一种高速摩擦试验机制造技术

本实用新型专利技术公开了一种高速摩擦试验机，包括转动主轴、液压加载系统、摩擦片底座、摩擦实验试件夹持装置以及载荷测试系统；其中液压加载系统包括液压缸，液压缸的输出端连接摩擦实验试件夹持装置，摩擦片设置在摩擦实验试件的端面，且与摩擦实验试件端面紧密接触；摩擦片通过摩擦片底座与转动主轴连接；载荷测试系统，使用光电式扭矩测量仪来测量摩擦力，通过螺纹连接将三爪卡盘与压力传感器相连接，压力传感器的另一端也同样通过螺纹连接在活塞杆上；采用液压式加载传动平稳不易产生冲击，容易控制载荷的速度、方向与大小，同时还拥有很高的精度；液压系统中压力易于控制，间接实现对试样施加到摩擦片底座上的负载的控制。

A High Speed Friction Testing Machine

【技术实现步骤摘要】
一种高速摩擦试验机
本技术属于材料耐磨损性能检测
，具体涉及一种高速摩擦试验机。
技术介绍
为了研究材料的摩擦磨损行为，基本上都需要用到摩擦磨损试验机上来测量材料的摩擦磨损特性，可以用来预防磨损失效、控制摩擦行为、提高工作可靠性。在大部分的机械设备中，都不希望出现摩擦阻力，摩擦阻力在机械设备中不断的消耗着大量的能量，也不断的磨损着机械设备。有资料表明，摩擦磨损能消耗全世界30％-50％的能源。伴随着社会的发展，人们的生活水平也在逐渐提高，铁路发展迅速，但是铁路轨道的磨耗却是一个一直以来都难以解决的难题，据铁路部门统计我们得知我国铁路有20％-30％的路段铁轨在国外的严重磨损率指标中超标，有大约60％的弯曲的铁轨因为摩擦磨损造成了严重的损害。随着铁路的发展，铁路的使用率也越来越高，摩擦磨损作用的时间也在逐步增加，所造成的损失也在逐步提高，有资料表明，在十五期间，我国每年会在铁轨上消耗大约大量钢材，其中用来维修铁轨的钢材大约占了70％，我国铁路因损伤总共消耗巨大金额，其中归为摩擦磨损所造成的大约有80％。各行各业，我国每年因摩擦磨损造成的经济损失不计其数，大约有1％的国民生产总值可以通过摩擦学原理的研究节约下来，这笔钱能够支撑起一个常规研发所进行一些低投入的研发。摩擦实验机的动力系统会导致工作过程中出现各种变化量(载荷、速度等)，执行单元为摩擦实验机的摩擦执行系统(即摩擦片与试件)，测试参数为摩擦实验机的传感控制系统(包括扭矩传感器，力传感器，速度传感器和位置传感器等)。试验时可加的载荷是评价摩擦磨损实验机功能的重要依据，在摩擦实验工作过程中，要求外加载荷恒定不变。对载荷的控制精度越高，其在试验后表达出的结果就越准确，在摩擦实验的过程中，随着实验时间的增长，试样与摩擦片之间必然会不可避免的产生磨损，若不能及时进给就会导致出现载荷下降等现象，且进给也不一定能保证达到要求载荷大小，所得实验结果异于实际情况无法得出正确结论。
技术实现思路
为解决上述问题，本技术提供一种高速摩擦试验机，采用液压进给系统进行加载，采用机床的主轴作为转动主轴，在摩擦试验中实现自动进给，而且保证在整个实验的过程中载荷保持恒定，解决现有技术的问题。为达到上述目的，本技术采用的技术方案是：一种高速摩擦试验机，包括转动主轴、液压缸、摩擦片底座、摩擦片、摩擦实验试件夹持装置以及载荷测试系统；液压缸连接液压自动进给系统，液压缸的输出端为活塞杆，活塞杆连接摩擦实验试件夹持装置，摩擦片设置在摩擦实验试件的端面，且与摩擦实验试件端面紧密接触；摩擦片固定在摩擦片底座上，摩擦片底座与转动主轴连接；载荷测试系统包括水平方向的压力传感器以及应变片，所述压力传感器设置在摩擦实验试件夹持装置与活塞杆之间；应变片设置在摩擦实验试件的柱面上。所述应变片为电阻式应变片，应变片连接应变检测模块。应变片设置在靠近摩擦片的一端，应变片包括两组，每组设置两个应变片，其中一个应变片的轴线与摩擦实验试件的轴线方向呈45°角，另一个应变片的轴线与摩擦实验试件的轴线方向呈135°角，两组应变片关于摩擦实验试件轴线对称设置。摩擦片底座与转动主轴连接，转动主轴带动摩擦片底座旋转，摩擦片底座的下端面设置有凹槽，凹槽与摩擦片的形状和大小一致，摩擦片设置在凹槽中，所述凹槽中开设螺栓孔，摩擦片通过螺栓与摩擦片底座紧固。紧固螺栓与摩擦片底座之间和摩擦片底座与转动主轴轴环之间有弹簧垫圈。摩擦片为圆环状，所述螺栓孔，开设在靠近凹槽内圈。摩擦实验试件夹持装置采用三爪卡盘，活塞杆的自由端设置三爪卡盘，三爪卡盘轴线与液压缸轴线重合；三爪卡盘包括三爪卡盘前壳体和三爪卡盘后壳体，三爪卡盘前壳体和三爪卡盘后壳体之间设置锥齿轮式卡爪驱动。摩擦实验试件的下部外侧设置有标线，所述标线用于确定三抓卡盘对摩擦实验试件的夹持准确。液压缸前端盖与活塞杆之间设置多个密封圈密封。采用机床的主轴作为转动主轴，转动主轴带动摩擦片底座旋转。与现有技术相比，本技术至少具有以下有益效果：在摩擦实验的过程中，随着实验时间的增长，试样与摩擦片之间必然会不可避免的产生磨损，若不能及时进给就会导致出现载荷下降等现象，采用液压进给系统，可以保证在整个实验的过程中载荷保持恒定；采用液压式加载传动平稳不易产生冲击，容易控制载荷的速度、方向与大小，同时还拥有很高的精度；本技术设计合理，结构简单，容易实现，能够进行不同速率不同载荷下的摩擦研究。附图说明图1为本技术结构示意图。图2为应变片在摩擦实验试件外表面设置示意图。其中：1-转动主轴，2-摩擦片底座，3-摩擦片，4-摩擦实验试件，5-三爪卡盘前壳体，6-锥齿轮式卡爪驱动，7-三爪卡盘后壳体，8-活塞杆，9-液压缸前端盖，10-法兰，11-液压缸，12-回油口，13-活塞，14-进油口，15-螺母，16-螺栓，17-工作台，18-液压缸底座，19-锁紧螺母，20-弹簧垫圈，21-密封圈。具体实施方式以下给出本技术的具体实施例，需要说明的是本技术并不局限于以下具体实施例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本技术的保护范围。如图1所示，一种高速摩擦试验机，包括转动主轴1、液压缸11、摩擦片底座2、摩擦片3、摩擦实验试件夹持装置以及载荷测试系统；液压缸11连接液压自动进给系统，液压缸11的输出端为活塞杆8，活塞杆8连接摩擦实验试件夹持装置，摩擦片3设置在摩擦实验试件的端面，且与摩擦实验试件端面紧密接触；摩擦片3固定在摩擦片底座2上，摩擦片底座2与转动主轴1连接；载荷测试系统包括水平方向的压力传感器以及应变片，所述压力传感器设置在摩擦实验试件夹持装置与活塞杆8之间；应变片设置在摩擦实验试件4的柱面上。所述应变片为电阻式应变片，应变片连接应变检测模块。应变片设置在靠近摩擦片3的一端，应变片包括两组，每组设置两个应变片，其中一个应变片的轴线与摩擦实验试件4的轴线方向呈45°角，另一个应变片的轴线与摩擦实验试件4的轴线方向呈135°角，两组应变片关于摩擦实验试件4轴线对称设置。摩擦片底座2与转动主轴1连接，转动主轴1带动摩擦片底座2旋转，摩擦片底座2的下端面设置有凹槽，凹槽与摩擦片3的形状和大小一致，摩擦片设置在凹槽中，所述凹槽中开设螺栓孔，摩擦片3通过螺栓与摩擦片底座紧固。紧固螺栓与摩擦片底座之间和摩擦片底座与转动主轴轴环之间有弹簧垫圈。摩擦片为圆环状，所述螺栓孔，开设在靠近凹槽内圈。摩擦实验试件夹持装置采用三爪卡盘，活塞杆8的自由端设置三爪卡盘，三爪卡盘轴线与液压缸11轴线重合；三爪卡盘包括三爪卡盘前壳体5和三爪卡盘后壳体7，三爪卡盘前壳体5和三爪卡盘后壳体7之间设置锥齿轮式卡爪驱动6。摩擦实验试件4的下部外侧设置有标线，所述标线用于确定三抓卡盘对摩擦实验试件4的夹持准确。液压缸前端盖9与活塞杆8之间设置多个密封圈密封。采用机床的主轴作为转动主轴1，转动主轴1带动摩擦片底座2旋转。摩擦片夹持装置，转动主轴1以机床刀杆为基础，下部改为易于装夹及定位摩擦片底座的阶梯轴结构，阶梯轴末端使用螺母加紧，摩擦片底座2与转动主轴1及螺母间加垫片。通过六个螺栓，将摩擦片固定于摩擦片底座上；摩擦实验试件夹持装置，使用工业生产中常见的三爪卡盘来固定试件，三爪卡盘具有自动定心本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高速摩擦试验机，其特征在于，包括转动主轴(1)、液压缸(11)、摩擦片底座(2)、摩擦片(3)、摩擦实验试件夹持装置以及载荷测试系统；液压缸(11)连接液压自动进给系统，液压缸(11)的输出端为活塞杆(8)，活塞杆(8)连接摩擦实验试件夹持装置，摩擦片(3)设置在摩擦实验试件的端面，且与摩擦实验试件端面紧密接触；摩擦片(3)固定在摩擦片底座(2)上，摩擦片底座(2)与转动主轴(1)连接；载荷测试系统包括水平方向的压力传感器以及应变片，所述压力传感器设置在摩擦实验试件夹持装置与活塞杆(8)之间；应变片设置在摩擦实验试件(4)的柱面上。

【技术特征摘要】
1.一种高速摩擦试验机，其特征在于，包括转动主轴(1)、液压缸(11)、摩擦片底座(2)、摩擦片(3)、摩擦实验试件夹持装置以及载荷测试系统；液压缸(11)连接液压自动进给系统，液压缸(11)的输出端为活塞杆(8)，活塞杆(8)连接摩擦实验试件夹持装置，摩擦片(3)设置在摩擦实验试件的端面，且与摩擦实验试件端面紧密接触；摩擦片(3)固定在摩擦片底座(2)上，摩擦片底座(2)与转动主轴(1)连接；载荷测试系统包括水平方向的压力传感器以及应变片，所述压力传感器设置在摩擦实验试件夹持装置与活塞杆(8)之间；应变片设置在摩擦实验试件(4)的柱面上。2.根据权利要求1所述的高速摩擦试验机，其特征在于，所述应变片为电阻式应变片，应变片连接应变检测模块。3.根据权利要求2所述的高速摩擦试验机，其特征在于，应变片设置在靠近摩擦片(3)的一端，应变片包括两组，每组设置两个应变片，其中一个应变片的轴线与摩擦实验试件(4)的轴线方向呈45°角，另一个应变片的轴线与摩擦实验试件(4)的轴线方向呈135°角，两组应变片关于摩擦实验试件(4)轴线对称设置。4.根据权利要求1所述的高速摩擦试验机，其特征在于，摩擦片底座(2)与转动主轴(1)连接，转动主轴(1)带动摩擦片底座(2)...

【专利技术属性】
技术研发人员：张冲，张贺，刘永辉，庄智强，肖铁链，
申请(专利权)人：长安大学，
类型：新型
国别省市：陕西,61