一种流体润滑摩擦磨损试验机及方法技术

一种流体润滑摩擦磨损试验机及方法，尤其适用于摩擦磨损技术领域使用。包括试验机底座，试验机底座上分别设有箱体和驱动电机，箱体内底部设有下试样底座和下试样，下试样底座上方设有固定在箱体上方箱体盖板上的套筒，套筒内中间设有加载弹簧，套筒内在加载弹簧下方套有上试样底座，上试样底座下方固定有上试样，上试样与下试样之间接触，下试样上设有位移传感器Ⅰ，上试样上设有位移传感器Ⅱ，套筒与上试样底座接触处设有两个力传感器，套筒内在加载弹簧上方设有弹簧座，两个力传感器、位移传感器Ⅰ与位移传感器Ⅱ通过导线穿过箱体并通过数据采集卡与计算机相连接。其构简单，使用效果好，实现不同介质粘度下测试。

A Fluid Lubrication Friction and Wear Testing Machine and Method

The invention relates to a fluid lubrication friction and wear testing machine and method, which is especially suitable for use in the field of friction and wear technology. Including the base of the testing machine, the base of the testing machine is equipped with a box body and a driving motor, the bottom of the box body is equipped with a lower sample base and a lower sample, the top of the bottom sample base is equipped with a sleeve fixed on the cover plate of the box body above the box body, the middle of the sleeve is equipped with a loading spring, the sleeve is equipped with an upper sample base underneath the loading spring, and the upper sample is fixed underneath the upper sample base, and the upper sample and the lower sample are fixed below the upper sample base. The lower sample is contacted with a displacement sensor I, a displacement sensor II on the upper sample, two force sensors on the contact between the sleeve and the base of the upper sample, a spring seat on the inner loading spring of the sleeve, two force sensors, a displacement sensor I and a displacement sensor II are connected to the computer through a wire through the box body through a data acquisition card. It has simple structure and good use effect, and can be tested under different medium viscosities.

【技术实现步骤摘要】
一种流体润滑摩擦磨损试验机及方法
本专利技术涉及一种流体润滑摩擦磨损试验机及方法，尤其适用于摩擦副材料的摩擦磨损
的一种流体润滑摩擦磨损试验机及方法。
技术介绍
流体传动已在工程机械中已有广泛的应用，并且当前流体传动朝着高速化、高压化、低噪声、长寿命的趋势发展。在流体机械（如液压泵、液压马达、液压控制阀及滑动水轴承等）工作过程中，其关键摩擦副界面中存在一定压力的流体介质，在一定条件下形成液体润滑膜以减轻磨损，提高工作效率和使用寿命。常见的流体润滑摩擦副有液压泵/马达中的柱塞-曲轴回转摩擦副、液压泵/马达中配流盘端面-转子端面摩擦副、液压泵/马达配流轴-壳体内孔间的回转摩擦副、液压阀芯-阀座间的摩擦副、滑动轴承轴径与轴瓦之间的滑动摩擦副等。合理设计流体机械中各类型摩擦副使之形成合适的液体润滑膜厚度，对提高流体压力元件的工作可靠性和使用寿命有重要意义。流体机械元件的摩擦副界面间形成液体润滑膜受多方面因素影响，不仅与流体介质的压力、摩擦副界面两构件的相对运动速度、流体介质的粘度，还与摩擦副的结构参数及构件的装配精度有关。流体机械元件的失效多是由于其关键摩擦副的摩擦界面没有形成必要的润滑条件，使摩擦副磨损甚至烧坏，从而导致泄露和剧烈振动，这也是导致液压泵、液压马达、液压控制阀及滑动水轴承这类元件失效的主要原因。当前摩擦磨损试验机多考虑通用性，一般仅考虑载荷、接触形式、温度和材料类型等因素，测量方法和测量结果单一，没有综合考虑摩擦副界面中流体介质压力、粘度、样品结构，表面形貌等因素对摩擦副界面形成流体润滑膜的影响。并且大多数流体润滑研究多是润滑脂和液压油，对纯水、乳化液、水乙二醇等低粘度液体的研究较少。因此研究不同参数（包括介质压力、粘度、载荷、结构参数及摩擦副材料类型）对摩擦副界面中形成流体润滑膜的影响规律，以及观察摩擦副界面的摩擦磨损行为，对流体机械元件的关键摩擦副设计具有重要参考意义。
技术实现思路
技术目的：针对上述技术的不足之处，提出一种结构简单，使用效果好，不仅可以设置流体介质压力、载荷以建立摩擦副界面中的流体润滑膜，还可以研究摩擦试样的形状、表面粗糙度、材料类型对摩擦磨损过程油膜建立的影响，而且通过更换工作介质可以实现不同介质粘度下测试的流体润滑摩擦磨损试验机及方法。
技术实现思路
：为实现上述技术目的，本专利技术的一种流体润滑摩擦磨损试验机，包括试验机底座，试验机底座上分别设有箱体和驱动电机，箱体内一侧设有贯通试验机底座的导流孔，导流孔下方设有量杯,箱体顶部设有箱体盖板，试验机底座下方在箱体和驱动电机处设有从动带轮和主动带轮，其中主动带轮通过转轴与驱动电机相连接，箱体内底部设有下试样底座，下试样底座通过贯穿底座底部以及试验机底座的转轴与从动带轮相连接，主动带轮与从动带轮之间设有齿轮带相互连接，下试样底座上设有下试样，下试样底座上方设有固定在箱体上方箱体盖板上的套筒，套筒内中间设有加载弹簧，套筒内在加载弹簧下方套有上试样底座，上试样底座下方固定有上试样，上试样与下试样之间接触，下试样上设有位移传感器Ⅰ，上试样上设有位移传感器Ⅱ，套筒与上试样底座接触处设有两个力传感器，套筒内在加载弹簧上方设有弹簧座，弹簧座上的箱体开有与弹簧座匹配的开孔，开孔上设有加载螺杆座，加载螺杆座设有下方与弹簧座接触的加载螺杆，加载螺杆座与加载螺杆螺纹匹配；两个力传感器、位移传感器Ⅰ与位移传感器Ⅱ通过导线穿过箱体并通过数据采集卡与计算机相连接，计算机还通过电机控制电路与驱动电机相连接，所述上试样底座上设有液压管，液压管通过液压表分别与溢流阀和流体介质存储箱相连接，其中与体介质存储箱连接的液压管上设有通过电机控制的液压泵。所述套筒的顶部设有便于与箱体盖板连接固定的法兰盘，法兰盘上设有多个套筒螺栓孔套筒的下方边缘对称设有两个缺口，缺口中分别设有力传感器Ⅰ和力传感器Ⅱ。所述上试样底座为与套筒尺寸匹配的柱状结构，上试样底座两侧分别设有与套筒两个缺口匹配的耳板Ⅰ和耳板Ⅱ，上试样底座底部的圆形处设有下通液孔，上试样底座两侧水平设有相互贯通的右通液孔和左通液孔，右通液孔和左通液孔分别与液压管的两个出口相连接平衡出液，右通液孔（13-3）和左通液孔与下通液孔连通形成T字形结构，上试样底座底面在下通液孔的周围设有多个螺栓孔。所述上试样包括上试样上柱台和上试样下柱台，其中上试样下柱台直径小于上试样上柱台，上试样上柱台超过上试样下柱台处设有多个与螺栓孔（13-2）匹配的上试样螺栓孔，上试样圆心处轴向设有上试样通液孔，上试样通液孔底部设有阻尼孔，上试样上柱台上加工有密封圈沟槽，使用螺栓连接上试样和上试样底座时，在密封圈沟槽中放置防止泄露的密封圈；上试样下柱台根据实验目的不同加工不同几何形状、表面形貌，以及选择材料类型。一种流体润滑摩擦磨损试验方法，其步骤为：a.首先根据工况和实验目的制备上试样和下试样，使用螺栓通过螺栓孔和上试样螺栓孔将上试样与上试样底座固定，选择不同的上试样螺栓孔固定上试样实现不同的摩擦半径；使用螺栓连接将下试样安装在下试样底座上，下试样实现不同的摩擦半径，调节加载螺杆使其向下推动弹簧座向下挤压加载弹簧，弹簧力即作用在上试样上的摩擦载荷，通过调节加载螺杆的长度从而设定不同的摩擦载荷；b.启动计算机、数据采集卡，向力传感器、位移传感器Ⅰ、位移传感器Ⅱ供电，开始工作，数据采集卡采集数据发送到计算机上开始记录信号；c.根据实验要求选择不同粘度流体介质包括：乳化液、液压油、水乙二醇，设置溢流阀的溢流压力，开启液压泵的驱动电机使液压泵开始供液，流体介质顺序通过液压管、上试样底座上的通液孔、通液孔、上试样通液孔和阻尼孔到达上试样和下试样之间的摩擦界面中，并通过设置溢流阀的不同溢流压力从而实现摩擦界面中不同的流体压力；d启动电机控制电路使驱动电机转动，驱动电机通过主动带轮带动齿轮带驱动从动带轮，从动带轮带动下试样底座连带下试样旋转，并根据实验要求设定不同转速，上试样和下试样开始摩擦磨损实验；e.记录量杯中的流体介质的体积，获得摩擦磨损实验过程中流体介质的泄露量，在计算机上处理记录的位移传感器Ⅰ所测量下试样表面摩擦磨损区域的实时轮廓、位移传感器Ⅱ所测量摩擦磨损过程中摩擦副界面中形成的流体润滑膜厚度以及力传感器测量摩擦磨损过程中上试样所受到的摩擦力，对上试样和下试样的摩擦磨损实验结果进行分析和评估。有益效果：本专利技术能够实现不同压力、不同介质粘度、不同摩擦速度的摩擦磨损试验，同时能够对不同结构参数、不同表面形貌及不同材料的摩擦副试样进行摩擦磨损试验，能够实时测量摩擦力、摩擦界面形貌、流体润滑膜厚度及摩擦副泄漏量，结构简单，操作方便，能进行流体润滑摩擦磨损和无介质润滑的干摩擦磨损试验，对摩擦副设计和摩擦磨损性能评估和验证提供了实验条件。附图说明图1为本专利技术流体润滑摩擦磨损试验机的结构示意图；图2本专利技术流体润滑摩擦磨损试验机套筒的结构示意图；图3本专利技术流体润滑摩擦磨损试验机上试样底座结构示意图图；图4本专利技术流体润滑摩擦磨损试验机上试样结构示意图图。图中，1、驱动电机，2、主动带轮，3、齿轮带，4、试验机底座，5、位移传感器Ⅰ，6、位移传感器Ⅱ，7、下试样，8、下试样底座，9、从动带轮，10-1、导流孔，10-2、量杯，11、上试样，11-1、上试样通液孔，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种流体润滑摩擦磨损试验机，其特征在于：它包括试验机底座（4），试验机底座（4）上分别设有箱体（16）和驱动电机（1），箱体（16）内一侧设有贯通试验机底座（4）的导流孔（10‑1），导流孔（10‑1）下方设有量杯（10‑2）,箱体（16）顶部设有箱体盖板（19），试验机底座（4）下方在箱体（16）和驱动电机（1）处设有从动带轮（9）和主动带轮（2），其中主动带轮（2）通过转轴与驱动电机（1）相连接，箱体（16）内底部设有下试样底座（8），下试样底座（8）通过贯穿底座（8）底部以及试验机底座（4）的转轴与从动带轮（9）相连接，主动带轮（2）与从动带轮（9）之间设有齿轮带（3）相互连接，下试样底座（8）上设有下试样（7），下试样底座（8）上方设有固定在箱体（16）上方箱体盖板（19）上的套筒（15），套筒（15）内中间设有加载弹簧（17），套筒（15）内在加载弹簧（17）下方套有上试样底座（13），上试样底座（13）下方固定有上试样（11），上试样（11）与下试样（7）之间接触，下试样（7）上设有位移传感器Ⅰ（5），上试样（11）上设有位移传感器Ⅱ（6），套筒（15）与上试样底座（13）接触处设有两个力传感器（14），套筒（15）内在加载弹簧（17）上方设有弹簧座（18），弹簧座（18）上的箱体（16）开有与弹簧座（18）匹配的开孔，开孔上设有加载螺杆座（20），加载螺杆座（20）设有下方与弹簧座（18）接触的加载螺杆（21），加载螺杆座（20）与加载螺杆（21）螺纹匹配；两个力传感器（14）、位移传感器Ⅰ（5）与位移传感器Ⅱ（6）通过导线穿过箱体（16）并通过数据采集卡（27）与计算机（26）相连接，计算机（26）还通过电机控制电路（28）与驱动电机（1）相连接，所述上试样底座（13）上连接有液压管（12），液压管（12）通过液压表（23）分别与溢流阀（22）和流体介质存储箱（25）相连接，其中与体介质存储箱（25）连接的液压管（12）上设有通过电机控制的液压泵（24），。...

【技术特征摘要】
1.一种流体润滑摩擦磨损试验机，其特征在于：它包括试验机底座（4），试验机底座（4）上分别设有箱体（16）和驱动电机（1），箱体（16）内一侧设有贯通试验机底座（4）的导流孔（10-1），导流孔（10-1）下方设有量杯（10-2）,箱体（16）顶部设有箱体盖板（19），试验机底座（4）下方在箱体（16）和驱动电机（1）处设有从动带轮（9）和主动带轮（2），其中主动带轮（2）通过转轴与驱动电机（1）相连接，箱体（16）内底部设有下试样底座（8），下试样底座（8）通过贯穿底座（8）底部以及试验机底座（4）的转轴与从动带轮（9）相连接，主动带轮（2）与从动带轮（9）之间设有齿轮带（3）相互连接，下试样底座（8）上设有下试样（7），下试样底座（8）上方设有固定在箱体（16）上方箱体盖板（19）上的套筒（15），套筒（15）内中间设有加载弹簧（17），套筒（15）内在加载弹簧（17）下方套有上试样底座（13），上试样底座（13）下方固定有上试样（11），上试样（11）与下试样（7）之间接触，下试样（7）上设有位移传感器Ⅰ（5），上试样（11）上设有位移传感器Ⅱ（6），套筒（15）与上试样底座（13）接触处设有两个力传感器（14），套筒（15）内在加载弹簧（17）上方设有弹簧座（18），弹簧座（18）上的箱体（16）开有与弹簧座（18）匹配的开孔，开孔上设有加载螺杆座（20），加载螺杆座（20）设有下方与弹簧座（18）接触的加载螺杆（21），加载螺杆座（20）与加载螺杆（21）螺纹匹配；两个力传感器（14）、位移传感器Ⅰ（5）与位移传感器Ⅱ（6）通过导线穿过箱体（16）并通过数据采集卡（27）与计算机（26）相连接，计算机（26）还通过电机控制电路（28）与驱动电机（1）相连接，所述上试样底座（13）上连接有液压管（12），液压管（12）通过液压表（23）分别与溢流阀（22）和流体介质存储箱（25）相连接，其中与体介质存储箱（25）连接的液压管（12）上设有通过电机控制的液压泵（24），。2.根据权利要求1所述的流体润滑摩擦磨损试验机，其特征在于：所述套筒（15）的顶部设有便于与箱体盖板（19）连接固定的法兰盘，法兰盘上设有多个套筒螺栓孔（15-1）套筒（15）的下方边缘对称设有两个缺口，缺口中分别设有力传感器Ⅰ（14-1）和力传感器Ⅱ（14-2）。3.根据权利要求1或2所述的流体润滑摩擦磨损试验机，其特征在于：所述上试样底座（13）为与套筒（15）尺寸匹配的柱状结构，上试样底座（13）两侧分别设有与套筒（15）两个缺口匹配的耳板Ⅰ（13-4）和耳板Ⅱ（13-6），上试样底座（13）底部的圆形处设有下通液孔（13-1），上试样底座（13）两侧水平设有相互贯通的右通液孔（13-3）和左通液孔（13-5），右通液孔（13-3）和左通液孔（13-5）分别与液压管（12）的两个出口相连接平衡出液，右通液孔（13-3）和左通液孔（13-5）与下通液...

【专利技术属性】
技术研发人员：满家祥，赵继云，王云飞，陈羽，殷想，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32