[發明專利]一種預修摩擦副的高速摩擦試驗機及其應用

有效

• 申請號: 201610077925.5
• 申請日: 2016-02-04
• 公開（公告）號: CN105547996B
• 公開（公告）日: 2019-01-01
• 發明（設計）人: 姜峰;張濤;言蘭;徐西鵬
• 申請（專利權）人: 華僑大學
• 主分類號: G01N19/02
• 分類號: G01N19/02
• 代理公司: 廈門市首創君合專利事務所有限公司 35204
• 代理人: 張松亭

本發明公開了一種預修摩擦副的高速摩擦試驗機及其應用，主要包括固定座，工作臺，電主軸，摩擦盤，X向進給裝置，Z向進給裝置，夾緊裝置，對磨工具，修盤裝置，測量系統，對刀儀等；通過修盤裝置對摩擦盤表面修盤后，電主軸帶動摩擦盤旋轉通過修盤裝置對摩擦盤表面修盤后，電主軸帶動摩擦盤旋轉，通過Z向進給裝置和X向進給裝置帶動對磨工具與摩擦盤接觸進行摩擦測試，測試過程中對磨工具與摩擦盤間壓力保持恒定，測量系統在此過程中采集數據。本發明可以有效提高高速摩擦測試的穩定性與準確性。

技術領域

本發明屬于摩擦學測試及精密與超精密加工領域，具體涉及一種預修摩擦副的高速摩擦試驗機及其應用。

背景技術

摩擦磨損發生在高速旋轉機械、材料切削加工、機構往復運動等場合，摩擦系數及磨損歷程對于零件材料的選擇、結構設計、冷卻潤滑方式的選擇等方面具有重要意義。其中高速摩擦磨損又有著和一般摩擦磨損不同的特征：①高速(線速度大于15m/s)產生的慣性力會影響潤滑油的附著能力，將潤滑油從摩擦區域擠出或甩出，造成摩擦系數的增大；②高速摩擦伴隨著實際接觸點的劇烈塑性變形，從而增加了接觸點處的材料流動，減小了剪切阻力，進而減小了摩擦系數；③高速摩擦中實際接觸點處的塑性變形導致了熱量的產生和溫度的上升，增加了摩擦副之間的化學親和作用，從而增加了摩擦系數。鑒于高速摩擦物理過程的復雜性，高速摩擦磨損已經成為當前學術界研究的熱點問題。

一般摩擦磨損的測試包括球盤、銷盤、盤盤、四球等各種摩擦方法及其相關摩擦磨損試驗機中，摩擦副在摩擦初期產生磨合作用，經過一段時間后摩擦狀態達到穩定，進入穩定磨損階段，此時儀器測量摩擦副的相對位移、摩擦力等物理量，計算出摩擦系數和磨損率。對于高速摩擦現有的試驗方法存在以下問題：①高速過程中摩擦副實現磨合過程的條件較為苛刻，甚至不會出現穩定磨損階段而直接到達嚴重磨損階段；②高速摩擦過程的對磨工具磨損嚴重，即使達到了穩定磨損階段，對磨工具的幾何形狀也已經發生了明顯的改變，影響了測試的精度和準確性；③高速摩擦中高速旋轉所產生的巨大慣性力嚴重影響了摩擦測試的精度。因為上述問題的限制，現有的商業摩擦磨損試驗機的最高轉速水平大概在5000rpm(直徑50mm的摩擦盤)，線速度約合7.87m/s，難以達到高速摩擦的測試要求。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足之處，提供了一種預修摩擦副的高速摩擦試驗機及其應用，旨在減少磨合過程，利用單點刀具對摩擦盤進行在線修盤，保證摩擦副的形狀精度和相對位置精度，同時通過動平衡增加摩擦過程的穩定性，力反饋裝置可保證摩擦測試過程中對磨工具與摩擦盤間的壓力恒定，從而實現高速摩擦測試。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案之一是：

一種預修摩擦副的摩擦試驗機，包括：

固定座；

水平布置的工作臺，固接在固定座頂部；

垂直布置的電主軸，固接在固定座，且電主軸向上穿出工作臺；

摩擦盤，固接在電主軸頂部且與電主軸同軸，通過電主軸帶動摩擦盤旋轉；

X向進給裝置，裝接在工作臺，且進給方向垂直于電主軸回轉軸線并沿摩擦盤徑向進給；

Z向進給裝置，裝接在X向進給裝置，且進給方向平行于電主軸回轉軸線；

夾緊裝置，可裝拆地裝接在Z向進給裝置；

與摩擦盤配合摩擦的對磨工具，裝接在夾緊裝置；

用于控制夾緊裝置沿Z向微動并保持對磨工具與摩擦盤間壓力恒定的力反饋裝置，裝接在夾緊裝置；

用于對摩擦盤表面進行修盤的修盤裝置，可裝拆地裝接在Z向進給裝置；

用于采集劃擦過程數據的測量系統，與對磨工具相連；