專利名稱：往復(fù)及轉(zhuǎn)動式一體化摩擦磨損實驗機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及摩擦磨損實驗機，尤其涉及往復(fù)及轉(zhuǎn)動式一體化摩擦磨損實驗機。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的摩擦磨損實驗機不論是往復(fù)式實驗機，還是轉(zhuǎn)動式實驗機均只能進行單一的摩擦磨損實驗，當(dāng)需要進行兩種摩擦磨損實驗時，則必須相應(yīng)地設(shè)置兩臺實驗機，這樣不僅增加了設(shè)備投資，加大了設(shè)備占用空間，而且也使整個實驗過程繁瑣冗長，增加了實驗人員的工作量。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的在于提供可對同一上試樣進行兩種摩擦磨損實驗，而且在實驗過程中無需拆裝試樣件的往復(fù)及轉(zhuǎn)動式一體化摩擦磨損實驗機。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的一種往復(fù)及轉(zhuǎn)動式一體化摩擦磨損實驗機包括基座、往復(fù)式機構(gòu)、旋轉(zhuǎn)式機構(gòu)和上試樣控制裝置，其中往復(fù)式機構(gòu)包括驅(qū)動裝置、滑塊、滑軌、曲柄、連桿，曲柄安裝在驅(qū)動裝置輸出軸上并通過連桿與滑塊相連，滑軌水平固定在基座上，滑塊在驅(qū)動裝置驅(qū)動下沿滑軌作往復(fù)運動，滑塊上開有下試樣安裝槽；旋轉(zhuǎn)式機構(gòu)包括驅(qū)動裝置、支座、轉(zhuǎn)動圓盤，支座固定在基座上，轉(zhuǎn)動圓盤通過其支撐軸可轉(zhuǎn)動安裝在支座上，并可在驅(qū)動裝置的驅(qū)動下旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)動圓盤的回轉(zhuǎn)軸線垂直設(shè)置；上試樣控制裝置包括彈性臂、底座，底座固定在所述基座上，底座上設(shè)置有可繞其垂直軸旋轉(zhuǎn)的支承件，彈性臂一端通過水平軸可轉(zhuǎn)動安裝在支承件上，彈性臂另一端設(shè)置有試樣夾具和砝碼支座，試樣夾具隨支承件轉(zhuǎn)動時的軌跡穿過旋轉(zhuǎn)式機構(gòu)上轉(zhuǎn)動圓盤的上方，支承件與底座之間設(shè)有鎖定裝置。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的另一種往復(fù)及轉(zhuǎn)動式一體化摩擦磨損實驗機包括基座、往復(fù)式機構(gòu)、旋轉(zhuǎn)式機構(gòu)和上試樣控制裝置，其中往復(fù)式機構(gòu)包括驅(qū)動裝置、滑塊、滑軌、曲柄、連桿，曲柄安裝在驅(qū)動裝置輸出軸上并通過連桿與滑塊相連，滑軌水平固定在基座上，滑塊在驅(qū)動裝置驅(qū)動下沿滑軌作往復(fù)運動，滑塊上開有下試樣安裝槽；旋轉(zhuǎn)式機構(gòu)包括驅(qū)動裝置、支座、轉(zhuǎn)動圓盤，支座固定在基座上，轉(zhuǎn)動圓盤通過其支撐軸可轉(zhuǎn)動安裝在支座上，并可在驅(qū)動裝置的驅(qū)動下旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)動圓盤的回轉(zhuǎn)軸線垂直設(shè)置；上試樣控制裝置包括彈性臂、滑動支座、底座，底座固定在所述基座上，其上設(shè)置有導(dǎo)軌，導(dǎo)軌垂直于往復(fù)式機構(gòu)運動方向設(shè)置，滑動支座可滑動安裝在底座上的導(dǎo)軌上，彈性臂一端通過水平軸可轉(zhuǎn)動安裝在滑動支座上，彈性臂另一端設(shè)置有試樣夾具和砝碼支座，試樣夾具隨滑動支座運動時的軌跡穿過旋轉(zhuǎn)式機構(gòu)上轉(zhuǎn)動圓盤的上方，導(dǎo)軌和滑動支座之間設(shè)置有鎖定裝置。
進一步地，所述導(dǎo)軌上設(shè)置有刻度尺。
進一步地，所述曲柄上設(shè)置有多個具有不同回轉(zhuǎn)半徑的固定連桿用銷孔，通過該銷孔可調(diào)節(jié)往復(fù)式機構(gòu)滑塊的運動行程。
進一步地，所述往復(fù)式機構(gòu)滑塊上的下試樣安裝槽上帶有卸油孔，該卸油孔處設(shè)置有控制閥門；所述旋轉(zhuǎn)式機構(gòu)的轉(zhuǎn)動圓盤呈較淺的杯形，其側(cè)壁上設(shè)置有定位孔。
進一步地，所述旋轉(zhuǎn)式機構(gòu)的轉(zhuǎn)動圓盤外圍設(shè)置有一擋油套筒，該擋油套筒固定在所述基座上，其底部開有排油孔。
進一步地，所述基座上設(shè)置有摩擦潤滑供油裝置，包括油杯和油管，油杯具有一定高度，油管向下試樣安裝槽和轉(zhuǎn)動圓盤內(nèi)供油，油管上設(shè)置有調(diào)節(jié)控制閥。
本發(fā)明通過專門設(shè)計的基座和上試樣控制裝置將復(fù)式摩擦磨損實驗機和轉(zhuǎn)動式摩擦磨損實驗機結(jié)合成一體式結(jié)構(gòu)，采用這樣的結(jié)構(gòu)后，在對同一上試樣先后進行兩種摩擦實驗的過程中，無需拆裝試樣件、使用穩(wěn)定可靠，保證了實驗數(shù)據(jù)的精確度。


圖1為往復(fù)式摩擦示意圖；圖2為旋轉(zhuǎn)式摩擦示意圖；圖3為本發(fā)明第一種實驗機的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為圖3的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為往復(fù)式機構(gòu)的滑塊上開設(shè)安裝槽的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為圖5的B向視圖；圖7為調(diào)整彈性臂時的示意圖；圖8為進行往復(fù)式摩擦實驗時的剖視圖；圖9為旋轉(zhuǎn)式機構(gòu)的轉(zhuǎn)動圓盤的結(jié)構(gòu)示意圖；圖10為圖9的A-A視圖；圖11為旋轉(zhuǎn)式機構(gòu)的局部示意圖；
圖12為基座上留有缺口時的俯視示意圖；圖13為第二種實驗機進行往復(fù)摩擦實驗的結(jié)構(gòu)示意圖；圖14為第二種實驗機進行旋轉(zhuǎn)摩擦實驗的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式如圖1所示為往復(fù)式摩擦示意圖，上試樣1固定，下試樣2作水平往復(fù)運動，圖2為旋轉(zhuǎn)式摩擦示意圖，上試樣3固定，下試樣4作旋轉(zhuǎn)運動，在上試樣1、上試樣3上施加一定的法向載荷N，摩擦?xí)r產(chǎn)生摩擦力F，其大小由F＝N*f決定，f為摩擦系數(shù)，在同一工況條件下，不同的對偶摩擦副之間所測的結(jié)果具有可比性，所謂“同一工況條件”，就是指相同的摩擦方式、相同的法向載荷、相同的速度、相同行程以及相同的潤滑條件。
如圖3、圖4所示的第一種實驗機，整個實驗機由基座10、往復(fù)式機構(gòu)、旋轉(zhuǎn)式機構(gòu)和上試樣控制裝置組成，其中往復(fù)式機構(gòu)由往復(fù)驅(qū)動電機5、滑塊6、滑軌7和曲柄連桿組成，曲柄連桿包括圓盤8與連桿9，往復(fù)驅(qū)動電機5帶動圓盤8運動，圓盤8與連桿9轉(zhuǎn)動連接，連桿9與滑塊6相鉸接，滑塊6在往復(fù)驅(qū)動電機5的帶動下作往復(fù)運動，使用時連桿9和滑塊6沿平面運動，圓盤8上設(shè)置有多個曲柄半徑的曲柄銷孔13，通過使用不同的曲柄銷孔13，可以調(diào)節(jié)往復(fù)式機構(gòu)的行程。為防止測試中平面產(chǎn)生跳動，滑軌7與基座10相固定且與基座10的上表面平行，加工時要保證滑塊6的平面跳動小于0.1mm，滑軌7可選用滾動導(dǎo)軌，可減少摩擦阻力，提高測試精度?；瑝K6上安裝槽的具體結(jié)構(gòu)如圖10、圖11所示，滑塊6上開有下試樣安裝槽，安裝槽的槽壁上開有用于緊固下試樣的螺紋孔11和卸油孔12，使用時將下試樣放入安裝槽中，然后用緊定螺釘從兩端將下試樣卡緊，當(dāng)然也可采用其它固定方式，如用彈性鋼片14和螺釘15將下試樣勒緊固定。
旋轉(zhuǎn)式機構(gòu)由旋轉(zhuǎn)驅(qū)動電機16和轉(zhuǎn)動圓盤17組成，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動電機16的轉(zhuǎn)軸垂直與轉(zhuǎn)動圓盤17且與轉(zhuǎn)動圓盤17同軸固定，轉(zhuǎn)動圓盤17的轉(zhuǎn)動面與基座10的上表面平行，轉(zhuǎn)動圓盤17的中心大致位于往復(fù)式機構(gòu)滑軌7的垂直平分線上，這樣可便于操作過程中的定位。
上試樣控制裝置由導(dǎo)軌18、滑動支座19和彈性臂20組成，導(dǎo)軌18垂直于往復(fù)式機構(gòu)運動方向設(shè)置，導(dǎo)軌18上安裝了刻度尺21，以便于精確定位滑動支座19的位置，滑動支座19設(shè)置在導(dǎo)軌18上，可沿導(dǎo)軌18的槽內(nèi)前后移動，導(dǎo)軌18和滑動支座19之間設(shè)置有滑動鎖定裝置，在移動到預(yù)定位置后即可將彈性臂20鎖定，彈性臂20一端與滑動支座19通過轉(zhuǎn)動軸相鉸接，另一端設(shè)置有夾具，用于夾緊上試樣，夾具的上部設(shè)有用于放置砝碼的插柱，實驗中，不同負荷的施加是通過改變砝碼的質(zhì)量實現(xiàn)的，夾具的夾緊中心也大致位于往復(fù)式機構(gòu)上滑軌7的垂直平分線上，以便于調(diào)節(jié)定位，往復(fù)驅(qū)動電機5和旋轉(zhuǎn)驅(qū)動電機16均設(shè)置在基座10內(nèi)。
如圖7、圖8所示，在進行完旋轉(zhuǎn)式摩擦試驗后，首先將彈性臂20抬起，然后沿導(dǎo)軌向前移動，直至彈性臂頂端部位夾持上試樣的位置與下試樣位置相對應(yīng)，兩者相接觸，再將滑動支座和導(dǎo)軌鎖定，通過砝碼加載進行往復(fù)摩擦試驗。
利用在彈性臂20上貼應(yīng)變片的方法可測得所需的實驗參數(shù)，當(dāng)彈性臂夾持試樣端選擇往復(fù)或旋轉(zhuǎn)式機構(gòu)做相對運動，磨擦實驗中安裝動態(tài)應(yīng)變測試儀，測定摩擦產(chǎn)生應(yīng)變，通過計算可獲得摩擦系數(shù)值。
在摩擦實驗中，主要有干摩擦、滴注式油潤滑和全潤滑三種潤滑條件，為此本發(fā)明還可配置如圖3、圖4所示的摩擦潤滑供油裝置，由油杯22和油管23組成，與供油裝置相配地，旋轉(zhuǎn)式機構(gòu)的轉(zhuǎn)動圓盤采用如圖9、圖10所示的結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)動圓盤成較淺的杯形，側(cè)壁上設(shè)置有定位孔24，如圖11所示，轉(zhuǎn)動圓盤26的支座成雙套筒形，其內(nèi)套筒29與轉(zhuǎn)動圓盤的轉(zhuǎn)軸配合，外套筒25的直徑和高度均大于轉(zhuǎn)動圓盤26，其頂部向內(nèi)折彎，以防止在轉(zhuǎn)動過程中潤滑油外濺，支座底部開有卸油通孔27，轉(zhuǎn)軸與基座之間油密封。油杯22具有一定高度，油管23的兩個出油口分別與下試樣安裝槽和轉(zhuǎn)動圓盤內(nèi)腔相連通，油管23上設(shè)置有調(diào)節(jié)控制閥。
由于往復(fù)式機構(gòu)和旋轉(zhuǎn)式機構(gòu)錯開一定距離，因此本發(fā)明的基座可設(shè)計成如圖12所示的結(jié)構(gòu)，這樣不僅節(jié)省制作材料，還可方便操作站位。
如圖13、圖14所示的第二種實驗機，往復(fù)式機構(gòu)和旋轉(zhuǎn)式機構(gòu)與第一種實驗機相同，上試樣控制裝置的支撐件由轉(zhuǎn)動件30和轉(zhuǎn)動支座31組成，轉(zhuǎn)動件30可轉(zhuǎn)動安裝在轉(zhuǎn)動支座31上，轉(zhuǎn)動支座安裝在基座32上，彈性臂33通過轉(zhuǎn)動軸或轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)安裝在轉(zhuǎn)動件30上，轉(zhuǎn)動件30與轉(zhuǎn)動支座31之間設(shè)有轉(zhuǎn)角鎖定裝置，旋轉(zhuǎn)式機構(gòu)的轉(zhuǎn)動圓盤33設(shè)置在夾具的夾緊中心的轉(zhuǎn)動軌跡上，這樣可以方便地調(diào)節(jié)上試樣在轉(zhuǎn)動圓盤上相對于圓心的位置，進行不同的轉(zhuǎn)動摩擦實驗。
權(quán)利要求
1.一種往復(fù)及轉(zhuǎn)動式一體化摩擦磨損實驗機，其特征在于，包括基座、往復(fù)式機構(gòu)、旋轉(zhuǎn)式機構(gòu)和上試樣控制裝置，其中往復(fù)式機構(gòu)包括驅(qū)動裝置、滑塊、滑軌、曲柄、連桿，曲柄安裝在驅(qū)動裝置輸出軸上并通過連桿與滑塊相連，滑軌水平固定在基座上，滑塊在驅(qū)動裝置驅(qū)動下沿滑軌作往復(fù)運動，滑塊上開有下試樣安裝槽；旋轉(zhuǎn)式機構(gòu)包括驅(qū)動裝置、支座、轉(zhuǎn)動圓盤，支座固定在基座上，轉(zhuǎn)動圓盤通過其支撐軸可轉(zhuǎn)動安裝在支座上，并可在驅(qū)動裝置的驅(qū)動下旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)動圓盤的回轉(zhuǎn)軸線垂直設(shè)置；上試樣控制裝置包括彈性臂、底座，底座固定在所述基座上，底座上設(shè)置有可繞其垂直軸旋轉(zhuǎn)的支承件，彈性臂一端通過水平軸可轉(zhuǎn)動安裝在支承件上，彈性臂另一端設(shè)置有試樣夾具和砝碼支座，試樣夾具隨支承件轉(zhuǎn)動時的軌跡穿過旋轉(zhuǎn)式機構(gòu)上轉(zhuǎn)動圓盤的上方，支承件與底座之間設(shè)有鎖定裝置。
2.一種往復(fù)及轉(zhuǎn)動式一體化摩擦磨損實驗機，其特征在于，包括基座、往復(fù)式機構(gòu)、旋轉(zhuǎn)式機構(gòu)和上試樣控制裝置，其中往復(fù)式機構(gòu)包括驅(qū)動裝置、滑塊、滑軌、曲柄、連桿，曲柄安裝在驅(qū)動裝置輸出軸上并通過連桿與滑塊相連，滑軌水平固定在基座上，滑塊在驅(qū)動裝置驅(qū)動下沿滑軌作往復(fù)運動，滑塊上開有下試樣安裝槽；旋轉(zhuǎn)式機構(gòu)包括驅(qū)動裝置、支座、轉(zhuǎn)動圓盤，支座固定在基座上，轉(zhuǎn)動圓盤通過其支撐軸可轉(zhuǎn)動安裝在支座上，并可在驅(qū)動裝置的驅(qū)動下旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)動圓盤的回轉(zhuǎn)軸線垂直設(shè)置；上試樣控制裝置包括彈性臂、滑動支座、底座，底座固定在所述基座上，其上設(shè)置有導(dǎo)軌，導(dǎo)軌垂直于往復(fù)式機構(gòu)運動方向設(shè)置，滑動支座可滑動安裝在底座上的導(dǎo)軌上，彈性臂一端通過水平軸可轉(zhuǎn)動安裝在滑動支座上，彈性臂另一端設(shè)置有試樣夾具和砝碼支座，試樣夾具隨滑動支座運動時的軌跡穿過旋轉(zhuǎn)式機構(gòu)上轉(zhuǎn)動圓盤的上方，導(dǎo)軌和滑動支座之間設(shè)置有鎖定裝置。
3.如權(quán)利要求2所述的一種往復(fù)及轉(zhuǎn)動式一體化摩擦磨損實驗機，其特征在于，所述導(dǎo)軌上設(shè)置有刻度尺。
4.如權(quán)利要求2所述的一種往復(fù)及轉(zhuǎn)動式一體化摩擦磨損實驗機，其特征在于，所述曲柄上設(shè)置有多個具有不同回轉(zhuǎn)半徑的固定連桿用銷孔，通過該銷孔可調(diào)節(jié)往復(fù)式機構(gòu)滑塊的運動行程。
5.如權(quán)利要求2所述的一種往復(fù)及轉(zhuǎn)動式一體化摩擦磨損實驗機，其特征在于，所述往復(fù)式機構(gòu)滑塊上的下試樣安裝槽上帶有卸油孔，該卸油孔處設(shè)置有控制閥門；所述旋轉(zhuǎn)式機構(gòu)的轉(zhuǎn)動圓盤呈較淺的杯形，其側(cè)壁上設(shè)置有定位孔。
6.如權(quán)利要求2所述的一種往復(fù)及轉(zhuǎn)動式一體化摩擦磨損實驗機，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)式機構(gòu)的轉(zhuǎn)動圓盤外圍設(shè)置有一擋油套筒，該擋油套筒固定在所述支座上，其底部開有排油孔。
7.如權(quán)利要求2所述的一種往復(fù)及轉(zhuǎn)動式一體化摩擦磨損實驗機，其特征在于，所述基座上設(shè)置有摩擦潤滑供油裝置，包括油杯和油管，油杯具有一定高度，油管向下試樣安裝槽和轉(zhuǎn)動圓盤供油，油管上設(shè)置有調(diào)節(jié)控制閥。
全文摘要
本發(fā)明公開了兩種往復(fù)及轉(zhuǎn)動式一體化摩擦磨損實驗機，包括基座、往復(fù)式機構(gòu)、旋轉(zhuǎn)式機構(gòu)和上試樣控制裝置，其中往復(fù)式機構(gòu)包括往復(fù)驅(qū)動電機、滑塊、滑軌、曲柄、連桿；旋轉(zhuǎn)式機構(gòu)包括旋轉(zhuǎn)驅(qū)動電機和轉(zhuǎn)動圓盤；上試樣控制裝置包括彈性臂、導(dǎo)軌和滑動支座或包括彈性臂、轉(zhuǎn)動件和底座。本發(fā)明通過專門設(shè)計的基座和上試樣控制裝置將復(fù)式摩擦磨損實驗機和轉(zhuǎn)動式摩擦磨損實驗機結(jié)合成一體式結(jié)構(gòu)，采用這樣的結(jié)構(gòu)后，在對同一上試樣先后進行兩種摩擦實驗的過程中，無需拆裝試樣件、使用穩(wěn)定可靠，保證了實驗數(shù)據(jù)的精確度，減輕了實驗人員的工作量。
文檔編號G01N3/56GK1595100SQ20041004991
公開日2005年3月16日 申請日期2004年6月18日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月18日
發(fā)明者夏原, 關(guān)永軍, 吳振強 申請人:中國科學(xué)院力學(xué)研究所