本發(fā)明屬于摩擦學(xué)。
國內(nèi)外現(xiàn)有的摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)只有單一類型的，并且又無振動(dòng)型的摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)。各種試驗(yàn)只能在不同的試驗(yàn)機(jī)上分別進(jìn)行，因而誤差影響較多，影響因素又不完全相同，故可比性差，甚至有時(shí)不能進(jìn)行比較。
由于“振動(dòng)開發(fā)與利用”的進(jìn)展，需要研究在振動(dòng)工況或無振動(dòng)工況下材料的摩擦磨損行為，以及振動(dòng)對(duì)材料摩擦學(xué)特性的影響，這就需要模擬振動(dòng)工況型的振動(dòng)摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)。作摩擦磨損試驗(yàn)時(shí)，要求試樣在等同或相近的磨損條件下進(jìn)行，這樣所得的試驗(yàn)數(shù)據(jù)離散度才小，試驗(yàn)數(shù)據(jù)才具有重現(xiàn)性和可比性，這是致關(guān)重要的。
針對(duì)上述各項(xiàng)需要及要求，特作出本發(fā)明。
本發(fā)明是多功能用途的摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)。由于可在同一臺(tái)試驗(yàn)機(jī)上對(duì)材料進(jìn)行靜載、沖擊、振動(dòng)各種類型的摩擦磨損性能試驗(yàn)和對(duì)比試驗(yàn)，揭示出工作載荷對(duì)材料摩擦磨損性能的影響，因而消除了一些誤差影響的因素，提高了試驗(yàn)的可比性。
振動(dòng)摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)由五部分組成（見圖1）：
1、振動(dòng)源部分：包括激振器〔1〕、傳感器〔2〕和測(cè)力脫落機(jī)構(gòu)〔3〕。激振器〔1〕為電磁激振器，它產(chǎn)生的振動(dòng)頻率和振幅大小由電氣控制系統(tǒng)〔30〕進(jìn)行控制調(diào)節(jié)。圖3系測(cè)力脫落機(jī)構(gòu)〔3〕的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。下外套〔20〕套在激振器凸臺(tái)〔19〕上的激振器軸芯〔21〕上，滑動(dòng)螺桿〔22〕裝在滑套〔23〕內(nèi)，滑套〔23〕的法蘭下端面與傳感器〔2〕接觸。激振器所發(fā)出的激振通過激振器軸芯〔21〕與滑動(dòng)螺桿〔22〕的接觸來進(jìn)行傳遞到下式樣〔17〕或磨料〔33〕（見圖4）。通過調(diào)節(jié)螺母〔24〕來控制激振器軸芯〔21〕與滑動(dòng)螺桿〔22〕的接觸或脫離。當(dāng)需要測(cè)量振動(dòng)壓力時(shí)，旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)螺母〔24〕使滑動(dòng)螺桿〔22〕向上移動(dòng)，并與激振器軸芯〔21〕脫離，而調(diào)節(jié)螺母〔24〕則通過與滑套〔23〕上端面的接觸，使傳感器在振動(dòng)壓力及靜壓力的作用下受壓并傳出受力信號(hào);當(dāng)不需要測(cè)量振動(dòng)壓力時(shí)，旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)螺母〔24〕向上，使滑動(dòng)螺桿〔22〕向下運(yùn)動(dòng)與激振器軸芯〔21〕接觸，而調(diào)節(jié)螺母〔24〕與滑套〔23〕上端面脫離接觸，從而脫開傳感器。這樣既保證了傳感器〔2〕的測(cè)量精度，又延長(zhǎng)了傳感器〔2〕的使用壽命。
測(cè)力脫落機(jī)構(gòu)〔3〕的這種激振器〔1〕與滑動(dòng)螺桿〔22〕的聯(lián)接裝置，使激振器〔1〕與試驗(yàn)機(jī)聯(lián)接起來，使其振動(dòng)壓力和靜載壓力既能同時(shí)進(jìn)行加載，又能分別進(jìn)行加載。從而實(shí)現(xiàn)在該臺(tái)試驗(yàn)機(jī)上對(duì)材料進(jìn)行靜載、沖擊、振動(dòng)各種類型的摩擦磨損試驗(yàn)。
2、變速部分：包括直流電機(jī)〔8〕、變速齒輪〔9〕。直流電機(jī)〔8〕的轉(zhuǎn)速由可控硅無級(jí)調(diào)速，再經(jīng)過二對(duì)變速齒輪〔9〕變速，帶動(dòng)上迴轉(zhuǎn)軸〔11〕旋轉(zhuǎn)。
3、加載與試樣夾頭平衡裝置：包括滑輪〔10〕、上迴轉(zhuǎn)軸〔11〕、滾動(dòng)體〔12〕、上軸承套〔13〕、砝碼〔14〕和試樣夾頭〔15〕。試樣夾頭〔15〕、上軸承套〔13〕、上迴轉(zhuǎn)軸〔11〕和其中其它零件的重量事先通過由滑輪〔10〕組成的平衡機(jī)構(gòu)，靠砝碼〔14〕給予平衡。加載則可變動(dòng)砝碼〔14〕，使載荷直接通過試樣夾頭〔15〕中的上試樣〔16〕而壓在下試樣〔17〕上或壓入磨料〔33〕中。為了降低上軸承套〔13〕上、下移動(dòng)的摩擦阻力，在它與軌道之間采用了滾動(dòng)體〔12〕裝置。
試樣夾頭〔15〕（見圖2）通過支承銷〔26〕與上迴轉(zhuǎn)軸〔11〕相連接，并能以支承銷〔26〕為軸心微量擺動(dòng)。調(diào)節(jié)螺母〔27〕以螺紋的方式套在迴轉(zhuǎn)軸〔11〕上，其下端通過彈性墊片〔25〕壓在試樣夾頭〔15〕上端面上。調(diào)整螺母〔27〕下端內(nèi)孔略帶錐度，以保證試樣夾頭〔15〕能靈活擺動(dòng)。上試樣〔16〕安裝在試樣夾頭〔15〕中，通過調(diào)節(jié)螺釘〔28〕調(diào)整好高度后，用壓緊螺釘〔29〕固定。在開始試驗(yàn)前可通過調(diào)節(jié)螺釘〔28〕使兩支上試樣〔16〕均勻地與下試樣〔17〕或與磨料〔33〕接觸。在試驗(yàn)過程中，兩支上試樣〔16〕可能磨損量不同，這時(shí)通過彈性墊片〔25〕，試樣夾頭〔15〕可自動(dòng)地以支承銷〔26〕為支點(diǎn)進(jìn)行微量的調(diào)節(jié)，保證兩支上試樣〔16〕與下試樣〔17〕保持接觸。調(diào)節(jié)螺母〔27〕可調(diào)節(jié)彈性墊片〔25〕的彈力。
4、下迴轉(zhuǎn)盤部分：包括油盤〔7〕或磨料槽〔31〕、下迴轉(zhuǎn)軸〔6〕、軸承套〔5〕、支軸承套〔4〕、下試樣〔17〕或磨料〔33〕。迴轉(zhuǎn)盤部分主要是通過下迴轉(zhuǎn)軸〔6〕將振動(dòng)傳遞到油盤〔7〕中的下試樣〔17〕或傳遞到裝在磨料槽〔31〕中的磨料〔33〕，使下試樣〔17〕或磨料〔33〕在與上試樣〔16〕的運(yùn)動(dòng)中，產(chǎn)生摩擦阻力矩，通過摩擦力測(cè)量裝置輸出摩擦力信號(hào)。
只有在進(jìn)行磨粒磨損試驗(yàn)時(shí)，將油盤〔7〕、下試樣〔17〕替換成裝有橡膠墊片〔32〕的磨料槽〔31〕，在橡膠墊片上裝磨料〔33〕（見圖4）。
5、電氣控制系統(tǒng)〔30〕與測(cè)試裝置：包括測(cè)量正壓力傳感器〔2〕、摩擦力測(cè)量裝置〔18〕和電氣控制裝置〔30〕。電氣控制裝置〔30〕從外部與試驗(yàn)機(jī)連接。
該試驗(yàn)機(jī)在具體操作中：
（1）當(dāng)激振器〔1〕不工作時(shí)，可進(jìn)行靜載摩擦磨損試驗(yàn);
（2）當(dāng)上迴轉(zhuǎn)軸〔11〕固定不動(dòng)，而激振器〔1〕工作時(shí)，可進(jìn)行沖擊磨損試驗(yàn);
（3）當(dāng)全部運(yùn)轉(zhuǎn)工作時(shí)，可進(jìn)行振動(dòng)摩擦磨損試驗(yàn);
（4）用裝有橡膠墊片〔32〕的磨料槽〔31〕替換油盤〔7〕和下試樣〔17〕，在橡膠墊片上裝磨料〔33〕，可進(jìn)行磨粒磨損試驗(yàn)。
上、下試樣的接觸情況，是直接影響試驗(yàn)數(shù)據(jù)重現(xiàn)性的主要因素之一，一直受到很大的注意?，F(xiàn)在一般的摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)多采用球面副接頭試樣夾具，凸凹配合球面制造工藝性較差，而配合精度又要求高，因球面受壓故在實(shí)際運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)不靈活，往往達(dá)不到自動(dòng)調(diào)節(jié)的目的。本發(fā)明的試樣夾頭〔15〕采用由支承銷〔26〕受力，依靠彈性墊片〔25〕自動(dòng)的對(duì)試樣夾頭〔15〕進(jìn)行調(diào)節(jié)，并保持上、下試樣〔16〕、〔17〕的接觸。
本試驗(yàn)機(jī)在作振動(dòng)工況下的材料磨粒磨損性能試驗(yàn)時(shí)，在磨料槽〔31〕中利用橡膠墊片〔32〕在沖擊時(shí)的能量吸收作用，使得試驗(yàn)機(jī)能較好地模擬在土壤條件下產(chǎn)生的低應(yīng)力磨料磨損狀態(tài)，能有效地控制磨料〔33〕與試樣間的接觸壓力。而現(xiàn)有的控制磨料厚度的方法完全是憑經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行調(diào)整，不僅費(fèi)時(shí)，而且有時(shí)不能模擬出土壤條件下產(chǎn)生的磨料磨損狀態(tài)。
本試驗(yàn)機(jī)設(shè)計(jì)采用電磁激振器為振動(dòng)源，因此，它比電、液壓、機(jī)械產(chǎn)生的振動(dòng)源具有結(jié)構(gòu)緊湊、范圍寬廣、調(diào)節(jié)方便可靠、反映靈敏的優(yōu)點(diǎn)。
1、一種由變速部分、加載與試樣夾頭平衡裝置、下迴轉(zhuǎn)盤部分、測(cè)試裝置與電氣控制組成的振動(dòng)摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)，其特征在于激振器[1]通過測(cè)力脫落機(jī)構(gòu)[3]、試樣夾頭[15]、磨料盤[32](磨粒磨損試驗(yàn)時(shí)用)與試驗(yàn)機(jī)聯(lián)接起來。
2、按照權(quán)利要求1所述的振動(dòng)摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)，其特征在于測(cè)力脫落機(jī)構(gòu)〔3〕的下外套〔20〕套在激振器凸臺(tái)〔19〕上的激振器軸芯〔21〕上，滑動(dòng)螺桿〔22〕裝在滑套〔23〕內(nèi)，滑套〔23〕的法蘭下端面與傳感器〔2〕接觸，調(diào)節(jié)螺母〔24〕控制激振器軸芯〔21〕與滑動(dòng)螺桿〔22〕的接觸或脫離，調(diào)節(jié)螺母〔24〕通過滑套〔23〕與傳感器〔2〕接觸或脫離。
3、按照權(quán)利要求1所述的振動(dòng)摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)，其特征在于試樣夾頭〔15〕通過支承銷〔26〕與上迴轉(zhuǎn)軸〔11〕相連接，并能以支承銷〔26〕為軸心微量擺動(dòng)，調(diào)節(jié)螺母〔27〕下端內(nèi)孔略帶錐形并以螺紋的方式套在迴轉(zhuǎn)軸〔11〕上，其下端通過彈性墊片〔25〕壓在試樣夾頭〔15〕上端面上，上試樣〔16〕安裝在試樣夾頭〔15〕中，用調(diào)節(jié)螺釘〔28〕調(diào)整高度，用壓緊螺釘〔29〕固定。
4、按照權(quán)利要求1所述的振動(dòng)摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)，其特征在于磨料槽〔31〕內(nèi)裝有橡膠墊片〔32〕，磨料〔33〕裝在橡膠墊片〔32〕上。