一种小型往复式滑动摩擦磨损试验机及其试验方法技术

本发明专利技术公开一种小型往复式滑动摩擦磨损试验机及其试验方法，机构支柱竖直固定于机构底座表面，所述压力接收组件包括压力传感器，压力传感器上方设置有夹具底座，夹具底座上方设置有用于夹持试样的试样夹具；纵向螺母底座在纵向步进电机的驱动下，带动摩擦副随纵向螺纹丝杠垂直移动，横向螺母底座在横向步进电机的驱动下，带动摩擦副随横向螺纹丝杠水平移动；压力传感器的电压放大器、横向步进电机的驱动器和纵向步进电机的驱动器均连接于主控板，根据压力传感器采集的摩擦副施加载荷值来调控两个步进电机。本发明专利技术整体结构精巧，成本低，摩擦磨损试验效果显著，尤其是可为激光熔覆合金及其他金属材料的磨损性能测定提供可靠试验依据。靠试验依据。靠试验依据。

【技术实现步骤摘要】
一种小型往复式滑动摩擦磨损试验机及其试验方法


[0001]本专利技术涉及摩擦磨损试验
，具体涉及一种小型往复式滑动摩擦磨损试验机及其试验方法。

技术介绍

[0002]随着材料学的日益蓬勃发展，针对合金材料、金属基复合材料、无机非金属材料及其涂层的摩擦磨损性能的测试也越来越深入，因此，针对高校科研需求，开发上述材料及其涂层试样表面耐磨性能测试的摩擦磨损试验机具有重要意义。而为了使摩擦磨损试验机的测试精度可以达到教学任务与科研任务所需求的水平，针对其设计的控制系统也应运而生。
[0003]传统的往复式滑动摩擦磨损试验机，通过将试样固定于直线导轨上的运动机构，并使试样承受正上方压力，以砝码或摩擦块质量作为静载荷，驱动运动机构运动实现与试样的往复摩擦运动。然而，在这类机构中充当载荷的摩擦块在长久使用下会不断磨损，每次试验都需校对摩擦块的重量，降低实验效率；传统设备构造简单，缺少对压力实时读取的能力；在传统设备里，为保证摩擦块所给予的压力与试样所受正压力的一致，即以载荷的重力取代试样所受压力，机构的放置平面需要足够的水平度，这加大了试验机对实验环境的需求。
[0004]比如，专利技术专利CN111238981B公开一种复合运动下的工业机器人线缆磨损测试方法与装置，在该现有技术方案中为保证设备放置平面的水平度有足够的可靠性，对安装平面有所要求；此外，该专利技术利用视觉识别的方式对试样的磨损状况进行判别，判别精度低，不适用于平面试样表面耐磨性能的测试。又比如，专利技术专利CN103674750B公开一种盆式橡胶支座摩擦板的磨损试验机及其试验方法，该现有技术方案负载方式为液压油缸加载，需要定期排查漏油风险，维护成本较大；且该负载方式载荷较大，难以实现针对高校科研所涉及试样所需低载荷且能灵活调整的要求。上述两种两类技术方案均缺少对实际载荷的读取以及调控能力，降低实验数据可靠度，在实际摩擦过程中，由于摩擦产生的振动会使最终结果产生较大偏差，需要通过摩擦过程载荷控制来优化实验结果，降低实验误差。
[0005]还有一类技术方案比如专利技术专利CN114383965A，公开定负载多磨面式多孔材料滑动摩擦磨损测试装置及方法，主要用于多孔材料磨损性能的测试，若用于常规无孔材料试样，则会加大摩擦面，提高摩擦力，提高功率，进一步降低电机运行寿命，提高工作成本；同时，采用伺服电机组，其维修、替换成本也会提高。
[0006]此外，现如今市面上的直线往复式摩擦磨损试验机虽然机构刚度高，可施加载荷范围大且稳定性好，然而其成本高，安装、维修困难，占用空间大。因此，需要设计一款小型，低成本，装夹方便，加载灵活，维修简便，易于操作，且可靠性高的摩擦磨损试验机。

技术实现思路

[0007]专利技术目的：本专利技术的目的在于解决现有技术中存在的不足，提供一种小型往复式
滑动摩擦磨损试验机及其试验方法。
[0008]技术方案：本专利技术的一种小型往复式滑动摩擦磨损试验机，包括摩擦副、机构底座、压力接收组件以及两个机构支柱，两个机构支柱竖直固定于机构底座表面，所述压力接收组件包括压力传感器，压力传感器上方设置有夹具底座，夹具底座上方设置有用于夹持试样的试样夹具；所述两个机构支柱顶部之间设置有与机构底座平行的横向连接底板，横向连接底板上还设有依次连接的横向步进电机、横向联轴器和横向螺纹丝杠，横向螺纹丝杠水平放置且与机构底座平行，横向螺纹丝杠的横向丝杠螺母上设有横向螺母底座，横向螺母底座上连接有竖直布置的纵向连接底板；所述纵向连接底板顶端设有纵向步进电机，纵向步进电机下方依次连接有纵向联轴器和纵向螺纹丝杠，纵向螺纹丝杠的纵向丝杠螺母上设有纵向螺母底座，纵向螺母底座上连接有箱体，箱体底部通过夹持端与摩擦副相连；所述纵向螺母底座在纵向步进电机的驱动下，带动摩擦副随纵向螺纹丝杠垂直移动，所述横向螺母底座在横向步进电机的驱动下，带动摩擦副随横向螺纹丝杠水平移动；所述压力传感器的电压放大器、横向步进电机的驱动器和纵向步进电机的驱动器均连接于主控板，主控板根据压力传感器采集的摩擦副施加载荷值来控制两个步进电机。
[0009]进一步地，所述横向连接底板上分别设有第一连接端挡板和第一固定端挡板，横向螺纹丝杠的一端穿过第一连接端挡板上的轴承后通过联轴器连接于横向步进电机的驱动轴，横向螺纹丝杠另一端固定于第一固定端挡板，第一固定挡板固定于横向连接底板右端；所述横向步进电机通过横向电机连接板固定于横向连接底板左端。通过第一连接端挡板和第一固定端挡板来限制摩擦副往复运动的极限距离，第一连接端挡板和第一固定端挡板上的轴承与横向联轴器可保证横向步进电机传动高效运行。
[0010]进一步地，所述横向连接底板上还水平布置有第一直线导轨，且第一直线导轨位于第一连接端挡板和第一固定端挡板之间，第一直线导轨上的第一导轨滑块与横向螺母底座相连，横向螺纹丝杠上的丝杠螺母与横向螺母底座连接；启动横向步进电机，带动横向螺纹丝杠绕x轴方向旋转使得横向螺母底座沿着第一直线导轨水平移动。
[0011]进一步地，所述纵向连接底板通过第一连接板固定于横向螺母底座，且与机构底座垂直，纵向连接底板上分别设有第二连接端挡板和第二固定端挡板，纵向螺纹丝杠的一端穿过第二连接端挡板上的轴承后通过纵向联轴器连接于纵向步进电机的驱动轴，纵向螺纹丝杠的另一端固定于第二固定端挡板，第二固定挡板固定于纵向连接底板下端；所述纵向步进电机通过纵向电机连接板固定于纵向连接底板上端。通过第二连接端挡板和第二固定端挡板来限制摩擦副上下运动的距离。
[0012]进一步地，所述纵向连接底板上还设有垂直方向的第二直线导轨，且第二直线导轨位于第二连接端挡板和第二固定端挡板之间，第二直线导轨上的第二导轨滑块与纵向螺母底座相连，纵向螺纹丝杠上的丝杠螺母与纵向螺母底座连接；第二固定端挡板位于箱体内且与箱体底部预留对应高度；启动纵向步进电机，带动横向螺纹丝杠旋转使得纵向螺母底座沿着第二直线导轨上下移动。
[0013]为了使箱体结构稳定且可顺利带动摩擦副上下运动，纵向连接底板上还通过第二连接板连接有垂直布置的第三直线导轨；所述箱体开口朝上，箱体一侧内壁与纵向螺母底座外壁固定，箱体另一侧相对的内壁与第三直线导轨的第三导轨滑块固定，启动柜纵向步进电机后，纵向螺母底座沿着第二直线导轨上下移动的同时，箱体也随着上下移动进而带
动摩擦副上下运动。
[0014]进一步地，所述压力传感器采用圆柱型拉压机械力传感器，压力传感器下方通过传感器底座固定于机构底座，压力传感器上表面为载荷接收面，载荷接收面与夹具底座连接；所述试样夹具所夹紧的试样位于摩擦副下方，试样所受压力与纵向步进电机驱动施加压力一致，试样所受夹紧方向与实验时受摩擦方向在水平面内正交。
[0015]进一步地，所述两个驱动器与电压放大器均由24V直流稳压电源供电，驱动器与对应步进电机之间采用共阴极接法连线；驱动器与主控板之间设有电平转换模块，通过电平转换模块确保驱动器接收到主控板的电信号；驱动器将从主控板收到的电信号实现对步进电机的启动和停止、正反向驱动和速度控制；所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种小型往复式滑动摩擦磨损试验机，其特征在于：包括摩擦副、机构底座、压力接收组件以及两个机构支柱，两个机构支柱竖直固定于机构底座表面，所述压力接收组件包括压力传感器，压力传感器上方设置有夹具底座，夹具底座上方设置有用于夹持试样的试样夹具；所述两个机构支柱顶部之间设置有与机构底座平行的横向连接底板，横向连接底板上还设有依次连接的横向步进电机、横向联轴器和横向螺纹丝杠，横向螺纹丝杠水平放置且与机构底座平行，横向螺纹丝杠的横向丝杠螺母上设有横向螺母底座，横向螺母底座上连接有竖直布置的纵向连接底板；所述纵向连接底板顶端设有纵向步进电机，纵向步进电机下方依次连接有纵向联轴器和纵向螺纹丝杠，纵向螺纹丝杠的纵向丝杠螺母上设有纵向螺母底座，纵向螺母底座上连接有箱体，箱体底部通过夹持端与摩擦副相连；所述纵向螺母底座在纵向步进电机的驱动下，带动摩擦副随纵向螺纹丝杠垂直移动，所述横向螺母底座在横向步进电机的驱动下，带动摩擦副随横向螺纹丝杠水平移动；压力传感器的电压放大器、横向步进电机的驱动器和纵向步进电机的驱动器均连接于主控板，根据压力传感器采集的摩擦副施加载荷值来调控两个步进电机。2.根据权利要求1所述的小型往复式滑动摩擦磨损试验机，其特征在于：所述横向连接底板上分别设有第一连接端挡板和第一固定端挡板，横向螺纹丝杠的一端穿过第一连接端挡板上的轴承后通过横向联轴器连接于横向步进电机的驱动轴，横向螺纹丝杠另一端固定于第一固定端挡板，第一固定挡板固定于横向连接底板右端；所述横向步进电机通过横向电机连接板固定于横向连接底板左端。3.根据权利要求2所述的小型往复式滑动摩擦磨损试验机，其特征在于：所述横向连接底板上还水平布置有第一直线导轨，且第一直线导轨位于第一连接端挡板和第一固定端挡板之间，第一直线导轨上的第一导轨滑块与横向螺母底座相连，横向螺纹丝杠上的丝杠螺母与横向螺母底座连接；启动横向步进电机，带动横向螺纹丝杠绕x轴方向旋转使得横向螺母底座沿着第一直线导轨水平移动。4.根据权利要求1所述的小型往复式滑动摩擦磨损试验机，其特征在于：所述纵向连接底板通过第一连接板固定于横向螺母底座，且与机构底座垂直，纵向连接底板上分别设有第二连接端挡板和第二固定端挡板，纵向螺纹丝杠的一端穿过第二连接端挡板上的轴承后通过纵向联轴器连接于纵向步进电机的驱动轴，纵向螺纹丝杠的另一端固定于第二固定端挡板，第二固定挡板固定于纵向连接底板下端；所述纵向步进电机通过纵向电机连接板固定于纵向连接底板上端。5.根据权利要求4所述的小型往复式滑动摩擦磨损试验机，其特征在于：所述纵向连接底板上还设有垂直方向的第二直线导轨，且第二直线导轨位于第二连接端挡板和第二固定端挡板之间，第二直线导轨上的第二导轨滑块与纵向螺母底座相连，纵向螺纹丝杠上的丝杠螺母与纵向螺母底座连接；第二固定端挡板位于箱体内且与箱体底部预留对应高度；启动纵向步进电机，带动横向螺纹丝杠旋转使得纵向螺母底座沿着第二直线导轨上下移动。6.根据权利要求1所述的小型往复式滑动摩擦磨损试验机，其特征在于：所述纵向连接底板上还通过第二连接板连接有垂直布置的第三直线导轨；所述箱体开口朝上，箱体一侧内壁与纵向螺母底座外壁固定，箱体另一侧相对的内壁与第三直线导轨的第三导轨滑块固
定，启动柜纵向步进电机后，纵向螺母底座沿着第二直线导轨上下移动的同时，箱体也随着上下移动进而带动摩擦副上下运动。7.根据权利要求1所述的小型往复式滑动摩擦磨损试验机，其特征在于：所述压力传感器采用圆柱型拉压机械力传感器，压力传感器下方通过传感器底座固定于机构底座，压力传感器上表面为载荷接收面，载荷接收面与夹具底座连接；所述试样夹具所夹紧的试样位于摩擦副下方，试样所受压力与纵向步进电机驱动施加压力一致，试样所受夹紧方向与实验时受摩擦方向在水平面内正交。8.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈成，蔡天诚，刘锐，何世权，王健，
申请(专利权)人：南京工业大学，
类型：发明
国别省市：