[發明專利]一種端面摩擦磨損試驗機及其試驗方法

在審

• 申請號: 202010989455.6
• 申請日: 2020-09-18
• 公開（公告）號: CN112067487A
• 公開（公告）日: 2020-12-11
• 發明（設計）人: 蔣秀凡;俞登勇;馬永真;趙鴻飛
• 申請（專利權）人: 合肥鼎聚精密制造有限責任公司
• 主分類號: G01N3/56
• 分類號: G01N3/56;G01N19/02;G01N3/04
• 代理公司: 合肥天明專利事務所(普通合伙) 34115
• 代理人: 汪貴艷

1.一種端面摩擦磨損試驗機，包括機架組件、測試組件與負荷加載組件；所述測試組件包括第一驅動裝置(2)、主軸(8)、夾具底座(35)；其特征在于，

所述第一驅動裝置(2)固定在機架組件上并與主軸(8)傳動連接，所述主軸(8)繞其自身軸線旋轉固定在機架組件上，且主軸(8)底部固定有上試樣(12)，所述夾具底座(35)上端內部固定有下試樣(37)，所述上試樣(12)相對下試樣(37)旋轉并構成摩擦副；所述夾具底座(35)外側表面連接固定鋼絲繩(38)的一端，鋼絲繩(38)的另一端與固定在機架組件上的懸臂測力傳感器(39)連接，所述懸臂測力傳感器(39)連接計算機；

所述負荷加載組件包括第二驅動裝置(16)、升降裝置(17)與加載軸(27)；

所述第二驅動裝置(16)及升降裝置(17)均固定在機架組件上，第二驅動裝置(16)與升降裝置(17)傳動連接，所述升降裝置(17)的升降端與加載軸(27)底端之間連接有彈簧加載裝置與負荷力傳感器(24)，所述負荷力傳感器(24)連接所述計算機；所述加載軸(27)與所述主軸(8)同軸，其頂端通過軸承單元抵壓所述夾具底座(35)底端。

2.根據權利要求1所述的一種端面摩擦磨損試驗機，其特征在于，所述彈簧加載裝置包括從下到上同軸心依次設置的彈簧下壓板(19)、彈簧、彈簧上壓板(22)、加載觸頭(25)與加載墊塊(26)，所述加載觸頭(25)上端抵壓加載墊塊(26)到所述加載軸(27)底端的內孔中；所述負荷力傳感器(24)上端與加載觸頭(25)連接固定，底端固定在傳感器固定塊(23)上，傳感器固定塊(23)固定在彈簧上壓板(22)上。

3.根據權利要求2所述的一種端面摩擦磨損試驗機，其特征在于，所述加載觸頭(25)抵壓加載墊塊(26)的面為弧面。

4.根據權利要求2所述的一種端面摩擦磨損試驗機，其特征在于，所述彈簧包括內外套設的第一彈簧(21)與第二彈簧(20)，其中第二彈簧(20)的內徑大于第一彈簧(21)的外徑。

5.根據權利要求1所述的一種端面摩擦磨損試驗機，其特征在于，所述軸承單元包括加載軸承套(33)，所述加載軸承套(33)的內孔與加載軸(27)上端之間從上到下依次同軸連接有推力關節軸承(34)、第二深溝球軸承(32)與推力球軸承(31)，所述推力關節軸承(34)上端頂壓所述夾具底座(35)底部。

6.根據權利要5所述的一種端面摩擦磨損試驗機，其特征在于，所述加載軸(27)外側套設有加載導套(28)，并通過加載導套(28)固定在機架組件上，所述加載軸(27)外壁與加載導套(28)內孔之間同軸連接有加載襯套(29)及油氈(30)。

7.根據權利要求1所述的一種端面摩擦磨損試驗機，其特征在于，所述主軸(8)通過主軸箱固定在機架組件上，主軸(8)外壁上側與主軸箱內孔之間同軸連接有第一深溝球軸承(9)，其外壁下側與主軸箱內孔之間同軸連接有圓錐滾子軸承(10)以及圓柱滾子軸承(11)。

8.根據權利要求1所述的一種端面摩擦磨損試驗機，其特征在于，所述主軸(8)的底部外壁及底端端面上分別設有固定所述上試樣(12)的徑向銷釘與軸向銷釘。

9.一種如權利要求1-8任一所述的端面摩擦磨損試驗機的試驗方法，其特征在于，包括試驗步驟：

步驟1：獲取下試樣(37)與上試樣(12)的參數數據及表面溫度；

步驟2：在主軸(8)的底部通過銷釘固定上試樣(12)，在夾具底座(35)上端內部固定下試樣(37)，使下試樣(37)的豎直中心軸線與夾具底座(35)的中心軸線、加載軸(27)的中心軸線保持重合；

步驟3：判斷試驗條件：如果為干摩擦條件測試，轉為步驟5；如果為油潤滑條件測試，轉為步驟4；

步驟4：在夾具底座(35)上端內部注入潤滑油，使油液完全覆蓋在上試樣(12)與下試樣(37)接觸的表面；

步驟5：通過計算機設定第一驅動裝置(2)與第二驅動裝置(16)的作業時間、作業時間閾值、主軸(8)的旋轉線速度以及上試樣(12)與下試樣(37)的表面溫度閾值；

步驟6：啟動第一驅動裝置(2)與第二驅動裝置(16)，計算機控制第二驅動裝置(16)的傳動速度，使升降裝置(17)逐級增加頂壓夾具底座(35)的正壓力；

步驟7：計算機實時獲取懸臂測力傳感器(39)檢測的鋼絲繩(38)被拉動的力、負荷力傳感器(24)檢測的升降裝置(17)頂壓彈簧加載裝置的力以及溫度傳感器檢測的上試樣(12)與下試樣(37)之間的表面溫度，并實時計算獲取摩擦力矩與摩擦系數，計算公式為：

μ＝3M/(2π*σ*(R³-r³))＝3F*L*(R²-r²)/(2*P*(R³-r³))

其中，M為摩擦力矩，N*m；F為懸臂測力傳感器檢測值，N；L為夾具底座的軸向移動間距，L＝0.0435m；σ為上試樣、下試樣接觸面單位面積的壓力，σ＝P/π*(R²-r²)，N/m²；P為負荷力傳感器檢測的軸向負荷值，N；R為上試樣外徑，m；r為上試樣內徑，m；μ為摩擦系數；

步驟8：上試樣(12)與下試樣(37)的表面溫度達到設定的閾值，或者，第一驅動裝置(2)與第二驅動裝置(16)的作業時間達到設定的閾值，第一驅動裝置(2)與第二驅動裝置(16)停止作業，試驗結束。