一种多功能摩擦磨损试验仪器制造技术

本实用新型专利技术涉及一种多功能摩擦磨损试验仪器，属于摩擦磨损检测技术领域。该仪器包括机架机构、X向运动机构和可替换机构，X向运动机构和可替换机构分别与机架机构连接，X向运动机构包括X向驱动组件和传感器，X向驱动组件可带动与其连接的传感器进行X向运动，传感器上安装摩擦头；机架机构包括机架和Z轴驱动组件，Z轴驱动组件可带动与其连接的X向运动机构进行Z向运动；可替换机构包括往复运动机构、旋转运动机构和Y向运动机构，可带动与它们连接的工件固定台进行往复运动、旋转运动或Y向运动。该仪器可用于非线性、高频突变摩擦磨损试验的三分量力检测。验的三分量力检测。验的三分量力检测。

【技术实现步骤摘要】
一种多功能摩擦磨损试验仪器


[0001]本技术涉及一种多功能摩擦磨损试验仪器，该仪器适用于常规摩擦磨损试验应用的同时，还可提供非线性、大突变、高频变动的摩擦磨损试验测量应用，属于摩擦磨损检测


技术介绍

[0002]常规摩擦磨损试验仪可以完成线性往复、圆周运动、四球模式、划痕模式等基础线性运动的摩擦磨损过程检测，获取摩擦磨损过程中上述参数的全程监控。但随着科技发展材料特殊应用增多，传统的摩擦磨损试验仪器在测量过程中不能贴合实际工况，导致部分试验数据与真实使用条件存在较大差异。
[0003]目前，大多数的摩擦磨损试验机在测量模块使用的都是二分力应变传感器，应变传感器在测量力方面上存在缺陷，其传感器的控制器采集率较低，所以在高频测试领域存在缺陷，一般采集率在5000Hz左右，所以在高频测试范围时因丢失较多数据，测量数据不能准确反映实际情况。且二分力传感器在测量方面仅可获取两个方向力，但实际测试过程中，因设备存在误差，第三方向也存在数据。在大量程测量范围力内，第三方向力可以忽略不计。但在小范围测量力测量时，设备误差被放大，测量数据受机器误差影响存在较大误差。并且应变传感器测量静力有较好的表现，在摩擦磨损试验过程中，压力与摩擦力均属于变力。所以压电传感器在测量变力过程中可以拥有更好的表现。

技术实现思路

[0004]本技术的目的是针对常规摩擦磨损试验仪传统机器测量数值不稳定、适用范围小、无法测量复杂摩擦轨迹的问题，研发一种多功能摩擦磨损试验仪器，解决现有摩擦磨损试验仪器不能用于测量非线性、高频变动摩擦力与压力的问题。
[0005]本技术采用以下的技术方案：
[0006]一种多功能摩擦磨损试验仪器，该仪器包括机架机构、X向运动机构和可替换机构三部分，所述的X向运动机构和可替换机构分别与机架机构连接，所述的X向运动机构主要包括X向驱动组件和传感器，X向驱动组件可带动与其连接的传感器进行X向运动，所述的传感器上安装摩擦头；所述的机架机构主要包括机架和Z轴驱动组件，Z轴驱动组件可带动与其连接的X向运动机构进行Z向运动；所述的可替换机构包括往复运动机构、旋转运动机构和Y向运动机构，可带动与它们连接的工件固定台进行往复运动、旋转运动或Y向运动。
[0007]所述的机架机构主要用于连接各机构，并提供机器整体支撑；所述的X向运动机构主要用于X向移动，定位被测件检验位置使用；所述的可替换机构由多组可替换机构构成，包括往复运动机构、旋转运动机构和Y向运动机构等，可用于常规往复运动、圆周运动或可提供Y向运动完成非线性的运动。
[0008]本技术的多功能摩擦磨损试验仪器，还包括上位机(计算机)，上位机与传感器连接，传感器采集的力学信号以模拟量的方式传送到上位机的数据采集卡中，上位机进
行数据处理和计算。
[0009]所述的机架机构包括机架、Z轴驱动组件、Z轴直线滑轨、X轴转接板、多功能转接板、转接桥、主轴马达、后背板和电气控制元件等；所述的Z轴驱动组件固定连接于机架的立板上，所述的X轴转接板连接在Z轴驱动组件上，具体地，X轴转接板连接在Z轴直线滑轨的滑块上，所述的连接可以为螺纹连接；所述的X向运动机构连接在X轴转接板上，Z轴驱动组件可带动X轴转接板以及与之相连接的X 向运动机构沿Z轴直线滑轨进行Z向运动即垂直于基座上下运动；所述的多功能转接板通过转接桥水平连接在机架下部，所述的主轴马达连接在多功能转接板下方，所述的可替换机构连接在多功能转接板上方，主轴马达与可替换机构之间采用胀紧套方式连接；所述的后背板固定在机架背面，所述的电气控制元件固定在后背板上。
[0010]所述的Z轴驱动组件主要由伺服电机与研磨滚珠丝杠组构成，研磨滚珠丝杠组直接固定连接在机架立板上，研磨滚珠丝杠组的丝母与X轴转接板固定连接，通过伺服电机提供仪器运行过程中的Z轴定位和压力输出。
[0011]所述的后背板与机架之间通过机架背面螺纹孔进行螺纹连接。
[0012]所述电气控制元件主要包含多组空气开关、24V电源、PLC控制器及其相应组件和伺服电机驱动器等。电气控制元件分别与X向驱动组件、Z轴驱动组件、主轴马达等连接，通过PLC与上位机对上述部件进行运动与逻辑控制。
[0013]所述的X向运动机构包括转接件、X轴直线滑轨、传感器快接板、传感器固定板、传感器和X向驱动组件等；所述的传感器连接在传感器固定板上，所述的X轴直线滑轨和X向驱动组件固定在转接件上，传感器快接板通过滑槽安装在X轴直线滑轨上，并通过蝶形螺钉进行锁紧，传感器固定板连接在传感器快接板上，传感器固定在传感器固定板上，X向驱动组件与传感器快接板连接，X向驱动组件可带动传感器快接板及与其连接的传感器固定板和传感器沿X轴直线滑轨进行X向运动即左右运动，所述的转接件连接在X轴转接板上。
[0014]所述的传感器上安装摩擦头，通过转接夹持块连接在传感器上，摩擦头采用常规摩擦头，配合常规使用的缓冲机构，因传感器可达到超高采集频率可不增加缓冲机构，直接测试也可。
[0015]所述的传感器采用压电式三分力传感器，可获取空间三方向的力和方向，从而可对设备整体进行调整。
[0016]所述的X向驱动组件主要由伺服电机、联轴器和研磨丝杆构成，研磨丝杆一端与基座(固定板)连接，研磨丝杆另一端通过标准固定座与X向快接板进行连接，带动传感器在仪器的X方向进行移动。
[0017]所述的可替换机构包括往复运动机构、旋转运动机构和Y向运动机构等。
[0018]所述的往复运动机构包括转接块、转动连接器、曲柄滑块机构和工件固定台等，工件固定台的台面与曲柄滑块机构连接，曲柄滑块机构与转动连接器连接，转动连接器与主轴马达连接，将主轴马达的驱动力传递至曲柄滑块机构，主轴马达正、反转驱动曲柄滑块机构带动工件固定台进行往复运动；转接块固定连接在多功能转接板上，转接块的中部留有一个用于曲柄滑块机构往复运动的通道，工件固定台的固定侧通过法兰与转接块连接。工件固定台由台面和固定侧组成，工件固定台的台面与固定侧之间通过滚轮和滑轨滑动连接。
[0019]所述的曲柄滑块机构通过调整旋转轴心与短臂轴心的位置，改变长臂的运动轨迹，从而获得不同的往复距离。
[0020]所述的旋转机构包括工件固定台、交叉滚子轴承和基座等，工件固定台与交叉滚子轴承外圈连接，交叉滚子轴承内圈与主轴马达连接，主轴马达驱动交叉滚子轴承带动工件固定台进行旋转运动，为机构的运动侧；基座(其上的法兰边)与多功能转接板连接，为机构的固定侧；工件固定台与基座之间通过轴承转动连接。
[0021]所述的Y向运动机构与往复运动的结构相同，通过控制主轴马达正、反转进行不规则的Y向运动即前后运动。也可以单独配置Y向运动驱动结构。
[0022]在上述往复运动机构、旋转机构和Y向运动机构中，所述的工件固定台上设置均匀分布的螺纹孔，用于安装夹具；被测工件通过夹具固定在工件固定台上。
[0023]进一步地，在传感器末端(顶端)设置缓冲机构，所述的缓冲机构为一种压片本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多功能摩擦磨损试验仪器，其特征在于：包括机架机构、X向运动机构和可替换机构，所述的X向运动机构和可替换机构分别与机架机构连接，所述的X向运动机构包括X向驱动组件和传感器，X向驱动组件可带动与其连接的传感器进行X向运动，传感器上安装摩擦头；所述的机架机构包括机架和Z轴驱动组件，Z轴驱动组件可带动与其连接的X向运动机构进行Z向运动；所述的可替换机构包括往复运动机构、旋转运动机构和Y向运动机构，可带动与它们连接的工件固定台进行往复运动、旋转运动或Y向运动。2.根据权利要求1所述的多功能摩擦磨损试验仪器，其特征在于：所述的机架机构包括机架、Z轴驱动组件、Z轴直线滑轨、X轴转接板、多功能转接板、转接桥、主轴马达、后背板和电气控制元件；所述的Z轴驱动组件固定连接在机架的立板上，所述的X轴转接板连接在Z轴直线滑轨的滑块上，所述的X向运动机构连接在X轴转接板上，Z轴驱动组件可带动X轴转接板以及与之相连接的X向运动机构沿Z轴直线滑轨进行Z向运动即上下运动；所述的多功能转接板通过转接桥水平连接在机架下部，所述的主轴马达连接在多功能转接板下方，所述的可替换机构连接在多功能转接板上方，主轴马达通过胀紧套与可替换机构之间转接；所述的后背板固定在机架背面，所述的电气控制元件固定在后背板上。3.根据权利要求2所述的多功能摩擦磨损试验仪器，其特征在于：所述的Z轴驱动组件包括伺服电机与研磨滚珠丝杠组，研磨滚珠丝杠组固定连接在机架立板上，研磨滚珠丝杠组的丝母与X轴转接板固定连接；所述的后背板与机架之间通过机架背面螺纹孔进行螺纹连接。4.根据权利要求1所述的多功能摩擦磨损试验仪器，其特征在于：所述的X向运动机构包括转接件、X轴直线滑轨、传感器快接板、传感器固定板、传感器和X向驱动组件；所述的传感器连接在传感器固定板上，所述的X轴直线滑轨和X向驱动组件固定在转接件上，传感器快接板通过滑槽安装在X轴直线滑轨上，传感器固定板连接在传感器快接板上...

【专利技术属性】
技术研发人员：王贺，董海江，许庆瑜，卢硕，赵春雷，李杨，
申请(专利权)人：国标北京检验认证有限公司，
类型：新型
国别省市：