[發明專利]單驅動雙軸向旋轉擺動的球-塊磨損試驗機

有效

• 申請號: 201010167639.0
• 申請日: 2010-05-06
• 公開（公告）號: CN101825544A
• 公開（公告）日: 2010-09-08
• 發明（設計）人: 沈雪瑾;邱月平
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: G01N3/56
• 分類號: G01N3/56
• 代理公司: 上海上大專利事務所(普通合伙) 31205
• 代理人: 何文欣

技術領域

本發明涉及一種單驅動雙軸向旋轉擺動的球-缺磨損試驗機，該裝置可用于模擬點接觸 雙軸向旋轉擺動工況下的摩擦磨損試驗。

背景技術

關節軸承的主要失效形式是磨損，由于磨損使軸承內部的游隙增大，從而引起軸承支承 的動部件的振動和噪聲增加，使機械的運行狀態變差，導致不能正常工作，造成軸承在疲勞 損壞前發生破壞。因此通過設計單驅動雙軸向旋轉擺動的球-缺磨損試驗機來模擬研究點接 觸旋轉擺動磨損壽命的影響因素，為提高其摩擦磨損性能提供改進依據。

前人在關節軸承磨損試驗機上做了一些研究：姜韶峰、楊咸啟等在“新型關節軸承壽命 試驗機及關節軸承壽命判斷準則”(軸承，1996，(06)：30-33)文中以整個關節軸承為試驗對 象，主軸進行單方向旋轉帶動關節軸承進行摩擦磨損試驗；S.J.Wiche、S.Keys等在“Abrasion wear?tester?for?bulk?solids?handling?applications”(Wear，2005，(258)：251-257，Australia)文中研 制了圓盤磨損試驗機，即模擬一個磨損臂在圓盤上的磨損情況，該試驗機的圓盤固定，通過 電機驅動磨損臂在圓盤的固定軌道上沿逆時針方向移動進行摩擦磨損試驗；Horacio?Vasquez、 Karen?Lozano等在“Design?of?a?wear?tester?for?nano-reinforced?polymer?composites” (Measurement，2008，(41)：870-877，USA)文中模擬人工關節運動情況，研制了往復式摩擦磨 損試驗機，即上試樣銷固定，下試樣圓盤在曲柄搖桿的帶動下做往復移動進行摩擦磨損試驗。

關節軸承的多向旋轉擺動因幅度大而不同于微動，又因旋轉擺動不同于普通的往復直線 運動，因此上述磨損試驗機中的摩擦副和關節軸承運動方式不盡一樣。

發明內容

本發明的目的在于提供一種單驅動雙軸向旋轉擺動的球-缺磨損試驗機，能夠模擬大多 數關節軸承雙軸向旋轉擺動的運動方式，并進行重載磨損試驗，具有裝置結構簡單緊湊、加 載傳動可靠、兩垂直軸的擺動頻率可調、實用性強的特點。

為達到上述目的，本發明的構思是：一種具有模擬點接觸雙軸向旋轉擺動的單驅動雙軸 向旋轉擺動的球-塊磨損試驗機。其特征在于試樣球可以隨2個相互垂直的軸做可調頻率的 旋轉擺動，首先是電機通過曲柄搖桿驅動擺動框架軸旋轉擺動，而此軸和擺動框架為一體， 即帶軸擺動框架，所以帶軸擺動框架做同頻旋轉擺動，進而動力經框架通過其上的兩級圓錐 齒輪傳動機構，驅動與擺動框架軸垂直的試樣球軸也做旋轉擺動。砝碼載荷由杠桿機構放大 后通過試樣塊施加在試樣球上。試樣球的雙軸向旋轉擺動頻率與擺動幅度可由電機的轉速以 及試驗機結構參數依需要進行調整。試樣球和試樣塊為高副接觸，接觸應力可達數百MPa。 其優點是：加載傳動可靠、結構簡單緊湊和完全模擬點接觸雙軸向旋轉擺動運動方式。

根據上述發明構思，本發明采用下述技術方案：

一種單驅動雙軸向旋轉擺動的球-塊磨損試驗機，包括一個機座、一個電機、一個試樣 球和一個試樣塊，其特征在于：1)所述試樣球固定安裝在一根試樣球軸的中央處，該試樣球 軸的兩端通過軸承支承于一個帶軸擺動框架上，并與該帶軸擺動框架的軸線垂直相交；2)所 述電機通過一個擺動傳動機構聯接所述帶軸擺動框架；3)所述帶軸擺動框架通過一個兩級圓 錐齒輪傳動機構聯接所述試樣球軸；4)一根杠桿中部由一根杠桿支架支撐于機座上，該杠桿 的一端支撐于所述試樣塊的下方，使試樣塊與所述試樣球接觸，另一端吊掛著一個砝碼。

上述電機固定安裝在機座上，所述帶軸擺動框架的兩邊短軸分別通過軸承支承于機座上， 所述擺動傳動機構是：所述電機的輸出軸通過一個曲柄搖桿機構聯接該帶軸擺動框架的一短 軸。

上述兩級圓錐齒輪傳動機構是：一根齒輪軸通過軸承簡支在帶軸擺動框架底部中央，其 中心線對準試樣球中心，該齒輪軸上同軸固定安裝一個圓錐齒輪B和一個圓錐齒輪C，在機 座上固定安裝一個圓錐齒輪A與所述圓錐齒輪B嚙合，在所述試樣球軸上固連一個圓錐齒輪 D與所述圓錐齒輪C嚙合。

本發明具有以下突出實質性特點和顯著的技術進步：

(1)能完全模擬點接觸旋轉擺動方式。

(2)被測試樣球和試樣塊是高副接觸的重載摩擦磨損。