專利名稱：高頻往復(fù)式微動(dòng)摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高頻往復(fù)式摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)，是一種主要用于微動(dòng)磨損實(shí)驗(yàn)的高頻往復(fù)式微動(dòng)摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)。
背景技術(shù)：
磨損是材料破壞、失效的形式之一。在有振動(dòng)的機(jī)械中，螺紋聯(lián)接、花鍵聯(lián)接和過盈配合聯(lián)接等都容易發(fā)生微動(dòng)磨損，微動(dòng)磨損的機(jī)理是摩擦表面間的正向壓力使表面上的微凸體粘著。微動(dòng)磨損可致使材料破壞、失效。目前新材料、新工藝的研究，除傳統(tǒng)的力學(xué)、理化等指標(biāo)的測試考量外，摩擦磨損性能的測試已逐漸廣泛應(yīng)用。高頻往復(fù)式摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)是用于研究材料或表面涂層摩擦性能的實(shí)驗(yàn)儀器?，F(xiàn)有的摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)主要有液壓加載式摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)、砝碼加載式摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)等， 但上述的摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)其加載的方式均只適用于大載荷的加載，不能滿足于小載荷的加載要求，對于小載荷的加載，其精度差，適應(yīng)性差。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述缺陷，本發(fā)明提供了一種能適應(yīng)小載荷加載要求、試驗(yàn)精度高的摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)。本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的一種高頻往復(fù)式微動(dòng)摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)，包括往復(fù)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、試驗(yàn)力加載機(jī)構(gòu)、試樣裝夾機(jī)構(gòu)、信號(hào)采集處理系統(tǒng)及電氣控制系統(tǒng)，其特殊之處是，所述試驗(yàn)力加載機(jī)構(gòu)加載試驗(yàn)力的方式為磁力加載。本發(fā)明是通過磁力加載的方式將試驗(yàn)力加載到試樣上。由于磁力加載的加載力較小，因而可以保證有較高的測試精度。所述試驗(yàn)力加載機(jī)構(gòu)包括與升降機(jī)構(gòu)連接的施力座、與往復(fù)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)連接并設(shè)置在試樣上方的施力桿，所述施力座的下表面設(shè)置有上加載磁鐵，所述施力桿上對應(yīng)于所述施力座上的上加載磁鐵設(shè)有下加載磁鐵，上加載磁鐵和下加載磁鐵相對應(yīng)端的極性相同。 本發(fā)明通過升降機(jī)構(gòu)帶動(dòng)施力座上下移動(dòng)，當(dāng)升降機(jī)構(gòu)帶動(dòng)施力座向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，設(shè)置在施力座下表面上的上磁鐵與設(shè)置在施力桿上的下磁鐵同性相斥，從而形成壓力，通過施力桿施加到試樣上，形成摩擦面間的試驗(yàn)力。通過控制升降機(jī)構(gòu)可以控制試驗(yàn)力的施加和試驗(yàn)力的大小。本發(fā)明中與施力座連接的升降機(jī)構(gòu)可采用現(xiàn)有技術(shù)的任何結(jié)構(gòu)形式，但考慮到結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的簡單及可靠性，本發(fā)明所采用的結(jié)構(gòu)形式是所述的升降機(jī)構(gòu)包括與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)連接的滾珠絲杠，直線導(dǎo)軌，所述施力座滑動(dòng)設(shè)置在直線導(dǎo)軌上并與所述滾珠絲杠的絲母連接。本發(fā)明通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)滾珠絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)與絲母連接的施力座沿直線導(dǎo)軌上下移動(dòng)。為便于試驗(yàn)力的加載，所述施力桿上連接有保持架，所述下加載磁鐵設(shè)置在保持
3架上。由上加載磁鐵和下加載磁鐵產(chǎn)生的斥力通過保持架傳遞給施力桿并最終施加到試樣上，形成試驗(yàn)力。進(jìn)一步的方案是，所述施力桿上設(shè)有試驗(yàn)力傳感器，所述試樣裝夾機(jī)構(gòu)包括下試樣盒、上試樣夾頭、帶有加熱機(jī)構(gòu)的加熱座、固定座，所述加熱座設(shè)在所述下試樣盒下部并與所述固定座連接，所述固定座固定于機(jī)座上，所述上試樣夾頭對應(yīng)下試樣盒設(shè)置在所述施力桿的一端。為便于獲得摩擦力數(shù)據(jù)，在固定座的一側(cè)設(shè)有摩擦力傳感器。本發(fā)明的往復(fù)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)可采用現(xiàn)有技術(shù)的任何能產(chǎn)生往復(fù)運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)形式， 考慮到功耗及節(jié)能效果，本發(fā)明的往復(fù)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)采用的方案是所述往復(fù)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括高強(qiáng)永磁鐵、感應(yīng)線圈、平衡彈簧片、導(dǎo)向軸，所述導(dǎo)向軸的一端通過線圈架與所述的感應(yīng)線圈連接，其另一端與施力桿連接，所述平衡彈簧片與線圈架連接，所述的高強(qiáng)永磁鐵對應(yīng)所述的感應(yīng)線圈設(shè)置在殼體內(nèi)。該往復(fù)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)是利用電磁感應(yīng)原理產(chǎn)生周期變化的電磁力作為直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)的激振力，通過調(diào)節(jié)電磁線圈供電頻率即可達(dá)到調(diào)節(jié)激振頻率的目的， 而通過調(diào)節(jié)電流值可調(diào)節(jié)振動(dòng)副值大小，從而得到不同的位移。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明通過采用磁力加載的方式，實(shí)現(xiàn)了小載荷加載的要求，可以使試驗(yàn)機(jī)達(dá)到較高的試驗(yàn)精度；通過可靠的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使得試驗(yàn)力的施加更穩(wěn)定、 可靠，整個(gè)加載系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，運(yùn)行控制精度高；通過采用電磁感應(yīng)原理，構(gòu)建磁致驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，激振電流小，功耗低。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖1的左視示意圖；圖3是圖1中的下試樣裝夾裝置的放大示意圖；圖中，1、上基座，2、下基座，3、線圈架，4、感應(yīng)線圈，5、導(dǎo)向軸，6、高強(qiáng)永磁鐵，7、殼體，8、皮帶輪1，9、軸承，10、直線導(dǎo)軌，11、滾珠絲杠，12、施力座，13、上加載磁鐵，14、下加載磁鐵，15、保持架，16、施力桿，17、上試樣夾頭，18、下試樣裝夾裝置，19、摩擦力傳感器，20、 試驗(yàn)力傳感器，21、皮帶輪II，22、步進(jìn)電機(jī)，23、上試樣，24、下試樣，25、下試樣盒，26、加熱座，27、固定座，觀、彈性支撐，四、機(jī)座，30、平衡彈簧片。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖及非限定性的實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明實(shí)施例如附圖1-3所示，一種高頻往復(fù)式微動(dòng)摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)，包括往復(fù)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、試驗(yàn)力加載機(jī)構(gòu)、試樣裝夾機(jī)構(gòu)、信號(hào)采集處理系統(tǒng)及電氣控制系統(tǒng)。該試驗(yàn)機(jī)的機(jī)架包括上基座1和下基座2。試驗(yàn)力加載機(jī)構(gòu)包括與升降機(jī)構(gòu)連接的施力座12、與往復(fù)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)連接的施力桿 16。所述的升降機(jī)構(gòu)包括分別固定在上基座1上的滾珠絲杠11、直線導(dǎo)軌10、步進(jìn)電機(jī)22， 滾珠絲杠11的傳動(dòng)端和步進(jìn)電機(jī)22的輸出端分別安裝有同步皮帶輪I和同步皮帶輪II， 皮帶輪I和皮帶輪II通過同步齒形帶傳動(dòng)。施力座12與滾珠絲杠11的絲母連接并通過滑塊連接板滑動(dòng)設(shè)置在直線導(dǎo)軌10上。在施力座12的下表面設(shè)有上加載磁鐵13。施力桿 16水平設(shè)置，其上連接有保持架15，在保持架15上對應(yīng)施力座12上的上加載磁鐵13設(shè)有下加載磁鐵14，上加載磁鐵13和下加載磁鐵14相對應(yīng)端的極性相同。施力桿16上還設(shè)有試驗(yàn)力傳感器20。往復(fù)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括高強(qiáng)永磁鐵6、感應(yīng)線圈4、平衡彈簧片30、導(dǎo)向軸5，導(dǎo)向軸5 的一端通過線圈架3與感應(yīng)線圈4連接，其另一端與試驗(yàn)力加載機(jī)構(gòu)的施力桿16連接。高強(qiáng)永磁鐵6對應(yīng)感應(yīng)線圈4設(shè)置在殼體7內(nèi)。平衡彈簧片30與線圈架3連接，其作用是 在導(dǎo)向軸5移動(dòng)時(shí)保持線圈架3的平衡穩(wěn)定。試樣裝夾機(jī)構(gòu)設(shè)置在施力桿16的下方，其包括下試樣裝夾裝置18和上試樣裝夾裝置，下試樣裝夾裝置18包括下試樣盒25、帶有加熱機(jī)構(gòu)的加熱座26、固定座27，加熱座 26設(shè)在下試樣盒25下部并與固定座27連接，固定座27通過設(shè)置在下部的彈性支撐觀固定于機(jī)座四上。上試樣裝夾裝置為上試樣夾頭17，其對應(yīng)下試樣盒25設(shè)置在施力桿16的一端。下試樣M為光潔的平面，設(shè)置在下試樣盒25內(nèi)。上試樣23為鋼球，設(shè)置在上試樣夾頭17內(nèi)。下試樣盒25內(nèi)還設(shè)有溫度測量電阻，用于測量摩擦副表面溫度。在固定座27 的一側(cè)設(shè)有摩擦力傳感器19。往復(fù)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、試驗(yàn)力加載機(jī)構(gòu)分別與電氣控制系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)連接。本實(shí)施例中，往復(fù)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)利用電磁感應(yīng)原理產(chǎn)生周期變化的電磁力作為直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)的激振力，通過調(diào)節(jié)電磁線圈供電頻率即可達(dá)到調(diào)節(jié)激振頻率的目的，而通過調(diào)節(jié)電流值可調(diào)節(jié)振動(dòng)副值大小，從而得到不同的位移。試驗(yàn)力加載機(jī)構(gòu)由步進(jìn)電機(jī)22驅(qū)動(dòng)， 通過同步齒形皮帶、皮帶輪和滾珠絲杠11傳遞動(dòng)力，由直線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌導(dǎo)向，帶動(dòng)施力座12 上下運(yùn)動(dòng)，固定在施力座12下表面的上加載磁鐵13與施力桿端的下加載磁鐵14同性相斥，從而形成壓力，通過施力桿16施加到上試樣上，形成上下試樣摩擦面間的試驗(yàn)力。通過控制電機(jī)帶動(dòng)施力座的上下空間移動(dòng)，來控制試驗(yàn)力的施加和試驗(yàn)力的大小。本實(shí)施例的其他部分采用現(xiàn)有技術(shù)，在此不再贅述。上述實(shí)施例僅用于對本發(fā)明的說明，并非對其限制，本發(fā)明并不局限于上述的結(jié)構(gòu)形式，在此基礎(chǔ)上還可以有其他的結(jié)構(gòu)變化，例如本發(fā)明的往復(fù)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)也可以不采用上述的電磁驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)形式，其也可以采用現(xiàn)有技術(shù)的任何驅(qū)動(dòng)形式。再如本發(fā)明中的試驗(yàn)力加載機(jī)構(gòu)其加載磁力的具體機(jī)械結(jié)構(gòu)也并不局限于上述實(shí)施例所述的結(jié)構(gòu)，其還可以在本發(fā)明的磁力加載原理的基礎(chǔ)上作出其他的結(jié)構(gòu)變化。
權(quán)利要求
1.一種高頻往復(fù)式微動(dòng)摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)，包括往復(fù)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、試驗(yàn)力加載機(jī)構(gòu)、試樣裝夾機(jī)構(gòu)、信號(hào)采集處理系統(tǒng)及電氣控制系統(tǒng)，其特征是所述試驗(yàn)力加載機(jī)構(gòu)加載試驗(yàn)力的方式為磁力加載。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高頻往復(fù)式微動(dòng)摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)，其特征是所述試驗(yàn)力加載機(jī)構(gòu)包括與升降機(jī)構(gòu)連接的施力座(12)、與往復(fù)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)連接并設(shè)置在試樣上方的施力桿(16)，所述施力座(1 的下表面設(shè)置有上加載磁鐵(13)，所述施力桿(16)上對應(yīng)于所述施力座(1 上的上加載磁鐵(1 設(shè)有下加載磁鐵(14)，上加載磁鐵(1 和下加載磁鐵 (14)相對應(yīng)端的極性相同。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高頻往復(fù)式微動(dòng)摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)，其特征是所述的升降機(jī)構(gòu)包括與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)連接的滾珠絲杠(11)，直線導(dǎo)軌(10)，所述施力座(12)滑動(dòng)設(shè)置在所述直線導(dǎo)軌(10)上并與所述滾珠絲杠(11)的絲母連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的高頻往復(fù)式微動(dòng)摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)，其特征是所述施力桿(16)上連接有保持架(15)，所述下加載磁鐵(14)設(shè)置在保持架(1 上。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高頻往復(fù)式微動(dòng)摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)，其特征是所述施力桿 (16)上設(shè)有試驗(yàn)力傳感器(20)，所述試樣裝夾機(jī)構(gòu)包括下試樣盒(25)、上試樣夾頭(17)、 帶有加熱機(jī)構(gòu)的加熱座(26)、固定座(27)，所述加熱座06)設(shè)在所述下試樣盒0 下部并與所述固定座(XT)連接，所述固定座(XT)固定于機(jī)座09)上，所述上試樣夾頭(17)對應(yīng)下試樣盒0 設(shè)置在所述施力桿(16)的一端。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的高頻往復(fù)式微動(dòng)摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)，其特征是在固定座(XT) 的一側(cè)設(shè)有摩擦力傳感器(19)。
7.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的高頻往復(fù)式微動(dòng)摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)，其特征是所述往復(fù)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括高強(qiáng)永磁鐵(6)、感應(yīng)線圈(4)、平衡彈簧片(30)、導(dǎo)向軸(5)，所述導(dǎo)向軸(5) 的一端通過線圈架C3)與所述的感應(yīng)線圈(4)連接，其另一端與施力桿(16)連接，所述平衡彈簧片(30)與線圈架C3)連接，所述的高強(qiáng)永磁鐵(6)對應(yīng)所述的感應(yīng)線圈(4)設(shè)置在殼體(7)內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高頻往復(fù)式微動(dòng)摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)，是一種主要用于微動(dòng)磨損實(shí)驗(yàn)的高頻往復(fù)式微動(dòng)摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)。其包括往復(fù)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、試驗(yàn)力加載機(jī)構(gòu)、試樣裝夾機(jī)構(gòu)、信號(hào)采集處理系統(tǒng)及電氣控制系統(tǒng)，其特征是所述試驗(yàn)力加載機(jī)構(gòu)加載試驗(yàn)力的方式為磁力加載。本發(fā)明通過采用磁力加載的方式，實(shí)現(xiàn)了小載荷加載的要求，可以使試驗(yàn)機(jī)達(dá)到較高的試驗(yàn)精度。
文檔編號(hào)G01N3/02GK102435520SQ20111034721
公開日2012年5月2日 申請日期2011年11月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月7日
發(fā)明者程俊, 肖華 申請人:濟(jì)南益華摩擦學(xué)測試技術(shù)有限公司