专利名称：往复及转动式一体化摩擦磨损实验机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及摩擦磨损实验机，尤其涉及往复及转动式一体化摩擦磨损实验机。
背景技术：
现有的摩擦磨损实验机不论是往复式实验机，还是转动式实验机均只能进行单一的摩擦磨损实验，当需要进行两种摩擦磨损实验时，则必须相应地设置两台实验机，这样不仅增加了设备投资，加大了设备占用空间，而且也使整个实验过程繁琐冗长，增加了实验人员的工作量。
实用新型内容针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于提供可对同一上试样进行两种摩擦磨损实验，而且在实验过程中无需拆装试样件的往复及转动式一体化摩擦磨损实验机。
为实现上述目的，本实用新型的一种往复及转动式一体化摩擦磨损实验机包括基座、往复式机构、旋转式机构和上试样控制装置，其中往复式机构包括驱动装置、滑块、滑轨、曲柄、连杆，曲柄安装在驱动装置输出轴上并通过连杆与滑块相连，滑轨水平固定在基座上，滑块在驱动装置驱动下沿滑轨作往复运动，滑块上开有下试样安装槽；旋转式机构包括驱动装置、支座、转动圆盘，支座固定在基座上，转动圆盘通过其支撑轴可转动安装在支座上，并可在驱动装置的驱动下旋转，转动圆盘的回转轴线垂直设置；上试样控制装置包括弹性臂、底座，底座固定在所述基座上，底座上设置有可绕其垂直轴旋转的支承件，弹性臂一端通过水平轴可转动安装在支承件上，弹性臂另一端设置有试样夹具和砝码支座，试样夹具随支承件转动时的轨迹穿过旋转式机构上转动圆盘的上方，支承件与底座之间设有锁定装置。
为实现上述目的，本实用新型的另一种往复及转动式一体化摩擦磨损实验机包括基座、往复式机构、旋转式机构和上试样控制装置，其中往复式机构包括驱动装置、滑块、滑轨、曲柄、连杆，曲柄安装在驱动装置输出轴上并通过连杆与滑块相连，滑轨水平固定在基座上，滑块在驱动装置驱动下沿滑轨作往复运动，滑块上开有下试样安装槽；旋转式机构包括驱动装置、支座、转动圆盘，支座固定在基座上，转动圆盘通过其支撑轴可转动安装在支座上，并可在驱动装置的驱动下旋转，转动圆盘的回转轴线垂直设置；上试样控制装置包括弹性臂、滑动支座、底座，底座固定在所述基座上，其上设置有导轨，导轨垂直于往复式机构运动方向设置，滑动支座可滑动安装在底座上的导轨上，弹性臂一端通过水平轴可转动安装在滑动支座上，弹性臂另一端设置有试样夹具和砝码支座，试样夹具随滑动支座运动时的轨迹穿过旋转式机构上转动圆盘的上方，导轨和滑动支座之间设置有锁定装置。
进一步地，所述导轨上设置有刻度尺。
进一步地，所述曲柄上设置有多个具有不同回转半径的固定连杆用销孔，通过该销孔可调节往复式机构滑块的运动行程。
进一步地，所述往复式机构滑块上的下试样安装槽上带有卸油孔，该卸油孔处设置有控制阀门；所述旋转式机构的转动圆盘呈较浅的杯形，其侧壁上设置有定位孔。
进一步地，所述旋转式机构的转动圆盘外围设置有一挡油套筒，该挡油套筒固定在所述基座上，其底部开有排油孔。
进一步地，所述基座上设置有摩擦润滑供油装置，包括油杯和油管，油杯具有一定高度，油管向下试样安装槽和转动圆盘内供油，油管上设置有调节控制阀。
本实用新型通过专门设计的基座和上试样控制装置将复式摩擦磨损实验机和转动式摩擦磨损实验机结合成一体式结构，采用这样的结构后，在对同一上试样先后进行两种摩擦实验的过程中，无需拆装试样件、使用稳定可靠，保证了实验数据的精确度。
图1为往复式摩擦示意图；图2为旋转式摩擦示意图；图3为本实用新型第一种实验机的结构示意图；图4为图3的俯视结构示意图；图5为往复式机构的滑块上开设安装槽的结构示意图；图6为图5的B向视图；图7为调整弹性臂时的示意图；图8为进行往复式摩擦实验时的剖视图；图9为旋转式机构的转动圆盘的结构示意图；图10为图9的A-A视图；图11为旋转式机构的局部示意图；
图12为基座上留有缺口时的俯视示意图；图13为第二种实验机进行往复摩擦实验的结构示意图；图14为第二种实验机进行旋转摩擦实验的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示为往复式摩擦示意图，上试样1固定，下试样2作水平往复运动，图2为旋转式摩擦示意图，上试样3固定，下试样4作旋转运动，在上试样1、上试样3上施加一定的法向载荷N，摩擦时产生摩擦力F，其大小由F＝N*f决定，f为摩擦系数，在同一工况条件下，不同的对偶摩擦副之间所测的结果具有可比性，所谓“同一工况条件”，就是指相同的摩擦方式、相同的法向载荷、相同的速度、相同行程以及相同的润滑条件。
如图3、图4所示的第一种实验机，整个实验机由基座10、往复式机构、旋转式机构和上试样控制装置组成，其中往复式机构由往复驱动电机5、滑块6、滑轨7和曲柄连杆组成，曲柄连杆包括圆盘8与连杆9，往复驱动电机5带动圆盘8运动，圆盘8与连杆9转动连接，连杆9与滑块6相铰接，滑块6在往复驱动电机5的带动下作往复运动，使用时连杆9和滑块6沿平面运动，圆盘8上设置有多个曲柄半径的曲柄销孔13，通过使用不同的曲柄销孔13，可以调节往复式机构的行程。为防止测试中平面产生跳动，滑轨7与基座10相固定且与基座10的上表面平行，加工时要保证滑块6的平面跳动小于0.1mm，滑轨7可选用滚动导轨，可减少摩擦阻力，提高测试精度。滑块6上安装槽的具体结构如图10、图11所示，滑块6上开有下试样安装槽，安装槽的槽壁上开有用于紧固下试样的螺纹孔11和卸油孔12，使用时将下试样放入安装槽中，然后用紧定螺钉从两端将下试样卡紧，当然也可采用其它固定方式，如用弹性钢片14和螺钉15将下试样勒紧固定。
旋转式机构由旋转驱动电机16和转动圆盘17组成，旋转驱动电机16的转轴垂直与转动圆盘17且与转动圆盘17同轴固定，转动圆盘17的转动面与基座10的上表面平行，转动圆盘17的中心大致位于往复式机构滑轨7的垂直平分线上，这样可便于操作过程中的定位。
上试样控制装置由导轨18、滑动支座19和弹性臂20组成，导轨18垂直于往复式机构运动方向设置，导轨18上安装了刻度尺21，以便于精确定位滑动支座19的位置，滑动支座19设置在导轨18上，可沿导轨18的槽内前后移动，导轨18和滑动支座19之间设置有滑动锁定装置，在移动到预定位置后即可将弹性臂20锁定，弹性臂20一端与滑动支座19通过转动轴相铰接，另一端设置有夹具，用于夹紧上试样，夹具的上部设有用于放置砝码的插柱，实验中，不同负荷的施加是通过改变砝码的质量实现的，夹具的夹紧中心也大致位于往复式机构上滑轨7的垂直平分线上，以便于调节定位，往复驱动电机5和旋转驱动电机16均设置在基座10内。
如图7、图8所示，在进行完旋转式摩擦试验后，首先将弹性臂20抬起，然后沿导轨向前移动，直至弹性臂顶端部位夹持上试样的位置与下试样位置相对应，两者相接触，再将滑动支座和导轨锁定，通过砝码加载进行往复摩擦试验。
利用在弹性臂20上贴应变片的方法可测得所需的实验参数，当弹性臂夹持试样端选择往复或旋转式机构做相对运动，磨擦实验中安装动态应变测试仪，测定摩擦产生应变，通过计算可获得摩擦系数值。
在摩擦实验中，主要有干摩擦、滴注式油润滑和全润滑三种润滑条件，为此本实用新型还可配置如图3、图4所示的摩擦润滑供油装置，由油杯22和油管23组成，与供油装置相配地，旋转式机构的转动圆盘采用如图9、图10所示的结构，转动圆盘成较浅的杯形，侧壁上设置有定位孔24，如图11所示，转动圆盘26的支座成双套筒形，其内套筒29与转动圆盘的转轴配合，外套筒25的直径和高度均大于转动圆盘26，其顶部向内折弯，以防止在转动过程中润滑油外溅，支座底部开有卸油通孔27，转轴与基座之间油密封。油杯22具有一定高度，油管23的两个出油口分别与下试样安装槽和转动圆盘内腔相连通，油管23上设置有调节控制阀。
由于往复式机构和旋转式机构错开一定距离，因此本实用新型的基座可设计成如图12所示的结构，这样不仅节省制作材料，还可方便操作站位。
如图13、图14所示的第二种实验机，往复式机构和旋转式机构与第一种实验机相同，上试样控制装置的支撑件由转动件30和转动支座31组成，转动件30可转动安装在转动支座31上，转动支座安装在基座32上，弹性臂33通过转动轴或转动关节安装在转动件30上，转动件30与转动支座31之间设有转角锁定装置，旋转式机构的转动圆盘33设置在夹具的夹紧中心的转动轨迹上，这样可以方便地调节上试样在转动圆盘上相对于圆心的位置，进行不同的转动摩擦实验。
权利要求1.一种往复及转动式一体化摩擦磨损实验机，其特征在于，包括基座、往复式机构、旋转式机构和上试样控制装置，其中往复式机构包括驱动装置、滑块、滑轨、曲柄、连杆，曲柄安装在驱动装置输出轴上并通过连杆与滑块相连，滑轨水平固定在基座上，滑块在驱动装置驱动下沿滑轨作往复运动，滑块上开有下试样安装槽；旋转式机构包括驱动装置、支座、转动圆盘，支座固定在基座上，转动圆盘通过其支撑轴可转动安装在支座上，并可在驱动装置的驱动下旋转，转动圆盘的回转轴线垂直设置；上试样控制装置包括弹性臂、底座，底座固定在所述基座上，底座上设置有可绕其垂直轴旋转的支承件，弹性臂一端通过水平轴可转动安装在支承件上，弹性臂另一端设置有试样夹具和砝码支座，试样夹具随支承件转动时的轨迹穿过旋转式机构上转动圆盘的上方，支承件与底座之间设有锁定装置。
2.一种往复及转动式一体化摩擦磨损实验机，其特征在于，包括基座、往复式机构、旋转式机构和上试样控制装置，其中往复式机构包括驱动装置、滑块、滑轨、曲柄、连杆，曲柄安装在驱动装置输出轴上并通过连杆与滑块相连，滑轨水平固定在基座上，滑块在驱动装置驱动下沿滑轨作往复运动，滑块上开有下试样安装槽；旋转式机构包括驱动装置、支座、转动圆盘，支座固定在基座上，转动圆盘通过其支撑轴可转动安装在支座上，并可在驱动装置的驱动下旋转，转动圆盘的回转轴线垂直设置；上试样控制装置包括弹性臂、滑动支座、底座，底座固定在所述基座上，其上设置有导轨，导轨垂直于往复式机构运动方向设置，滑动支座可滑动安装在底座上的导轨上，弹性臂一端通过水平轴可转动安装在滑动支座上，弹性臂另一端设置有试样夹具和砝码支座，试样夹具随滑动支座运动时的轨迹穿过旋转式机构上转动圆盘的上方，导轨和滑动支座之间设置有锁定装置。
3.如权利要求2所述的一种往复及转动式一体化摩擦磨损实验机，其特征在于，所述导轨上设置有刻度尺。
4.如权利要求2所述的一种往复及转动式一体化摩擦磨损实验机，其特征在于，所述曲柄上设置有多个具有不同回转半径的固定连杆用销孔，通过该销孔可调节往复式机构滑块的运动行程。
5.如权利要求2所述的一种往复及转动式一体化摩擦磨损实验机，其特征在于，所述往复式机构滑块上的下试样安装槽上带有卸油孔，该卸油孔处设置有控制阀门；所述旋转式机构的转动圆盘呈较浅的杯形，其侧壁上设置有定位孔。
6.如权利要求2所述的一种往复及转动式一体化摩擦磨损实验机，其特征在于，所述旋转式机构的转动圆盘外围设置有一挡油套筒，该挡油套筒固定在所述支座上，其底部开有排油孔。
7.如权利要求2所述的一种往复及转动式一体化摩擦磨损实验机，其特征在于，所述基座上设置有摩擦润滑供油装置，包括油杯和油管，油杯具有一定高度，油管向下试样安装槽和转动圆盘供油，油管上设置有调节控制阀。
专利摘要本实用新型公开了两种往复及转动式一体化摩擦磨损实验机，包括基座、往复式机构、旋转式机构和上试样控制装置，其中往复式机构包括往复驱动电机、滑块、滑轨、曲柄、连杆；旋转式机构包括旋转驱动电机和转动圆盘；上试样控制装置包括弹性臂、导轨和滑动支座或包括弹性臂、转动件和底座。本实用新型通过专门设计的基座和上试样控制装置将复式摩擦磨损实验机和转动式摩擦磨损实验机结合成一体式结构，采用这样的结构后，在对同一上试样先后进行两种摩擦实验的过程中，无需拆装试样件、使用稳定可靠，保证了实验数据的精确度，减轻了实验人员的工作量。
文档编号G01N3/56GK2702298SQ20042006641
公开日2005年5月25日 申请日期2004年6月18日 优先权日2004年6月18日
发明者夏原, 关永军, 吴振强 申请人:中国科学院力学研究所