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专利名称：一种摇摆端面式摩擦磨损试验装置及方法
技术领域：
本发明涉及摩擦试验装置和摩擦试验方法，尤其涉及一种摇摆端面式摩擦磨损试验装置及方法。
背景技术：
由摩擦而导致实体的磨损是日常生活中多见的折旧原因之一。在各机械设备使用过程中，有些部位受到摇摆式运动的端面摩擦从而导致零件磨损，如挖掘机上的垫片与动臂斗杆的摩擦磨损，磨损量的增大，导致其间隙变大，对工件的使用寿命产生了一定的影响，因此对摇摆式端面摩擦磨损研究是十分必要的。目前，国内外端面摩擦的研究还仅仅是处于圆周滑动摩擦和滚动摩擦方面，而摇摆式端面摩擦也是一种广泛存在的摩擦形势，这就很有必要提供一种对摇摆式端面摩擦磨损测试的试验装置及试验方法。

发明内容
本发明的目的是解决现有技术仅仅研究圆周滑动摩擦和滚动摩擦却没有研究摇摆式端面摩擦磨损的不足，通过一种试验装置和方法，来测试摇摆式端面摩擦磨损。本发明公开一种摇摆端面式摩擦磨损试验装置，包括机座，其中
摇摆机构，设置在所述机座的顶板，所述摇摆机构一端连接一电机，所述电机用于驱动所述摇摆机构，另一端连接上试样盘，所述上试样盘用于安装上试样件并带动所述上试样摇摆；
下试样盘，安装在所述机座的中板上，所述下试样盘正对所述上试样盘的下方，所述下试样盘用于安装下试样件并传递压力；
液压油缸，由一液压泵带动，所述液压泵安装在所述机座的底盘上，所述液压油缸的输出端连接所述下试样盘，所述液压油缸用于给所述下试样件加载压力；
液压电机，安装在所述液压泵上，所述液压电机用于给所述液压泵提供动力。上述的试验装置，其中，所述摇摆机构包括
驱动盘，安装在所述机座的顶板的一端，所述驱动盘的转轴连接所述电机的输出轴； 曲柄，一端连接在所述驱动盘的外缘上，一端连接一齿条；
滑块支座，固定在所述机座的顶板的另一端，所述滑块支座上开有凹槽用于嵌套所述齿条；
滑块，套在所述滑块支座上，防止所述齿条脱离所述凹槽； 齿轮，连接所述上试样盘，所述齿轮与所述齿条啮合。上述的试验装置，其中，还包括
转速传感器，安装在所述驱动盘上，用于采集所述电机的转速和转数信号； 压力传感器，安装在所述液压油缸和所述下试样盘之间，用于采集所述下试样件受力信号；试样温度传感器，安装在所述上试样盘上方，用于采集所述上试样件的温度信号。 上述的试验装置，其中，所述下试样盘和所述液压油缸之间还安装有下轴和花键套，所述液压油缸的活塞端连接所述下轴底端，所述下轴顶端通过所述花键套与所述下试样盘固定连接。上述的试验装置，其中，所述上试样盘的顶端连接一上轴，所述上轴由所述齿轮带动，一连接套固定连接所述机座的顶板，所述连接套套在所述上轴外。根据本发明的另一个方面，还公开一种摇摆端面式摩擦磨损试验方法，其中，包括如下步骤
将上试样件通过固定在上试样盘底部，将下试样件摆放在下试样盘上； 调节曲柄偏离驱动盘中心的距离； 启动电机和液压电机； 读取传感器信息。上述的试验方法，其中，在执行将上试样件通过固定在上试样盘底部，将下试样件摆放在下试样盘上的步骤之后，还包括步骤在上试样件和下试样件之间添加润滑剂。本发明弥补了现有技术对摇摆式端面摩擦磨损试验装置和方法的空白，为研究摇摆式端面摩擦磨损的情况提供了可能。


通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明及其特征、夕卜形和优点将会变得更明显。在全部附图中相同的标记指示相同的部分。并未刻意按照比例绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。在附图中，为清楚明了，放大了部分部件。图1为摇摆式端面摩擦磨损试验机结构示意图； 图2为摇摆式端面摩擦磨损试验机结构俯视图3为摇摆式端面摩擦磨损试验机结构A-A向剖视图；以及图4为本发明的液压原理图。其中，各标号为1、机座，2、电机，3、驱动盘，4、角度调节块5、曲柄，6、滑块支座， 7、滑块，8、齿条，9、齿轮，10、上试样盘，11、下试样盘，12、液压电机，13、液压泵，14、液压油缸，15、下轴，16、上轴，17、连接套，18、花键套，19、压力传感器，20、转速传感器，21、温度传感器，41、蓄能器，42、油泵，43、电机，44、比例溢流阀，45、电磁换向阀，46、液控单向阀，47、 双单向节流阀，48、油缸49、压力表开关，410、压力表，411、回油滤，412、空气滤清器，413、液位计，414、油箱。
具体实施例方式以下结合附图及具体实施方式
对本发明进行进一步详细说明。此处所描述的具体实施方式
仅用于解释本发明，并不用于限定本发明的保护范围。首先，参考图1所示的摇摆式端面摩擦磨损试验机结构示意图，如图所示，一种摇摆端面式摩擦磨损试验装置，包括机座1，摇摆机构99，设置在所述机座1的顶板110，所述摇摆机构99 一端连接一电机2，所述电机2用于驱动所述摇摆机构，另一端连接上试样盘 10，所述上试样盘10用于安装上试样件(图1中未示出)并带动所述上试样摇摆；下试样盘11，安装在所述机座1的中板120上，所述下试样盘11正对所述上试样盘10的下方，所述下试样盘11用于安装下试样件(图1中未示出)并传递压力；液压油缸14，由一液压泵13 带动，所述液压泵13安装在所述机座1的底板130上，所述液压油缸14的输出端连接所述下试样盘11，所述液压油缸14用于给所述下试样件加载压力；液压电机12，安装在所述液压泵13上，液压电机12用于给所述液压泵13提供动力。再参考图2所示出的根据本发明的，一种摇摆式端面摩擦磨损试验机结构的俯视图，其中图2中具体示出了图1中的摇摆机构99中的具体部件，如图2所示，摇摆机构99 包括驱动盘3，安装在所述机座1的顶板110的一端，所述驱动盘3的转轴连接所述电机1 的输出轴，因此，在本实施例中，驱动盘3的转速和电机1的转速是相同的；曲柄5，一端连接在所述驱动盘3的外缘上，一端连接一齿条8 ；滑块支座6，固定在所述机座1的顶板110 的另一端，所述滑块支座6上开有凹槽(结合参考图3所示的滑块支座6的侧视图)用于嵌套所述齿条8 ；滑块7，套在所述滑块支座6上，防止所述齿条8脱离所述凹槽；齿轮9，连接所述上试样盘10，所述齿轮9与所述齿条8啮合。本领域技术人员理解，电机2转动后带动驱动盘3转动，曲柄5连接驱动盘3的一端的位置根据需要通过调节角度调节块4来调节偏离驱动盘圆心的距离，使得在驱动盘3 的转动过程中，曲柄5的另一端连接的齿条8在滑块支座6上的行程得到调整，从而改变齿轮9的摇摆角度，由此，实现了将圆周运动转化为摇摆运动。结合参考图1，图2和图3，在一个优选例中，转速传感器20安装在所述驱动盘3 上，用于采集所述电机的转速和转数信号；压力传感器19，安装在所述液压油缸14和所述下试样盘11之间，用于采集所述下试样件受力信号；试样温度传感器21，安装在所述上试样盘10上方，用于采集所述上试样件的温度信号。本发明的试验装置通过上述3个传感器来采集信息，以便于试验数据整理。结合参考图3，在一个优选例中，本发明的试验装置中，所述下试样盘11和所述液压油缸14之间还安装有下轴15和花键套18，所述液压油缸14的活塞端(图3中未标示)连接所述下轴15底端，所述下轴15顶端通过所述花键套18与所述下试样盘11固定连接。进一步地，所述上试样盘10的顶端连接一上轴16，所述上轴16由所述齿轮9带动，一连接套17固定连接所述机座1的顶板110，所述连接套17套在所述上轴16外。通过在连接套17和上轴16之间安装轴承，进一步保证本发明工作稳定。本发明的上试样盘10和下试样盘11均为可拆式连接所述上轴16或所述下轴15， 例如采用螺纹连接或销连接的方式，这样使得在有特殊需求是，可以根据试验的要求进行更换上试样盘10或下试样盘11。为了更好的方便理解本发明的液压传动部分，本说明书还示出图4，本发明的液压原理图。 其中，油箱414上设置有液位计413和空滤器412，油泵42从油箱414中抽油，所述油泵42由电机43驱动，所述油泵42输出端通过一比例溢流阀44回流，所述油泵42输出端还通过电磁换向阀45和双单向节流阀47连接油缸48输入端，所述油缸48输出端连接蓄能器41，所述油缸48输出端通过所述双单向节流阀47和所述电磁换向阀45连接到回油过滤器411，所述回油过滤器411输出端连接所述油箱414。结合参考图1，和图4，本领域技术人员理解，图4的原理图中，电机43表示图1中的液压电机12，类似地，油泵42表示液压泵13，油缸48表示液压油缸14。本领域技术人员可以结合现有技术和图4所示的原理图实现本发明的液压传动部分，在此不予赘述。更进一步地，以下结合图1至图3来说明本发明所公开的摇摆端面式摩擦磨损试验方法，首先，将上试样件通过固定在上试样盘10底部，将下试样件摆放在下试样盘11上， 其中，上试样件可以通过螺栓连接所述上试样盘10底部，下试验件选用一般的垫片即可； 然后调节曲柄5偏离驱动盘3中心的距离，这样可以增大或减小齿条8在滑块支座6上的行程，从而改变齿轮9的摇摆角度；接着启动电机2和液压电机12，这时，摇摆机构99在电机 2的带动下，使上试样盘10和上试样件做一定幅度的摇摆，下试样盘11在液压油缸14的压力作用下，将下试样件(例如垫片)顶在所述上试样件下，所述上试样件和所述下试样件之间的接触面就开始进行摇摆摩擦；最后读取传感器信息，记录试验数据即可完成整个过程。
在一个优选例中，在执行将上试样件通过固定在上试样盘10底部，将下试样件摆放在下试样盘11上的步骤之后，还包括步骤在上试样件和下试样件之间添加润滑剂，具体地，要根据试验要求来选择是否添加润滑剂或者添加的润滑剂的种类，为了进一步试验机械设备在实际工作状态中可能发生的摩擦，需要添加相应的磨粒。在又一个优选例中，设定转速阈值、转数阈值或温度阈值，当转速传感器20或试样温度传感器21采集的数据信号大于所述转速阈值、转数阈值或温度阈值时，终止试验。本领域技术人员应该理解，本领域技术人员结合现有技术以及上述实施例可以实现所述变化例，这样的变化例并不影响本发明的实质内容，在此不予赘述。以上对本发明的较佳实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，其中未尽详细描述的设备和结构应该理解为用本领域中的普通方式予以实施；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例，这并不影响本发明的实质内容。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。
权利要求
1.一种摇摆端面式摩擦磨损试验装置，包括机座，其特征在于摇摆机构，设置在所述机座的顶板，所述摇摆机构一端连接一电机，所述电机用于驱动所述摇摆机构，另一端连接上试样盘，所述上试样盘用于安装上试样件并带动所述上试样摇摆；下试样盘，安装在所述机座的中板上，所述下试样盘正对所述上试样盘的下方，所述下试样盘用于安装下试样件并传递压力；液压油缸，由一液压泵带动，所述液压泵安装在所述机座的底板上，所述液压油缸的输出端连接所述下试样盘，所述液压油缸用于给所述下试样件加载压力；液压电机，安装在所述液压泵上，所述液压电机用于给所述液压泵提供动力。
2.根据权利要求1所述的试验装置，其特征在于，所述摇摆机构包括驱动盘，安装在所述机座的顶板的一端，所述驱动盘的转轴连接所述电机的输出轴； 曲柄，一端连接在所述驱动盘的外缘上，一端连接一齿条；滑块支座，固定在所述机座的顶板的另一端，所述滑块支座上开有凹槽用于嵌套所述齿条；滑块，套在所述滑块支座上，防止所述齿条脱离所述凹槽； 齿轮，连接所述上试样盘，所述齿轮与所述齿条啮合。
3.根据权利要求2所述的试验装置，其特征在于，还包括转速传感器，安装在所述驱动盘上，用于采集所述电机的转速和转数信号； 压力传感器，安装在所述液压油缸和所述下试样盘之间，用于采集所述下试样件受力信号；试样温度传感器，安装在所述上试样盘上方，用于采集所述上试样件的温度信号。
4.根据权利要求3所述的试验装置，其特征在于，所述下试样盘和所述液压油缸之间还安装有下轴和花键套，所述液压油缸的活塞端连接所述下轴底端，所述下轴顶端通过所述花键套与所述下试样盘固定连接。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的试验装置，其特征在于，所述上试样盘的顶端连接一上轴，所述上轴由所述齿轮带动，一连接套固定连接所述机座的顶板，所述连接套套在所述上轴外。
6.一种摇摆端面式摩擦磨损试验方法，其特征在于，包括如下步骤将上试样件通过固定在上试样盘底部，将下试样件摆放在下试样盘上； 调节曲柄偏离驱动盘中心的距离； 启动电机和液压电机； 读取传感器信息。
7.根据权利要求6所述的试验方法，其特征在于，在执行将上试样件通过固定在上试样盘底部，将下试样件摆放在下试样盘上的步骤之后，还包括步骤在上试样件和下试样件之间添加润滑剂。
全文摘要
本发明公开了一种摇摆端面式摩擦磨损试验装置以及相应的试验方法，所述装置包括机座；摇摆机构，设置在所述机座的顶板，所述摇摆机构一端连接一电机，所述电机用于驱动所述摇摆机构，另一端连接上试样盘，所述上试样盘用于安装上试样件并带动所述上试样摇摆；下试样盘，安装在所述机座的中板上，所述下试样盘正对所述上试样盘的下方，所述下试样盘用于安装下试样件并传递压力；液压油缸，由一液压泵带动，所述液压泵安装在所述机座的底板上，所述液压油缸的输出端连接所述下试样盘，所述液压油缸用于给所述下试样件加载压力；液压电机，安装在所述液压泵上，所述液压电机用于给所述液压泵提供动力。
文档编号G01N3/56GK102323171SQ20111015864
公开日2012年1月18日 申请日期2011年6月14日 优先权日2011年6月14日
发明者喻江波, 官见忠, 易隆辉 申请人:三一重机有限公司