[發明專利]一種實時動態觀測摩擦界面的端面扭動摩擦磨損試驗機及方法

有效

• 申請號: 201210448675.3
• 申請日: 2012-11-03
• 公開（公告）號: CN102944512A
• 公開（公告）日: 2013-02-27
• 發明（設計）人: 王世博;滕兵;潘力;李倩
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: G01N19/00
• 分類號: G01N19/00;G01N19/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種實時動態觀測摩擦界面的端面扭動摩擦磨損試驗機，其特征在于：包括壓力加載裝置，回轉平臺，摩擦界面觀測裝置，調節裝置；

所述的壓力加載裝置包括設在底座(1)上的杠桿支架(2)、以杠桿支架為支點的杠桿(3)、設于杠桿支點一側的砝碼(4)及砝碼盤(5)、連接于杠桿另一側的固定塊(8)；

所述的回轉平臺包括步進電機(23)、聯軸器(24)、蝸桿(25)和蝸輪(26)、安裝于電機軸尾端的連架(27)和軸編碼器(28)；

所述的摩擦界面觀測裝置包括固定在自由角度支架(20)的高速顯微攝像頭(9)和光源(10)、螺紋連接于固定塊(8)的豎直調節桿件(11)、桿件(11)上端安裝有壓力傳感器(12)和扭矩傳感器(13)、下夾具(14)、下試樣(15)，上試樣(16)安裝在固定于回轉平臺的上夾具(17)；底座(1)與上撐板(19)通過四根立柱(18)相連；

所述的調節裝置包括用于左右調節的雙頭螺柱(7)、上下豎直調節桿件(11)、可前后調節的有底座切槽(22)的杠桿支架(2)以及保證杠桿水平放置的水平尺(6)。

2.根據權利要求1所述的實時動態觀測摩擦界面的扭動摩擦磨損試驗機，其特征在于：所述的杠桿(3)與杠桿支架(2)之間安裝有減小摩擦，增加耐磨性的聚合物PTFE(21)。

3.根據權利要求1所述的實時動態觀測摩擦界面的扭動摩擦磨損試驗機，其特征在于：

所述的雙頭螺柱(7)、底座切槽(22)、豎直調節桿件(11)可對應地進行下試樣(15)的左右、前后、上下調整，實現對心位置的調節。

4.根據權利要求1所述的實時動態觀測摩擦界面的扭動摩擦磨損試驗機，其特征在于：所述的雙頭螺柱(7)可左右調節杠桿(3)，使試樣(15)至偏心位置，開展旋轉滑動摩擦磨損試驗。

5.根據權利要求1所述的實時動態觀測摩擦界面的扭動摩擦磨損試驗機，其特征在于：所述的回轉平臺內孔徑為Φ90mm，固定在自由角度支架(20)上的高速攝像頭(9)安裝空間大，且可通過內孔以微小視距觀測摩擦界面。

6.一種如權利要求1所述試驗機的實時動態觀測的端面扭動摩擦磨損試驗方法，其特征在于包括以下步驟：

a.將上透明盤、下銷試樣(16、15)分別螺絲緊固在上夾具(17)和下夾具(14)，上夾具(17)與高精密回轉平臺螺紋固定，并安裝好高速攝像機(9)，使之正對摩擦界面，調節好視距，開通光源，攝像頭對照亮的摩擦界面攝像；

b.調節雙頭螺柱(7)、底座切槽(22)、豎直調節桿件(11)使下試樣(15)的垂直中心線與高精密回轉平臺旋轉軸重合對心。也可使下試樣的垂直中心線與高精密回轉平臺旋轉軸偏心半徑R，進行旋轉滑動摩擦磨損實驗。通過壓力傳感器數據采集控制系統控制砝碼的加載，并調節水平尺(6)使上、下試樣(16、15)兩端面水平緊密接觸；

c.根據實驗要求對緊密接觸界面的下試樣(15)加減砝碼達設定值載荷P，壓力傳感器(12)實時將不同壓力的信號輸出，經USB數據采集卡連接電腦顯示壓力值P，同時通過數據采集控制系統設置步進電機(23)的轉速r和往復扭動次數n、往復扭動幅值θ；

d.啟動步進電機(23)由聯軸器(24)驅動蝸桿(25)轉動，渦輪(26)經250∶1的大減速比后旋轉并帶動固定在回轉平面的上夾具(17)，上透明盤(16)隨之扭動，在上、下試樣(16、15)的界面形成端面扭動摩擦磨損；

e.在上、下試樣(16、15)發生端面扭動摩擦的同時，設在下夾具(14)下方的扭矩傳感器(13)實時測出摩擦扭矩T_f，并送至USB數據采集卡，通過數據采集控制系統得出摩擦系數值f以及繪制在規定載荷和轉速下的摩擦扭矩-角位移曲線；高速攝像機實時動態觀測透明材料摩擦界面的磨損形貌和磨屑在界面上的運動，并保存動畫或圖片，從而表征端面扭動摩擦的動力學和磨損特性。