一种重载滑动摩擦试验机制造技术

本发明专利技术一种重载滑动摩擦试验机主要由传动系统、加载系统和数据采集系统组成；其中传动系统由电机、变频器、减速机、链轮传动机构、主轴、主轴轴承和联轴器组成；加载系统由夹具和压力机组成；数据采集系统由数据采集卡、计算机、应变片和油压传感器组成，电机通过减速机的输出轴与链轮传动机构连接，链轮传动机构与主轴连接，主轴上套接有主轴轴承、联轴器和加载系统，并且主轴上安装有应变片，应变片与数据采集系统连接，变频器与电机的输出端连接，本发明专利技术可稳定施加大载荷以及可方便添加润滑油和储油；采用三套传动机构，可以模拟轴承不同的运动形式，也使得系统的调速范围变大，整体具有结构简单，测量准确等特点，具有极大的推广意义。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术专利涉及一种试验测试装置，尤其涉及一种重载滑动摩擦试验机，属于试验测试装置。
技术介绍
在研究轴承材料的性能时，通常需要测量摩擦系数和磨损量两个性能指标，因此都需要摩擦试验机。现有的通用摩擦试验机有如下不足(1)大多为立式结构，采用竖直加载，不方便添加润滑剂；(2)加较大载荷不稳定，故加载载荷小， 一般不超过5kN; (3)运动形式单一，只能模拟一种运动形式(连续运动或者摆动等)摩擦磨损试验，而摩擦系数、磨损量与载荷大小、运动形式、润滑条件等都有关系，因而现有通用摩擦试验机不能很好模拟轴承工作现场工况，容易造成测量的误差。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术的不足，提供了一种重载滑动摩擦试验机。本专利技术专利采用的技术方案是--种重载滑动摩擦试验机主要由传动系统、加载系统和数据采集系统组成。其中传动系统由电机、变频器、减速机、链轮传动机构、主轴、主轴轴承和联轴器组成；加载系统由夹具和压力机组成；数据采集系统由数据采集卡、计算机、应变片和油压传感器组成。电机通过减速机的输出轴与链轮传动机构连接，链轮传动机构与主轴连接，主轴上套接有主轴轴承、联轴器和加载系统，并且主轴上安装有应变片，应变片与数据采集系统连接，变频器与电机的输出端连接。所述的链轮传动机构可用曲柄摇杆机构或者v型带传动机构代替。本专利技术有三套传动系统， 一是v型带传动机构传动，由电机经减速机的高速轴，通过v型带带动主轴上的主轴轴承连续旋转，其转速范围为50r/min-1440r/min, 二是曲柄摇杆机构传动，由电机经减速机减速，通过曲柄摇杆机构带动主轴上的主轴轴承摆动，曲柄的转速范围为3r/min-40r/min，摇杆的摆角为20° ，主轴轴承的最大扭矩为2500Nm:三是链轮链条传动，由电机经减速机减速，通过链轮链条带动主轴上的主轴轴承旋转，主轴轴承的转速范围为3-/10r/min，实现连续转动，主轴轴承的最大扭矩为2500Nm，试验机工作时，只有一套机构起作用，其余机构拆下，计算机控制变频器对电机进行无级调速。当试验机工作时，电机带动摩擦试验机三套机构中的一套，使主轴上的主轴轴承转动，主轴通过联轴器带动轴承试件的内圈转动，压力机通过夹具加压在轴承试件的外圈上，产生摩擦矩，因为整个系统是平衡的，所以主轴轴承的动力矩和试件轴承摩擦矩相等。主轴轴承上粘有应变片，主轴轴承的变形使应变片产生摩擦矩电信号，油压传感器测量到油压电信号(转化成正压力)，这两路电信号经ISO-LDH数据采集卡采样、保持、放大及数模转换后，最后由计算机进行数据处理，并动态保存数据和实时显示摩擦系数变化曲线和参数。本专利技术所得的摩擦系数的计算方法为把应变片贴在摩擦试验机的主轴轴承上，两个应变片与主轴轴承轴线夹角为45° ，与应变片相连的为惠斯通电桥，可以采用全桥法和半桥法，本专利技术采用半桥法。本专利技术采用水平布置，便于稳定地施加大的载荷，最大可加载到2000kN，压力机采用水平加载，便于试验时添加和存储润滑油。在低速时，有链轮传动机构和曲柄摇杆机构可供选用，能模拟连续运动和摆动，运动形式更加多样，高速时有v型皮带传动，整体使用方便，测出的摩擦系数与瑞典SKF测试结果一致。附图说明图l为本专利技术结构示意图2为本专利技术中应变片连接电路具体实施例方式如图1、 2所示， 一种重载滑动摩擦试验机主要由传动系统、加载系统和数据采集系统组成；其中传动系统由电机ll、变频器12、减速机13、链轮传动机构14、主轴15、主轴轴承16和联轴器17组成；加载系统由夹具22和压力机23组成；数据采集系统由数据采集卡31、计算机32、应变片33和油压传感器34组成。当试验机工作时，电机11通过减速机13的输出轴带动链轮传动机构14，使主轴15带动主轴轴承16转动，从而带动轴承试件的内圈转动，压力机23通过夹具22加压在轴承试件的外圈上，产生摩擦矩，因为整个系统是平衡的，所以主轴15的动力矩和试件轴承摩擦矩相等。主轴15上粘有应变片33，主轴轴承16的变形使应变片32产生摩擦矩电信号，油压传感器34测量到油压电信号(转化成正压力)，这两路电信号经IS0-LDH数据采集卡31采样、保持、放大及数模转换后，最后由计算机32进行数据处理，并动态保存数据和实时显示摩擦系数变化曲线和参数。因为应变片33与主轴15轴线夹角为45° ，则三个主应力值依次为<formula>formula see original document page 5</formula>由广义虎克定律得<formula>formula see original document page 5</formula>所以 <formula>formula see original document page 5</formula>由材料学知识得 Tw,x=Mn/W,'上面各式中M,、:轴承扭矩；W :轴承抗扭截面模量；入泊松比；E:弹性模量；d:轴承摩擦试验机输出轴直径。因此得出下面公式Mn = nd3Ee ,/16(1+入)；由于轴承受扭是关节轴承所受的摩擦力所致，因此其摩擦力和扭矩的关系如下F= Mn /r= E3 e ,/16r(l+入)式中r :试件轴承的内圈半径。惠斯通电桥的输出端(数据采集卡输入端)的电位为U=U(i △ R/2R=K, ￡ ,式中K1:应变片的灵敏系数；数据采集卡信号放大后的电位为K2,-数据采集卡的放大系数；又因为摩擦系数和摩擦力的关系为y =F/2N= it d3 EU,/32KlK2rN(l+入)；将其余常量用一个系数K代替，则得出y =KU,/N; k=E it d3 /32K,K2r (1 + X);在试验中根据测得的电位值U,，便可计算出轴承的摩擦系数。本专利技术可稳定施加大载荷以及可方便添加润滑油和储油；采用三套传动机构，可以模拟轴承不同的运动形式，也使得系统的调速范围变大，整体具有结构简单，测量准确等特点，具有极大的推广意义。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种重载滑动摩擦试验机主要由传动系统、加载系统和数据采集系统组成；其特征在于：所述的传动系统由电机、变频器、减速机、链轮传动机构、主轴、主轴轴承和联轴器组成；加载系统由夹具和压力机组成；数据采集系统由数据采集卡、计算机、应变片和油压传感器组成，电机通过减速机的输出轴与链轮传动机构连接，链轮传动机构与主轴连接，主轴上套接有主轴轴承、联轴器和加载系统，并且主轴上安装有应变片，应变片与数据采集系统连接，变频器与电机的输出端连接，链轮传动机构可用曲柄摇杆机构或者Ｖ型带传动机构代替。

【技术特征摘要】
1、一种重载滑动摩擦试验机主要由传动系统、加载系统和数据采集系统组成；其特征在于所述的传动系统由电机、变频器、减速机、链轮传动机构、主轴、主轴轴承和联轴器组成；加载系统由夹具和压力机组成；数据采集系统由数据采集卡、计算机、应变片和油压传感器组成，电机通过减速机的输出轴与链轮传动机构连接，链轮传动机构与主轴连接，主轴上套接有主轴轴承、...

【专利技术属性】
技术研发人员：向晓汉，
申请(专利权)人：无锡职业技术学院，
类型：发明
国别省市：32[中国|江苏]