本發(fā)明屬于摩擦磨損試驗(yàn)設(shè)備，特別是一種繩索超高速摩擦試驗(yàn)測(cè)試機(jī)。

背景技術(shù)：

摩擦磨損試驗(yàn)測(cè)試臺(tái)是一種針對(duì)配對(duì)副的摩擦磨損特性進(jìn)行測(cè)試的實(shí)驗(yàn)裝置。繩索超高速摩擦試驗(yàn)測(cè)試臺(tái)主要是用來測(cè)試?yán)K索在不同材料、載荷及包角情況下的滑動(dòng)摩擦磨損特性。在實(shí)際應(yīng)用中，如艦船纜繩、電梯曳引鋼索等，繩索的使用伴隨著與其他零部件的磨損，隨著磨損程度的日益增大，對(duì)繩索的安全性及穩(wěn)定性造成一定程度的影響，進(jìn)而影響相應(yīng)設(shè)備的使用，造成不必要的損失，這就需要對(duì)繩索的摩擦磨損性能進(jìn)行測(cè)試分析。因此，發(fā)明一種繩索滑動(dòng)接觸摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)，檢驗(yàn)使用不同材料的繩索，在不同繩索張緊載荷、不同接觸包角、及在不同滑動(dòng)速度情況下，與不同材料間的滑動(dòng)摩擦和磨損特性，有助于對(duì)繩索及索道進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，確定繩索的載荷與速度范圍，這些試驗(yàn)研究內(nèi)容對(duì)索道的設(shè)計(jì)及維護(hù)都有著重要意義。

中國專利公開號(hào)為201521040959.4的實(shí)用新型專利公開了一種鋼絲繩摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)，其對(duì)于鋼絲繩索的摩擦磨損測(cè)定主要通過縱向液壓裝置在支撐平板臺(tái)上往復(fù)運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)。其缺陷在于受液壓傳動(dòng)裝置限制，只能模擬中低速(10m/s～70m/s線速度)摩擦情況，且行程受支撐平板臺(tái)限制，測(cè)試時(shí)間較長，不能夠準(zhǔn)確模擬繩索在超高速(≥100m/s線速度)沖擊下的磨損情況，因此對(duì)繩索的超高速摩擦磨損性能不能很好的進(jìn)行測(cè)定。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所解決的技術(shù)問題在于提供一種繩索超高速摩擦試驗(yàn)測(cè)試機(jī)，既能用來模擬滑環(huán)對(duì)繩索的中低速摩擦磨損作用的過程，也能用來模擬滑環(huán)對(duì)繩索的超高速摩擦磨損作用的過程，解決了現(xiàn)有摩擦試驗(yàn)機(jī)不能夠準(zhǔn)確模擬繩索在超高速?zèng)_擊下的磨損情況。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為：

一種繩索超高速摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)，包括固定裝置、動(dòng)力裝置、摩擦試驗(yàn)裝置、測(cè)試控制裝置；所述固定裝置包括工作臺(tái)、立柱、下固定板、上固定板、支撐軸承；所述動(dòng)力裝置包括電機(jī)、變速箱、離合器、火箭發(fā)動(dòng)機(jī)；所述摩擦試驗(yàn)裝置包括旋轉(zhuǎn)軸、從動(dòng)齒輪、摩擦輪、張緊輪、連桿機(jī)構(gòu)；

所述工作臺(tái)上固定有四個(gè)立柱，四個(gè)立柱矩形分布在工作臺(tái)上；所述立柱上端和下端分別安裝有上固定板和下固定板；所述上固定板和下固定板的平面均垂直與立柱的軸線；所述上固定板和下固定板的中心均設(shè)有支撐軸承，兩個(gè)支撐軸承的中心同軸，且均與立柱的軸線平行；所述旋轉(zhuǎn)軸通過兩個(gè)支撐軸承安裝在上固定板和下固定板上；所述旋轉(zhuǎn)軸的中間安裝有從動(dòng)齒輪，旋轉(zhuǎn)軸的頂端安裝有摩擦輪；所述張緊輪位于一端兩個(gè)立柱之間，且張緊輪通過連桿機(jī)構(gòu)固定在其中的一個(gè)立柱上，繩索的一端固定在另外一端兩個(gè)立柱中的一個(gè)立柱上，繩索的另一端固定在張緊輪上；所述電機(jī)通過變速箱、離合器與從動(dòng)齒輪相連，通過從動(dòng)齒輪帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)；所述火箭發(fā)動(dòng)機(jī)固定在旋轉(zhuǎn)軸的一周；所述測(cè)試裝置與旋轉(zhuǎn)軸、張緊輪、火箭發(fā)動(dòng)機(jī)相連。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn)：

(1)本發(fā)明的繩索超高速摩擦試驗(yàn)測(cè)試機(jī)轉(zhuǎn)速高，線性摩擦速度快，轉(zhuǎn)速加載時(shí)間短，加載穩(wěn)定，旋轉(zhuǎn)加速度過載大，精度高，特別適用于繩索的超高速?zèng)_擊下的摩擦磨損性能測(cè)試分析；

(2)在火箭發(fā)動(dòng)機(jī)不工作時(shí)，可利用電機(jī)做中低速摩擦磨損疲勞試驗(yàn)，通用性好；

(3)本發(fā)明的繩索超高速摩擦試驗(yàn)測(cè)試機(jī)采用火箭發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)作為動(dòng)力源，與一般單獨(dú)的液壓驅(qū)動(dòng)和電機(jī)驅(qū)動(dòng)的盤式摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)相比，轉(zhuǎn)速更快，加載時(shí)間更短，能更快的完成測(cè)試。

(4)利用連桿機(jī)構(gòu)能夠改變張緊輪與摩擦輪的相對(duì)位置，實(shí)現(xiàn)對(duì)繩索與摩擦輪的張緊載荷和接觸包角的調(diào)整。

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的總體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為摩擦試驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)俯視示意圖；

圖3為火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的安裝結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

結(jié)合圖1-3，本發(fā)明的一種繩索超高速摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)，包括固定裝置、動(dòng)力裝置、摩擦試驗(yàn)裝置、測(cè)試控制裝置；所述固定裝置包括工作臺(tái)11、立柱1、下固定板2、上固定板4、支撐軸承6；所述動(dòng)力裝置包括電機(jī)3、變速箱、離合器(16)、火箭發(fā)動(dòng)機(jī)10；所述摩擦試驗(yàn)裝置包括旋轉(zhuǎn)軸8、從動(dòng)齒輪15、摩擦輪5、張緊輪9、連桿機(jī)構(gòu)14；

所述工作臺(tái)11上固定有四個(gè)立柱，四個(gè)立柱矩形分布在工作臺(tái)11上；所述立柱1上端和下端分別安裝有上固定板4和下固定板2；所述上固定板4和下固定板2的平面均垂直與立柱1的軸線；所述上固定板4和下固定板2的中心均設(shè)有支撐軸承6，兩個(gè)支撐軸承6的中心同軸，且均與立柱1的軸線平行；所述旋轉(zhuǎn)軸8通過兩個(gè)支撐軸承6安裝在上固定板4和下固定板2上；旋轉(zhuǎn)軸8的中間安裝有從動(dòng)齒輪15，旋轉(zhuǎn)軸8的頂端安裝有摩擦輪5；所述張緊輪9位于一端兩個(gè)立柱1之間，且張緊輪9通過連桿機(jī)構(gòu)14固定在其中的一個(gè)立柱1上；通過連桿結(jié)構(gòu)14調(diào)整張緊輪9與摩擦輪5的相對(duì)位置將繩索與摩擦輪5緊密接觸；所述電機(jī)3通過變速箱、離合器16與從動(dòng)齒輪15相連，通過從動(dòng)齒輪15帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)軸8的旋轉(zhuǎn)；所述火箭發(fā)動(dòng)機(jī)10固定在旋轉(zhuǎn)軸8的一周。

所述測(cè)試控制裝置包括速度傳感器7、拉力傳感器、壓力傳感器、數(shù)據(jù)處理裝置12、記錄顯示裝置13；所述拉力傳感器設(shè)置在張緊輪9上，用于測(cè)試待測(cè)樣品的拉力變化；所述壓力傳感器安裝在火箭發(fā)動(dòng)機(jī)10內(nèi)，用于測(cè)試火箭發(fā)動(dòng)機(jī)4的壓力變化；所述速度傳感器7安裝在旋轉(zhuǎn)軸8圓周外部，用于測(cè)試旋轉(zhuǎn)軸8的轉(zhuǎn)速；所述速度傳感器7、拉力傳感器、壓力傳感器均與數(shù)據(jù)處理裝置12相連，數(shù)據(jù)處理裝置12與記錄顯示裝置13相連；數(shù)據(jù)處理裝置12對(duì)傳感器測(cè)試的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換和處理，并將轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)傳送給記錄顯示裝置13；記錄顯示裝置13對(duì)測(cè)得的數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示并保存。所述記錄顯示裝置13可以為計(jì)算機(jī)和數(shù)字電壓表，數(shù)字電壓表記錄各傳感器電壓，數(shù)字電壓表將數(shù)據(jù)傳送給計(jì)算機(jī)進(jìn)行顯示并保存；在一些實(shí)施方式，記錄顯示裝置為計(jì)算機(jī)，直接對(duì)處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示和保存。

進(jìn)一步的，所述火箭發(fā)動(dòng)機(jī)10的數(shù)量至少為兩個(gè)，等距安裝在旋轉(zhuǎn)軸8的圓周的同一橫截面上；所述火箭發(fā)動(dòng)機(jī)10的噴口水平放置，與旋轉(zhuǎn)軸8旋轉(zhuǎn)方向相切。

結(jié)合圖3，作為優(yōu)選的實(shí)施方式，所述火箭發(fā)動(dòng)機(jī)10的數(shù)量為4個(gè)，等距安裝在旋轉(zhuǎn)軸8的圓周的同一橫截面上；經(jīng)測(cè)試，通過火箭發(fā)動(dòng)機(jī)10的加速使得旋轉(zhuǎn)軸8的轉(zhuǎn)速達(dá)到10萬轉(zhuǎn)/分鐘，線性摩擦速度可達(dá)3馬赫，轉(zhuǎn)速加載時(shí)間短(10～100ms)，加載較為穩(wěn)定，旋轉(zhuǎn)加速度過載為5萬轉(zhuǎn)/s²。

在一些實(shí)施方式中，所述火箭發(fā)動(dòng)機(jī)10的數(shù)量為8個(gè)，安裝在旋轉(zhuǎn)軸8的圓周的不同橫截面上，以增大旋轉(zhuǎn)軸8的旋轉(zhuǎn)速度。進(jìn)一步的，根據(jù)轉(zhuǎn)速的不同需要可安裝不同數(shù)量的火箭發(fā)動(dòng)機(jī)10。

工作時(shí)，先將待測(cè)繩索一端固定在立柱1上，另一端固定在張緊輪9上，調(diào)整張緊輪9，使得繩索與摩擦輪5緊密接觸，利用連桿機(jī)構(gòu)14改變張緊輪9與摩擦輪5的相對(duì)位置，實(shí)現(xiàn)對(duì)繩索與摩擦輪5的張緊載荷和接觸包角的調(diào)整；開啟電機(jī)3，旋轉(zhuǎn)軸8開始轉(zhuǎn)動(dòng)，摩擦磨損試驗(yàn)旋轉(zhuǎn)動(dòng)力開始由電機(jī)3驅(qū)動(dòng)，當(dāng)旋轉(zhuǎn)軸8旋轉(zhuǎn)至電機(jī)3閾值后，電機(jī)3保持輸出功率，此時(shí)火箭發(fā)動(dòng)機(jī)10點(diǎn)火，同時(shí)變速箱通過離合器16與旋轉(zhuǎn)軸8上的從動(dòng)齒輪15分離，火箭發(fā)動(dòng)機(jī)10推動(dòng)旋轉(zhuǎn)軸8的轉(zhuǎn)動(dòng)速度繼續(xù)增加，進(jìn)行更高速度的摩擦磨損試驗(yàn)。火箭發(fā)動(dòng)機(jī)10點(diǎn)火后，火箭發(fā)動(dòng)機(jī)10內(nèi)置的壓力傳感器、張緊輪9上的拉力傳感器和速度傳感器7開始工作，有效記錄儀火箭發(fā)動(dòng)機(jī)10壓力變化、待測(cè)繩索拉力變化和旋轉(zhuǎn)軸8的轉(zhuǎn)速變化，并經(jīng)過數(shù)據(jù)處理和記錄輸出至記錄顯示裝置13。