一种多功能滚动摩擦磨损试验机及其控制方法技术

本发明专利技术涉及一种多功能滚动摩擦磨损试验机及其控制方法，试验机包括控制系统、架体、润滑浴槽、第一电机、扭矩传感器、转速传感器、第一固定轴、第一固定轴支架、第一试样环、第二电机、减速器、导向轴、第一压力板、第二压力板、弹簧、推杆、压力传感器、直线滑动导轨、第二固定轴支架、第二固定轴、第二试样环、推力板、第一连杆、第二连杆；能够计算滚动摩擦系数，同时能够观察在不同实验条件下进行摩擦实验后的材料磨损情况，可模拟多种特殊工况并尽可能还原真实工况，本发明专利技术提供的一种多功能滚动摩擦磨损试验机的控制方法可实现人机交互，通过人机交互可使试验更为精确、更加可控，大大增加了滚动摩擦磨损试验的可靠性。滚动摩擦磨损试验的可靠性。滚动摩擦磨损试验的可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种多功能滚动摩擦磨损试验机及其控制方法


[0001]本专利技术涉及一种磨损试验机，特别涉及一种多功能滚动摩擦磨损试验机及其控制方法。

技术介绍

[0002]摩擦现象在各行各业都普遍存在，且导致机器失效的主要原因，不是机器的损坏，而是动联接和机件在摩擦力作用下的磨损。其中滚动摩擦是一种常见的摩擦形式。因此滚动摩擦磨损试验的研究对于揭示滚动摩擦磨损现象本质，了解各因素对其影响，从而确定材料的最优使用条件有着指导作用。滚动摩擦磨损试验机是进行滚动摩擦磨损试验的主要载体，可以较为贴近地模拟实际工况环境。滚动摩擦磨损试验机的研究，对了解材料的粘着性、耐磨性、摩擦系数以及最优工作条件具有直接作用。并且对润滑油、新材料以及涂层有着至关重要的作用，是研究人员不可缺少的辅助工具。
[0003]国产实验室常用的试样磨损试验机主要有ML
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10销盘式磨料磨损试验机，MM
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200型磨损试验机，MLS
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23型湿砂橡胶轮磨损试验机，MHK
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500型环块式摩擦磨损试验机等。上述几种试验机仅限于在室温工况下进行摩擦磨损试验，温度不稳定，易造成局部温度过高的现象，且润滑不完全。在极端环境下工作的设备，存在高温或低温的等特殊工况，现有的摩擦磨损试验机无法满足此特殊工况需求，而且不能对实验条件进行精准控制，实验条件单一，无法进行多工况的试验模拟，无法对扭矩、载荷、转速、温度进行精准控制，且无法精准完成变转速条件下的滚动摩擦磨损试验，无法实现人机交互的操控模式。
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技术实现思路

[0004]本专利技术为了解决上述技术问题，提供一种多功能滚动摩擦磨损试验机，其特征在于：包括控制系统、架体、润滑浴槽、第一电机、扭矩传感器、转速传感器、第一固定轴、第一固定轴支架、第一试样环、第二电机、减速器、导向轴、第一压力板、第二压力板、弹簧、推杆、压力传感器、直线滑动导轨、第二固定轴支架、第二固定轴、第二试样环、推力板、第一连杆、第二连杆；
[0005]所述的控制系统设在架体上；所述的架体的底板一端设有润滑浴槽，润滑浴槽内设有加热器和温度传感器，所述的加热器和温度传感器分别通过线路与控制系统相连；
[0006]所述的第一电机竖向设在架体的上部，第一电机的输出轴竖直向下通过联轴器与扭矩传感器的输入轴相连，转速传感器设在扭矩传感器的输入轴上，扭矩传感器的输出轴通过联轴器与第一固定轴上部相连，第一固定轴通过轴承竖向支撑在第一固定轴支架上，第一固定轴支架固定在架体上，第一试样环固定在第一固定轴下部，位于润滑浴槽内；
[0007]所述的第二电机水平设在架体的底板上，减速器也设在架体的底板上，第二电机的输出轴通过联轴器与减速器的输入轴相连，减速器的输出轴上设有外螺纹，减速器输出端的减速器箱体上固定设置有导向轴，所述的导向轴与减速器输出轴平行设置；第一压力板上设有螺纹孔，第一压力板通过螺纹孔套设在减速器的输出轴上，构成丝杠结构；第一压
力板和第二压力板上还分别设有光滑通孔，第一压力板和第二压力板通过光滑通孔套设在导向轴上，第一压力板和第二压力板能够在导向轴上滑动；第一压力板和第二压力板的相对端面上分别设有凸缘外廓，在第一压力板和第二压力板之间设有弹簧，所述的弹簧的两端分别固定套设在第一压力板和第二压力板的凸缘外廓上；推杆设在第二压力板的前端，推杆的前端设有压力传感器；
[0008]直线滑动导轨水平固定在架体上，所述的直线滑动导轨包括滑块和滑轨，滑块套设在滑轨上，第二固定轴支架的一端与滑块相连，以实现在水平方向上的直线运动；第二固定轴通过轴承竖向设在第二固定轴支架上，第二试样环固定在第二固定轴下部，位于润滑浴槽内，与第一试样环位于同一高度，可实现两试样环在同一平面精确接触，载荷平稳、精确施加；第二固定轴支架的一端固定连接有推力板，推力板上分别设有光滑通孔，第一连杆和第二连杆的一端设有端帽，第一连杆和第二连杆的另一端分别穿过推力板的两侧光滑通孔与第二压力板固连，推力板能够在第一连杆和第二连杆上滑动，第一连杆和第二连杆仍起到固定传动方向的作用，使得载荷能够平稳、精确地施加。
[0009]所述的第一电机、扭矩传感器、转速传感器、第二电机和压力传感器分别通过线路与控制系统相连。
[0010]所述的润滑浴槽的槽内底部为倒锥形结构，底部开设有出液口，出液口外圈设有外螺纹，出液口螺纹连接油塞螺钉；所述的加热器为盘旋于润滑浴槽内周圈的加热线圈。
[0011]所述的减速器为单级蜗轮蜗杆减速器，包括减速器箱体、蜗杆和蜗轮，蜗杆与蜗轮的蜗轮轴分别通过轴承枢接在减速器箱体内，呈十字形垂直设置，蜗杆与蜗轮相啮合，蜗轮设于蜗杆上端，蜗杆的一端为减速器的输入轴，蜗轮轴的一端为减速器的输出轴；第二电机的输出轴通过联轴器与蜗杆相连。
[0012]所述的推杆的前端开设有螺纹孔，压力传感器末端设有外螺纹，推杆与压力传感器通过螺纹连接，推杆的末端设有外螺纹，第二压力板的中心处开设有螺纹通孔，推杆与第二压力板通过螺纹连接。
[0013]第一电机的输出轴、扭矩传感器的输入轴和输出轴、第一固定轴的中心轴线位于同一竖直线上，且平行于第二固定轴和第二试样环的中心轴线；减速器的输出轴、第一压力板、弹簧、第二压力板、推杆、压力传感器、推力板的中心轴线位于同一水平线上，且平行于导向轴、第一连杆和第二连杆的中心轴线以及直线滑动导轨的滑轨。
[0014]作为优选，所述的第一电机为伺服电机，第二电机为三相异步电机。
[0015]本专利技术的工作原理：
[0016]控制系统包括中央处理器、带按键和屏幕的控制面板等结构，能够接收温度传感器、转速传感器、扭矩传感器、压力传感器采集传输的数据信号并进行处理，能够控制第一电机和第二电机的转速、旋转方向和旋转时间。
[0017]控制系统控制第一电机旋转，第一电机的输出轴通过扭矩传感器的输入轴和输出轴将扭矩传递给第一固定轴，带动第一固定轴在第一固定轴支架内旋转，第一试样环随之转动，同时转速传感器和扭矩传感器实时测定第一电机输出给第一固定轴的转速和扭矩；
[0018]控制系统控制第二电机旋转，第二电机的输出轴扭矩通过减速器的减速增扭，由减速器的输出轴输出扭矩，减速器的输出轴带有外螺纹，根据丝杠原理，减速器的输出轴旋转能够带动第一压力板沿着导向杆滑动，第二电机的不同转动方向能够带动第一压力板向
不同方向滑动，第二电机旋转方向以及旋转状态对第一压力板的直线运动的往返以及启停进行控制；第二电机正转使第一压力板向前滑动挤压弹簧进而推动第二压力板向前滑动，第二压力板上的推杆带动压力传感器随之前移挤压第二固定轴支架上的推力板，进而推动第二固定轴沿着直线滑动导轨前移，使第二试样环挤压第一试样环；第二电机反转使第一压力板向后滑动释放弹簧弹力，减少第二压力板上的推杆及压力传感器对第二固定轴支架的推力及载荷；第二电机反转返回初始状态时，第一连杆与第二连杆前端的端帽与推力板的两通孔分别发生运动干涉，第二压力板随第二电机反转进行直线后退运动，第一连杆与第二连本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多功能滚动摩擦磨损试验机，其特征在于：包括控制系统、架体、润滑浴槽、第一电机、扭矩传感器、转速传感器、第一固定轴、第一固定轴支架、第一试样环、第二电机、减速器、导向轴、第一压力板、第二压力板、弹簧、推杆、压力传感器、直线滑动导轨、第二固定轴支架、第二固定轴、第二试样环、推力板、第一连杆、第二连杆；所述的控制系统设在架体上；所述的架体的底板一端设有润滑浴槽，润滑浴槽内设有加热器和温度传感器，所述的加热器和温度传感器分别通过线路与控制系统相连；所述的第一电机竖向设在架体的上部，第一电机的输出轴竖直向下通过联轴器与扭矩传感器的输入轴相连，转速传感器设在扭矩传感器的输入轴上，扭矩传感器的输出轴通过联轴器与第一固定轴上部相连，第一固定轴通过轴承竖向支撑在第一固定轴支架上，第一固定轴支架固定在架体上，第一试样环固定在第一固定轴下部，位于润滑浴槽内；所述的第二电机水平设在架体的底板上，减速器也设在架体的底板上，第二电机的输出轴通过联轴器与减速器的输入轴相连，减速器的输出轴上设有外螺纹，减速器输出端的减速器箱体上固定设置有导向轴，所述的导向轴与减速器输出轴平行设置；第一压力板上设有螺纹孔，第一压力板通过螺纹孔套设在减速器的输出轴上，构成丝杠结构；第一压力板和第二压力板上还分别设有光滑通孔，第一压力板和第二压力板通过光滑通孔套设在导向轴上，第一压力板和第二压力板能够在导向轴上滑动；第一压力板和第二压力板的相对端面上分别设有凸缘外廓，在第一压力板和第二压力板之间设有弹簧，所述的弹簧的两端分别固定套设在第一压力板和第二压力板的凸缘外廓上；推杆设在第二压力板的前端，推杆的前端设有压力传感器；直线滑动导轨水平固定在架体上，所述的直线滑动导轨包括滑块和滑轨，滑块套设在滑轨上，第二固定轴支架的一端与滑块相连；第二固定轴通过轴承竖向设在第二固定轴支架上，第二试样环固定在第二固定轴下部，位于润滑浴槽内，与第一试样环位于同一高度；第二固定轴支架的一端固定连接有推力板，推力板上分别设有光滑通孔，第一连杆和第二连杆的一端设有端帽，第一连杆和第二连杆的另一端分别穿过推力板的两侧光滑通孔与第二压力板固连，推力板能够在第一连杆和第二连杆上滑动；所述的第一电机、扭矩传感器、转速传感器、第二电机和压力传感器分别通过线路与控制系统相连。2.根据权利要求1所述的一种多功能滚动摩擦磨损试验机，其特征在于：所述的润滑浴槽的槽内底部为倒锥形结构，底部开设有出液口，出液口外圈设有外螺纹，出液口螺纹连接油塞螺钉；所述的加热器为盘旋于润滑浴槽内周圈的加热线圈。3.根据权利要求1所述的一种多功能滚动摩擦磨损试验机，其特征在于：所述的减速器为单级蜗轮蜗杆减速器，包括减速器箱体、蜗杆和蜗轮，蜗杆与蜗轮的蜗轮轴分别通过轴承枢接在减速器箱体内，呈十字形垂直设置，蜗杆与蜗轮相啮合，蜗轮设于蜗杆上端，蜗杆的一端为减速器的输入轴，蜗轮轴的一端为减速器的输出轴；第二电机的输出轴通过联轴器与蜗杆相连。4.根据权利要求1所述的一种多功能滚动摩擦磨损试验机，其特征在于：所述的推杆的前端开设有螺纹孔，压力传感器末端设有外螺纹，推杆与压力传感器通过螺纹连接，推杆的末端设有外螺纹，第二压力板的中心处开设有螺纹通孔，推杆与第二压力板通过螺纹连接。5.根据权利要求1所述的一种多功能滚动摩擦磨损试验机，其特征在于：第一电机的输
出轴、扭矩传感器的输入轴和输出轴、第一固定轴的中心轴线位于同一竖直线上，且平行于第二固定轴和第二试样环的中心轴线；减速器的输出轴、第一压力板、弹簧、第二压力板、推杆、压力传感器、推力板的中心轴线位于同一水平线上，且平行于导向轴、第一连杆和第二连杆的中心轴线以及直线滑动导轨的滑轨。6.根据权利要求1所述的一种多功能滚动摩擦磨损试验机，其特征在于：所述的导向轴包括第一导向轴和第二导向轴，第一导向轴和第二导向轴平行设置，与减速器箱体通过螺纹连接，并且第一导向轴和第二导向轴上与减速器箱体连接处设有轴肩，对第一压力板起限位作用。7.根据权利要求1所述的一种多功能滚动摩擦磨损试验机，其特征在于：所述的第一电机为伺服电机，第二电机为三相异步电机。8.根据权利要求1
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7任一所述的一种多功能滚动摩擦磨损试验机的控制方法，其特征在于：包括以下步骤：1)进行初始化，将控制系统输入数据清空，第二电机反转，使第一压力板复位，加热器此刻不通电加热，第一电机此刻不转动；2)通过温度传感器、转速传感器、扭矩传感器、压力传感器对温度t、转速n、扭矩T、载荷N进行数据采集，并传输到控制系统；3)控制系统接收到来自温度传感器、转速传感器、扭矩传感器、压力传感器的数据，并显示在控制系统的屏幕上；4)通过控制系统的按键输入温度t、载荷N、第一试样环半径r的设定值，第一试样环半径r的设定值为试验前人工测得的真实数据；5)判断是否输入设定值扭矩T；若未输入设定值扭矩T，则进入步骤6)；若输入设定值扭矩T，则进入步骤7)；6)未输入设定值扭矩T时，...

【专利技术属性】
技术研发人员：初亮，杨明卓，李世博，王引航，刘鹏，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：