包括底座和安装板。所述安装板的几何中心有作动筒安装孔。作动筒固定在底座的上表面；作动筒的作动杆穿过所述作动筒安装孔。第一支撑和第二支撑分别安装在该安装板的上表面，并沿台架长边方向分布在所述作动筒安装孔的两侧。在所述第一支撑的内侧支板上和第二支撑的内侧支板上分别有通孔，两个锥形套分别通过调心滚子轴承安装在所述第一支撑和第二支撑的内侧支板上的通孔中。试件销轴的两端的锥形面分别装入所述两个锥形套内。所述试件销轴安装在夹具的中心，夹具的夹具外圈安装在拉压力传感器的上端，拉压力传感器安装在作动筒的作动杆顶端。所述作动筒固定在底座底板的上表面。两个位移传感器分别安装在所述安装板的两个长边上，并位于夹具的两侧。在所述第一支撑的外侧支板与内侧支板之间安装有一个扭矩传感器。该扭矩传感器的一端与位于第一支撑内侧支板内侧的试件销轴连接；该扭矩传感器的另一端与一个减速机固接。所述减速机与伺服电机固连。在所述第二支撑的外侧支板与内侧支板之间亦安装有一个扭矩传感器。该扭矩传感器的一端与摇臂的摇臂摇杆下端固连；该扭矩传感器的另一端与安装在另一个减速机固接。所述减速机与伺服电机固连。所述摇臂摇杆的上端与摇臂连杆的一端固连；该摇臂连杆另一端与夹具内圈固接。所述的两个伺服电机中一个伺服电机位于所述第一支撑的外侧支板外侧，另一个伺服电机位于所述第二支撑的外侧支板外侧。所述的夹具包括夹具外圈、夹具内圈、试件轴套、胀紧连接套和滚珠轴承，按照试件轴套、胀紧连接套、夹具内圈、滚珠轴承和夹具外圈的顺序依次套装在一起，并使所述试件轴套位于最内圈，使夹具外圈位于最外圈。当所述试件轴套、胀紧连接套和夹具内圈套装在一起后，通过该胀紧连接套实现试件轴套与夹具内圈的紧配合。所述夹具外圈与滚珠轴承之间、滚珠轴承与夹具内圈之间均为过盈配合。所述夹具内圈的内径与胀紧连接套的外径相同，并使二者之间紧配合；在该夹具内圈的一个端面上有摇臂的安装孔。所述胀紧连接套的内径与试件轴套的外径相同，并使二者之间紧配合。所述夹具外圈的内径与滚珠轴承的外径相同。所述夹具外圈的外圆周表面加工为八方，在该夹具外圈的外表面上对称的分布有一对凸块，该凸块为位移传感器的测量基准块，并且该位移传感器的测量基准块分别与所述两个位移传感器的位置对应。所述的第一支撑为“U”字形，由该第一支撑的两侧立板分别构成了外侧支板与内侧支板，并且在装配时使该内侧支板与所述夹具相邻。在所述外侧支板上有减速机输出轴的过孔；在该过孔的周边有安装孔。在所述内侧支板上有调心滚子轴承的安装孔。所述的第二支撑与所述的第一支撑的结构相同。由于在该第二支撑一侧安装有摇臂，故该第二支撑底板上表面加工有避让的凹面。所述锥形套一端的内表面为外扩的锥段，该锥段与试件销轴上外圆周表面的锥面配合；该锥形套另一端为等径段。所述锥形套外圆周表面的中部有径向凸出的定位台；该锥形套内表面为锥段一端的外圆周表面亦为锥面，以便于安装调心滚子轴承。所述试件销轴长度方向的中部为等径段，该等径段即为试验区；所述等径段的外径与试件轴套的内径相同。所述试件销轴的两端为螺纹段，用于安装压紧螺母。在所述等径段与螺纹段之间为外径逐渐向两端收缩的锥段，该锥段与锥形套的内锥面配合，用于保证试件销轴和锥形套同轴。所述的摇臂包括摇臂摇杆和摇臂连杆，并且摇臂连杆的一端的端面与所述摇臂摇杆上端的端面固连，摇臂连杆的另一端固定在夹具内圈的一个端面上。为实现该摇臂连杆与所述摇臂摇杆顶端端面的固连，在该摇臂连杆该端端面有螺纹连接孔；该摇臂连杆的另一端有90°的折板，该折板上有与夹具内圈固连的螺纹连接孔。所述摇臂摇杆的上端为矩形的板条，该板条的顶端有用于连接所述连杆的通孔；所述摇臂摇杆的下端为半圆形块，用于平衡摇臂的偏心转动惯量，消除转动过程中的摇臂离心力对试件所受载荷的干扰。所述半圆形块与所述板条结合处有用于连接扭矩传感器的连接孔。所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种关节轴承与铰链的摩擦磨损试验机，其特征在于，包括台架、两个伺服电机、两个扭矩传感器、两个调心滚子轴承、两个减速机、第一支撑、第二支撑、夹具、试件销轴、摇臂、位移传感器、拉压力传感器和作动筒；所述所述台架包括底座和安装板；所述安装板的几何中心有作动筒安装孔；作动筒固定在底座的上表面；作动筒的作动杆穿过所述作动筒安装孔；第一支撑和第二支撑分别安装在该安装板的上表面，并沿台架长边方向分布在所述作动筒安装孔的两侧；在所述第一支撑的内侧支板上和第二支撑的内侧支板上分别有通孔，两个锥形套分别通过调心滚子轴承安装在所述第一支撑和第二支撑的内侧支板上的通孔中；试件销轴的两端的锥形面分别装入所述两个锥形套内；所述试件销轴安装在夹具的中心，夹具的夹具外圈安装在拉压力传感器的上端，拉压力传感器安装在作动筒的作动杆顶端；所述作动筒固定在底座底板的上表面；两个位移传感器分别安装在所述安装板的两个长边上，并位于夹具的两侧；在所述第一支撑的外侧支板与内侧支板之间安装有一个扭矩传感器；该扭矩传感器的一端与位于第一支撑内侧支板内侧的试件销轴连接；该扭矩传感器的另一端与一个减速机固接；所述减速机与伺服电机固连；在所述第二支撑的外侧支板与内侧支板之间亦安装有一个扭矩传感器；该扭矩传感器的一端与摇臂的摇臂摇杆下端固连；该扭矩传感器的另一端与安装在另一个减速机固接；所述减速机与伺服电机固连；所述摇臂摇杆的上端与摇臂连杆的一端固连；该摇臂连杆另一端与夹具内圈固接；所述的两个伺服电机中一个伺服电机位于所述第一支撑的外侧支板外侧，另一个伺服电机位于所述第二支撑的外侧支板外侧。...

【技术特征摘要】
1.一种关节轴承与铰链的摩擦磨损试验机，其特征在于，包括台架、两个伺服电机、两个扭矩传感器、两个调心滚子轴承、两个减速机、第一支撑、第二支撑、夹具、试件销轴、摇臂、位移传感器、拉压力传感器和作动筒；所述所述台架包括底座和安装板；所述安装板的几何中心有作动筒安装孔；作动筒固定在底座的上表面；作动筒的作动杆穿过所述作动筒安装孔；第一支撑和第二支撑分别安装在该安装板的上表面，并沿台架长边方向分布在所述作动筒安装孔的两侧；在所述第一支撑的内侧支板上和第二支撑的内侧支板上分别有通孔，两个锥形套分别通过调心滚子轴承安装在所述第一支撑和第二支撑的内侧支板上的通孔中；试件销轴的两端的锥形面分别装入所述两个锥形套内；所述试件销轴安装在夹具的中心，夹具的夹具外圈安装在拉压力传感器的上端，拉压力传感器安装在作动筒的作动杆顶端；所述作动筒固定在底座底板的上表面；两个位移传感器分别安装在所述安装板的两个长边上，并位于夹具的两侧；在所述第一支撑的外侧支板与内侧支板之间安装有一个扭矩传感器；该扭矩传感器的一端与位于第一支撑内侧支板内侧的试件销轴连接；该扭矩传感器的另一端与一个减速机固接；所述减速机与伺服电机固连；在所述第二支撑的外侧支板与内侧支板之间亦安装有一个扭矩传感器；该扭矩传感器的一端与摇臂的摇臂摇杆下端固连；该扭矩传感器的另一端与安装在另一个减速机固接；所述减速机与伺服电机固连；所述摇臂摇杆的上端与摇臂连杆的一端固连；该摇臂连杆另一端与夹具内圈固接；所述的两个伺服电机中一个伺服电机位于所述第一支撑的外侧支板外侧，另一个伺服电机位于所述第二支撑的外侧支板外侧。2.如权利要求1所述关节轴承与铰链的摩擦磨损试验机，其特征在于，所述的夹具包括夹具外圈、夹具内圈、试件轴套、胀紧连接套和滚珠轴承，按照试件轴套、胀紧连接套、夹具内圈、滚珠轴承和夹具外圈的顺序依次套装在一起，并使所述试件轴套位于最内圈，使夹具外圈位于最外圈；当所述试件轴套、胀紧连接套和夹具内圈套装在一起后，通过该胀紧连接套实现试件轴套与夹具内圈的紧配合；所述夹具外圈与滚珠轴承之间、滚珠轴承与夹具内圈之间均为过盈配合。3.如权利要求2所述关节轴承与铰链的摩擦磨损试验机，其特征在于，所述夹具内圈的内径与胀紧连接套的外径相同，并使二者之间紧配合；在该夹具内圈的一个端面上有摇臂的安装孔；所述胀紧连接套的内径与试件轴套的外径相同，并使二者之间紧配合；所述夹具外圈的内径与滚珠轴承的外径相同；所述夹具外圈的外圆周表面加工为八方，在该夹具外圈的外表面上对称的分布有一对凸块，该凸...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙中超，喻天翔，崔卫民，宋笔锋，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61