本發(fā)明涉及摩擦試驗設備，更具體的說是涉及一種控制閥密封副局部摩擦模擬試驗機。

背景技術：

1、在機器或儀器運行中，相互接觸的零件之間的摩擦磨損現象是不可避免的。而不必要的摩擦磨損會造成材料變形，影響材料的使用壽命。根據不同的工況來分，摩擦磨損試驗機分為通用摩擦磨損試驗機和特種摩擦磨損試驗機，通用的摩擦磨損試驗機有多功能摩擦磨損試驗機、四球型摩擦磨損試驗機、銷盤摩擦磨損試驗機、往復式摩擦磨損試驗機、環(huán)塊摩擦磨損試驗機等。其中，四球型摩擦磨損試驗機主要是用來檢測潤滑油的質量，往復式摩擦磨損試驗機主要是用來測量作往復運動的材料的摩擦磨損性能，環(huán)塊摩擦磨損試驗機主要是用來測量材料的摩擦性能和潤滑油的性能。

2、目前針對球閥研究主要體現在閥芯、閥座、閥桿的固定型式及間隙設定和材料組配方面。目前閥芯的固定型式有軸瓦式、副主軸和浮動式三種結構，閥座有彈簧預緊式和被動壓緊式，相應的軸主要分雙向固定式和單向固定式。高溫間隙設定與零件組配和實際使用溫度直接相關，對于溫度大于300℃，壓力大于10mpa的球閥，其閥體采用耐高溫不銹鋼，閥內件采用高鎳基材料并進行表面硬化處理。從使用情況來看，溫度大于300℃，壓力大于10mpa的球閥在使用動作次數超過50次后泄漏量超過標準要求，其主要失效形式為密封副沖蝕和摩擦磨損。目前外蝶閥主要以三偏心蝶閥為主要代表，密封形式為強制密封，三偏心復雜的密封曲面是高溫高壓蝶閥密封困難的主要原因，在高溫和高壓作用下，復雜曲面的變形導致密封副面-面完全吻合困難，應力分布不均勻，摩擦磨損和泄漏隨之產生。

3、針對上述控制閥密封副局部摩擦磨損問題，現有的摩擦磨損試驗機并不能達到模擬測量的目的。

4、例如，在發(fā)明專利cn108037069a中，在試驗臺的臺面上設有用于進行摩擦試驗的摩擦盤和摩擦銷，摩擦盤通過設置在試驗臺內的驅動裝置驅動旋轉，摩擦銷連接在一個固定于試驗臺上并用于調整摩擦銷與摩擦盤之間的壓力及位置的調整裝置上，但是一方面，現有的試驗臺缺少快速更改模塊，無法從旋轉式摩擦儀轉換為線性往復式摩擦儀，不易轉換并解鎖新的測試功能，從而無法模擬控制閥密封副的真實運動軌跡；另一方面，上下試樣不能進行快速更換，無法滿足多組試樣對照試驗的要求，此外，現有的試驗臺只能在摩擦前期和后期對試樣的摩擦情況進行觀測，缺少對試樣在摩擦全過程中的原位觀測，導致無法分析不同加工工藝、不同的摩擦形態(tài)、不同的材料，不同表面材料的硬化方式對密封副全過程摩擦磨損情況的影響。

5、又如，在實用新型專利cn212255026u中，考慮到一級砝碼托盤能夠放置的砝碼有限，導致其試驗范圍有限，為此，在固定架的一側設置有杠桿架，杠桿架就是一個方形的立桿，在立桿的頂部開槽形成u字形設置，然后在軸接連接有杠桿，杠桿遠離杠桿架的一端設置有二級砝碼托盤，杠桿設置在一級砝碼托盤的上方，在二級砝碼托盤的中部設置有砝碼防脫桿，二級砝碼托盤通過砝碼防脫桿固定在杠桿的一端，這樣，通過二級砝碼托盤的設置，利用杠桿原理，使二級砝碼托盤上產生的砝碼產生的壓力傳遞給試驗軸，進而達到二級加壓的目的，但是一方面，施加在上試樣與下試樣之間的載荷無法調節(jié)；另一方面，現有的載荷僅能沿90度方向的加載，不能通過改變施加載荷的方向，導致施加在球閥與蝶閥密封副上的測試載荷有限。

6、因此，提供一種控制閥密封副局部摩擦模擬試驗機是本領域技術人員亟需解決的問題。

7、發(fā)明

8、有鑒于此，本發(fā)明提供了一種控制閥密封副局部摩擦模擬試驗機，能夠模擬控制閥密封副的真實運動軌跡，獲得準確的測試數據。

9、為了實現上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案：

10、一種控制閥密封副局部摩擦模擬試驗機，包括箱體、主動傳動系統(tǒng)、安裝軸、下試件旋轉摩擦快換組件或下試件線性往復運動快換組件、支撐架、加載組件、原位觀測系統(tǒng)和數據采控系統(tǒng)，所述主動傳動系統(tǒng)安裝在所述箱體內部；所述安裝軸位于所述箱體上方，所述安裝軸通過聯(lián)軸器與所述主動傳動系統(tǒng)連接；所述下試件旋轉摩擦快換組件或所述下試件線性往復運動快換組件安裝在所述安裝軸上；所述支撐架安裝在所述箱體頂部；所述加載組件貫穿安裝在所述支撐架上且與其下方的所述下試件旋轉摩擦快換組件或所述下試件線性往復運動快換組件位置相對應；所述原位觀測系統(tǒng)安裝在所述支撐架側面且對準所述加載組件底部；所述原位觀測系統(tǒng)和所述加載組件分別與所述數據采控系統(tǒng)電性連接。

11、進一步的，所述下試件線性往復運動快換組件包括多個往復摩擦平臺支架、平臺框架、兩個滑軌、兩個滑塊、移動平臺、兩個齒條和半齒輪，多個所述往復摩擦平臺支架豎直安裝在所述箱體頂部；所述平臺框架安裝在多個所述往復摩擦平臺支架上；兩個所述滑軌相對應安裝在所述平臺框架的兩側面；兩個所述滑塊嵌合安裝在兩個所述滑軌上；所述移動平臺固定在兩個所述滑塊上；兩個所述齒條相對應固定在所述移動平臺的內部兩側；所述半齒輪安裝在所述安裝軸上且交替與兩個所述齒條嚙合連接。

12、進一步的，所述下試件旋轉摩擦快換組件包括下試件托盤和下試件壓盤，所述下試件托盤安裝在所述安裝軸上；所述下試件托盤具有承載下試件的凹槽；所述下試件壓盤通過螺栓與所述下試件托盤連接并壓合在下試件上。

13、進一步的，所述加載組件包括液壓缸和滾珠球鉸塊，所述液壓缸豎直貫穿安裝在所述支撐架上；所述滾珠球鉸塊通過轉換接頭與所述液壓缸的伸縮桿連接；所述滾珠球鉸塊底部具有固定上試件的卡槽；所述液壓缸與所述數據采控系統(tǒng)電性連接。

14、進一步的，還包括角度尺和卡環(huán)，所述角度尺固定在所述支撐架的頂部，所述角度尺具有弧形槽；所述卡環(huán)套合固定在所述液壓缸的缸體上；所述支撐架頂部具有平移孔，所述液壓缸的缸體貫穿所述平移孔；所述卡環(huán)通過連接桿與所述弧形槽滑動連接。

15、進一步的，所述主動傳動系統(tǒng)包括伺服電機、第一錐齒輪、第二錐齒輪、第一軸、第二軸、主動輪、從動輪和同步帶，所述第一錐齒輪安裝在所述伺服電機的輸出軸上；所述第一軸通過軸承座豎直安裝在所述箱體內；所述第二錐齒輪安裝在所述第一軸上且與所述第一錐齒輪嚙合連接；所述第二軸通過軸承座豎直安裝在所述箱體內且與所述第一軸平行分布，所述第二軸頂端通過所述聯(lián)軸器與所述安裝軸連接；所述主動輪安裝在所述第一軸上，所述從動輪安裝在所述第二軸上，所述主動輪與所述從動輪通過所述同步帶傳動連接。

16、進一步的，所述下試件為透明材質，且呈半環(huán)形或凸臺形。

17、進一步的，所述原位觀測系統(tǒng)包括3d激光輪廓測量儀和高速工業(yè)相機，所述3d激光輪廓測量儀和所述高速工業(yè)相機分別通過所述數據采控系統(tǒng)與計算機電性連接。

18、由此可知，本發(fā)明提供了一種控制閥密封副局部摩擦模擬試驗機，與現有技術相較而言，本發(fā)明產生如下有益效果：

19、1)本發(fā)明包含有下試件旋轉摩擦快換組件和下試件線性往復運動快換組件，且均可快速更換，可以將旋轉運動轉換為精確的線性往復摩擦運動，其中，旋轉運動模擬了球閥密封面的摩擦情況，而線性往復摩擦則模擬了蝶閥密封面的摩擦，從而滿足了控制閥密封副的真實運動軌跡，易于安裝，方便更換；

20、2)支撐架能夠滿足液壓缸的轉動和平行移動，并保證結構穩(wěn)固性，其中液壓缸在連接桿與弧形槽配合下可根據角度尺標識角度進行轉動，實現對轉動角度的精準控制；

21、3)本發(fā)明液壓缸和滾珠球鉸塊組合，一方面，液壓缸可為上下試樣提供輕載和重載多種載荷大小，另一方面，通過滾珠球鉸塊的轉動，帶動其上方的液壓缸轉動或平行移動，但始終可以保證上試樣與下試樣始終為法向接觸，從而實現多角度施加載荷，以模擬控制閥密封副的真實運動軌跡。

22、4)將3d激光輪廓測量儀和高速工業(yè)相機對準上試樣，當上試樣旋轉或往復摩擦至下試件，3d激光輪廓測量儀和高速工業(yè)相機開始采集樣摩擦前中后期的試樣表面高度信息，建立試樣三維形貌還試樣表面的真實磨損情況，實時生成高密度的點云數據，準確記錄試樣每個點位的信息，實現對摩擦試樣的全過程原位觀測。

技術實現思路