专利名称：滚动与摩擦复合试验机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种可变速的滚动与摩擦复合试验机，是一种通过变频器驱动电机调速，带动大转轮与摩擦件和滚动件接触，在做滚动件寿命试验的同时，又可做摩擦件寿命试验，具有复合试验功能的恒负载试验装置。
背景技术：
滚动件与摩擦件是机械运转中经常使用的部件。由于它们是易损件，其寿命是一个十分重要的指标。通常这些运动件是在实际使用中考察寿命。但有时为了验证试制产品的寿命或在批产之前测定摩擦件或滚动件的寿命，需在特定的试验装置上，进行环境应力试验，考察其运行性能和寿命。
通常滚动件试验时，由对偶件驱动滚动件，滚动件转动过程中的加载一般是通过预调滚动件支承弹簧的压缩对滚动件加径向压力。使用弹簧压缩加载时，由于滚动件在试验中总有一定的磨损，因此弹簧的压缩行程会随磨损量的产生而发生变化，因而弹簧给滚动件的压力也在变化，这种装置的明显缺点是，在试验过程中必须随时调整，否则很难实现恒负载试验。滚动件加压的另一种方法是，滚动件的支承与一个短行程液压柱塞的油缸连接，由液压系统驱动柱塞实现对滚动件的加压。液压加载系统尽管可以实现自动补偿载荷，但液压加载系统成本高，能耗大，液压系统有油污染，而且只有采用高精度的力或位移补偿系统，不断跟踪压力变化，才能实现试验过程中的稳定负载。
摩擦件做对偶摩擦试验时，一般的试验装置适用的试件小，在使用弹簧、液压加载时，也同样具有上述的缺点。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种新型可变速的滚动与摩擦复合试验机，可分别或同时进行滚动件的寿命试验及摩擦件的耐磨性能试验，能实现试验中的恒负载，且能耗低，适用面宽。
为实现这样的目的，本发明的滚动与摩擦复合试验机包括驱动电机、大转轮、控制箱以及摩擦件加载装置和滚动件加载装置。在试验机的支座上装有大转轮，驱动电机通过联轴节与减速箱、大转轮同轴线相连，并由控制箱中的变频器进行调速，大转轮底座两边固定两个加载装置支座，可分别安装一套摩擦件加载装置和滚动件加载装置，也可同时安装两套的摩擦件或两套的滚动件加载装置进行试验。摩擦件加载装置采用杠杆系统，将砝码的重力变成摩擦件的正压力。滚动件加载装置也采用杠杆—砝码系统。
大转轮支座、滚动件和摩擦件加载装置支座固定在试验机的底座上，大转轮转轴的两端由滚动轴承支承，滚动轴承支座与大转轮支座连接，电机启动后大转轮成为主动轮。大转轮的线速度通过变频器对电机调速来实现。
摩擦件的加载是通过杠杆砝码系统来实现恒负载试验。摩擦件如棒状、片状试件可由钳状夹具夹持，根据试件的大小，夹具中的一套可调节的锁定装置将试件锁定在夹具中，加载系统也是由杠杆—砝码系统组成。砝码的重量通过钢丝绳经导向轮将拉点固定在杠杆的尾端，通过杠杆的支点支承，将垂直负载转换成被试摩擦件的正压力，负载的大小可由砝码的多少和砝码的悬挂点来调节。
滚动件的加载装置也是通过杠杆砝码系统来实现恒负载试验。加载时，在杠杆的悬挂点(根据需要悬挂点可以在杠杆上移动)加法码，由于支点的作用，实现对滚动件施加压力。
本试验机既可做滚动件寿命试验，又可做摩擦件寿命试验，是一种具有复合试验功能的试验装置。本发明的加载装置是一个恒负载系统，不论是对滚动件还是摩擦件，均可实现在试验过程中的恒载荷特性，其结构简单，负载稳定。
本发明的滚动与摩擦复合试验机通过变频器驱动电机带动大转轮，大转轮的顶面，与滚动件的表面贴合，大转轮转动时，由顶面与滚动件的正压力所产生的摩擦力带动滚动件相对转动，实现滚动件的寿命试验。大转轮轮缘侧面与摩擦件贴合，转轮旋转时，摩擦件静止，从而实现对偶摩擦，进行摩擦件的耐磨性能试验。
本发明的滚动件加载装置采用杠杆—砝码系统，砝码可以精确标定，滚动件的压力可通过杠杆比(即改变砝码在杠杆上的吊点)及砝码多少进行调节，滚动件的磨损，几乎不影响滚动件的压力，因此可实现试验中的恒负载。
本发明中摩擦件的加载是通过杠杆—钢绳—砝码系统来实现恒负载试验。摩擦件，如棒状、片状试件由钳状夹具夹持，根据试件的大小，夹具中的一套可调节的锁定装置将试件锁定在夹具中。加载系统中砝码的重量通过杠杆原理将垂直负载转换成摩擦件的正压力，负载的大小可由砝码的多少和砝码的悬挂点来调节。与传统的对偶摩擦方法相比，试件的适用面宽，调速范围大，负载稳定。
本发明中还设置了多套安全保护设施，当试件由于脱落、断裂、磨损过渡等问题出现时，可有效地保护大直径转轮不受损。如滚动件的加载杠杆下设置了保护装置的微动开关，当杠杆出现大位移时触动微动开关，从而切断电机的控制回路，使电机停止运转。当杠杆的位移接近微动开关的极限行程时，杠杆将触及机械挡块，保护微动开关以及转轮的顶面不受损。摩擦件的加载杠杆系统在杠杆的侧面也设置了类似的电器和机械的保护装置。
本发明的试验机具有复合试验功能，可同时进行两对摩擦件或两个滚动件试验，也可对一个滚轮和一对摩擦件同时进行试验。不论是对滚动件还是摩擦件，均可实现在试验过程中的恒载荷特性，总体结构简单紧凑，能耗低。
图1为本发明的整体结构示意图。
图2为图1所示结构的侧视图。
图1、图2中，1为摩擦件加载装置，2为大转轮，3为滚动件加载装置，4为电机，5为减速箱，6为联轴节，7为控制箱，8为底座，9为大转轮支座，10为砝码，11为滚动件加载装置支座，12为摩擦件加载装置支座。
图3为本发明滚动件加载装置结构示意图。
图3中，2为大转轮，8为底座，10为砝码，11为滚动件加载装置支座，13为杠杆支点，14为杠杆，15为砝码悬挂点，16为电气和机械的保护装置，17为被试滚动件。
图4为本发明摩擦件加载装置结构正视图。
图4中，10为砝码，24为导向轮，25为杠杆上的钢丝绳悬挂点，26为钢丝绳，27为砝码悬挂吊点，12为摩擦件加载装置支座。
图5为本发明摩擦件加载装置结构俯视图。
图5中，2为大转轮，10为砝码，18、19为被试摩擦件，20为摩擦件夹具，21为加载杠杆支点，22为杠杆，23为电气和机械保护装置，24为导向轮，25为杠杆上的钢丝绳悬挂点，26为钢丝绳。
具体实施例方式以下结合附图对本发明的技术方案作进一步描述。
本发明技术方案的实现见图1、图2所示的结构示意图。本发明的复合试验机包括驱动电机4、大转轮2、控制箱7以及摩擦件加载装置1和滚动件加载装置3。在大转轮支座9上装有大转轮2，驱动电机4通过联轴节6与减速箱5、大转轮2同轴线相连，并由控制箱7中的变频器进行调速。大转轮转轴的两端由滚动轴承支承，滚动轴承支座与大转轮支座9连接，驱动电机4启动后大转轮2成为主动轮。大转轮底座8两边固定滚动件加载装置支座11和摩擦件加载装置支座12，分别安装一套滚动件加载装置3和摩擦件加载装置1，也可同时安装两套的摩擦件加载装置或两套的滚动件加载装置进行试验。
滚动件加载装置3通过杠杆砝码系统来实现恒负载试验，如图3所示。加载时，在加载杠杆14的砝码悬挂点15处加法码10，由于杠杆支点13的作用，实现对滚动件施加压力。根据需要砝码悬挂点15可以在杠杆14上移动，这样可以对滚动件施加不同的压力。16是电气和机械的保护装置，装在加载杠杆14的下边，电气保护装置是一个微动的行程开关，机械保护装置是设在支座11上的一个可调的支承螺栓作为机械止挡，一旦滚动件磨损严重、表面有剥落、支承轴变形或断裂，杠杆出现大位移时首先触动电气保护装置，电气开关将切断驱动电机的控制回路，使电机停止运转，当杠杆向下的行程接近开关的极限行程时，机械止挡装置将杠杆顶住，保护行程开关，同时使滚动件不再受力，保护大转轮2不受损。试验之前，先把砝码10卸下，将被试的滚动件17安装固定在加载杠杆14的端点，然后根据试验负载压力的大小，经计算，在杠杆的尾部确定砝码悬挂点15的位置，再加砝码10。
摩擦件加载装置1是由两个对称的杠杆—钢丝绳—砝码系统组成，其结构如图4、图5所示。摩擦件的加载也通过杠杆砝码系统来实现恒负载试验。被试摩擦件18、19可以是棒状、片状试件，由加载杠杆22端部的专用钳状夹具20夹持。根据试件的大小，夹具中可调节的锁定装置将试件锁定在夹具中。砝码10的重量通过钢丝绳26经导向轮24将拉点固定在杠杆的尾端，通过加载杠杆22的支点支承，将垂直负载转换成被试摩擦件的正压力，负载的大小可由砝码的多少和砝码的悬挂点来调节。
大转轮2旋转时，被试摩擦件18、19与加载杠杆22固定不动，被试摩擦件与大转轮2的侧面作对偶摩擦。一旦被试摩擦件的磨损量超过设定值时，加载杠杆22将触动电气和机械保护装置23的电气开关，并将切断驱动电机的控制回路，使电机停止运转，同时杠杆由机械止挡装置顶住，从而保护大转轮2的侧面不与摩擦件的支撑夹具20直接接触。
试验需要时，可将滚动件加载装置卸下，换上摩擦件加载装置，此时可同时试验两组(四个)摩擦件；同样地，可将摩擦件加载装置卸下，换上滚动件加载装置，此时可同时进行两个滚动件的试验。
权利要求
1.一种滚动与摩擦复合试验机，包括驱动电机(4)、大转轮(2)、控制箱(7)，其特征在于还包括摩擦件加载装置(1)和/或滚动件加载装置(3)，在大转轮支座(9)上装有大转轮(2)，驱动电机(4)通过联轴节(6)与减速箱(5)、大转轮(2)同轴线相连，并由控制箱(7)中的变频器进行调速，大转轮底座(8)两边固定两个加载装置支座(11，12)，分别安装一套滚动件加载装置(3)或摩擦件加载装置(1)。
2.如权利要求1的滚动与摩擦复合试验机，其特征在于所述的滚动件加载装置(3)通过杠杆砝码系统来实现恒负载试验，加载杠杆(14)通过可在其上移动的砝码悬挂点(15)处加法码(10)，在加载杠杆支点(13)的支撑下，对滚动件施加压力，加载杠杆(14)下设置电气和机械保护装置(16)。
3.如权利要求1的滚动与摩擦复合试验机，其特征在于所述的摩擦件加载装置(1)由两个对称的杠杆—钢丝绳—砝码系统组成，被试摩擦件(18、19)由加载杠杆(22)端部的钳状夹具(20)夹持，砝码(10)的重量通过钢丝绳(26)经导向轮(24)将拉点固定在加载杠杆(22)的尾端，通过加载杠杆支点(21)的支承，将垂直负载转换成被试摩擦件的正压力，负载的大小由砝码(10)及砝码悬挂点(27)调节，摩擦件加载杠杆(22)侧面设置电气和机械保护装置(23)。
全文摘要
一种滚动与摩擦复合试验机，驱动电机通过联轴节与减速箱、大转轮同轴线相连，并由控制箱中的变频器进行调速，大转轮两边的支座上可分别安装摩擦件加载装置和滚动件加载装置，摩擦件的加载通过杠杆砝码系统来实现恒负载试验，摩擦试件由钳状夹具夹持锁定，砝码的重量通过钢丝绳经导向轮将拉点固定在杠杆的尾端，通过杠杆支点支承，将垂直负载转换成被试摩擦件的正压力，负载的大小由砝码及砝码悬挂点来调节。滚动件的加载装置也通过杠杆砝码系统来实现恒负载试验。本发明不论是对滚动件还是摩擦件，均可实现在试验过程中的恒载荷特性，其结构简单，负载稳定，可以同时做滚动件和摩擦件的寿命试验，具有复合试验功能。
文档编号G01N3/307GK1529145SQ03151240
公开日2004年9月15日 申请日期2003年9月26日 优先权日2003年9月26日
发明者朱昌明, 张晓峰, 孙时红, 周凤台 申请人:上海交通大学