专利名称：高频率高比压大行程可温控往复摩擦测试装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种摩擦测试装置，特别是涉及一种高比压环境温度较高情况下，高频率大行程往复运动的摩擦测试装置。
背景技术：
在工程实际中，作往复运动的零件因其是变速运动，相互接触的两零件表面间的摩擦情况非常复杂，对于往复摩擦磨损试验装置的设计与研究，国内外众多研究设计人员获得了大量研究成果并运用到实验研究中。早在1989年，S. M. H. Benabdallaha等人 (S. M. H. Benabdallaha. Reciprocating sliding friction and wear test apparatus. Department of MechanicalEngineering, Ecole Polytechnique de Montreal, PO Box 6079, Station 'k', Montreal, Quebec, Canada, H3C 3A7)提出一种平面-平面接触滑动往复试验机，由于技术条件限制，其所实现的功能局限，且不能实现温控。1994年，Yang，Henry H.等人(Yang, Henry H. Friction betweenpistons and cylinders in reciprocating pumps. SourceAmerican Society of Mechanical Engineers. Fluids Engineering Division (Publication) FED, ν 182，ρ 59-63，1994)针对缸套-活塞环的摩擦磨损设计了往复试验机，其是用来进行缸套、活塞耦合研究，不能实现温控，不能用于其他试验。1999 年，徐双满等人(徐双满，曾昭翔，马俊林.缸套-活塞环材料摩擦系数的试验研究.柴油机，1999，(01),21-24)研究设计的往复式摩擦磨损试验机能测摩擦力，不能测试件的实时温度，无温控装置，往复最大行程为90mm。2004年，施洪生等(施洪生，郭炎，高晓军，王慧， 胡元中.缸套/活塞环摩擦学性能试验机的设计研究.润滑与密封，2004，(03),76-79) 设计的往复试验机，也针对缸套-活塞环的实验研究设计的，其最大频率10Hz，最大载荷 20MPa。2009年，袁明超等(袁明超；钱双庆；刘一静；王晓雷.利用表面织构提高活塞环/ 缸套摩擦性能的实验研究.机械科学与技术，2009，(12),1630-1633+1638)设计的往复试验机也是针对缸套-活塞环摩擦副研究的，不能温控，未见其其他公开实现的参数。2010 年，俞建卫等(俞建卫；汪中；焦明华；尤涛.重负荷往复式试验机动态检测系统研究.润滑与密封，2010，(04)，100-102+107)设计的往复试验机，其往复运动频率为0. 2 2Hz，最大行程为40mm ；刘永平等(刘永平；龚俊；辛舟；侯运丰.往复式摩擦磨损试验机及其计算机控制系统设计.仪器仪表学报，2010，(08),1750-175 设计的往复试验机不能测温，未见其温控装置和行程实现参数。郭军等(Application number :CN20101000765 20100119 Prioritynumber(s) :CN20101000765 20100119)设计的往复试验机是小行程的，无温控装置。综合目前往复摩擦磨损试验装置的设计研究情况，无论是公开论文还是专利，能实现的往复摩擦磨损测试的条件都是有限的，要么往复行程比较小，要么往复频率比较低，要么接触面比压较小或不能控制温度。
实用新型内容本实用新型是为避免上述现有技术所存在不足之处，针对高接触面比压及高温条件提供一种高频率高比压大行程可温控往复摩擦测试装置，以其实现对零件的摩擦系数和实时温度测量，且能测得零件的极限载荷。本实用新型为解决技术问题采用如下技术方案本实用新型高频率高比压大行程可温控往复摩擦测试装置的特点是由被测单元、 往复运动驱动单元、加载单元、摩擦系数测量单元和温控单元组成；所述被测单元中包括分体设置的上测试件和下测试件，所述下测试件支撑在滚珠上，所述上测试件与传压件呈倒“T”形设置；位于所述上测试件和下测试件之间、可往复运动的配偶试件是与所述上测试件和下测试件为面接触；所述往复运动驱动单元为一由电机驱动的曲柄滑块机构，以电机驱动曲柄，往复运动的滑块通过连杆与配偶试件相连接；所述加载单元设置为可多级增量加载的加载杠杆，所述加载杠杆通过传压件向上测试件传压加载；所述摩擦系数测量单元是以下测试件为被测件的力传感器，力传感器设置在下测试件的一端；所述温控单元包括上测试件表面温度传感器、环境温度传感器以及根据设定的环境温度设置加热工况的电热器件。本实用新型高频率高比压大行程可温控往复摩擦测试装置的结构特点也在于在连杆的端部设置由左夹具和右夹具构成的夹持件，所述配偶试件夹持在所述夹持件中。对应于所述上测试件和下测试件，配偶试件为分体设置的上配偶试件和下配偶试件，以上配偶试件与所述上测试件相配合，以下配偶试件与所述下测试件相配合。设置防护罩将被测单元护罩在其内部；贯穿所述防护罩设置有注油管，对应于所述注油管的所在位置，在所述上测试件和所述传压件上设置有贯通的注油孔；在所述防护罩的外部设置保温罩，所述电热器件位于防护罩和保温罩之间。设置所述加载杠杆的阻力臂与动力臂的尺寸比例为1 7，使放大的载荷通过传压件向上测试件传压加载，实现配偶试件与上测试件和下测试件的接触面比压达到40Mpa。设置往复运动驱动单元中的电机为变频电机，并设置由变频电机驱动的曲柄使滑块获得往复运动的频率达到40Hz。设置往复运动驱动单元中的曲柄滑块机构以使滑块的往复运动行程为115毫米。与已有技术相比，本实用新型有益效果体现在1、本实用新型通过适当选择电机和适当的曲柄连杆机构的设置可以使曲柄的转速范围达到0 2500转/分，从而使滑块往复运动的频率达40Hz以上，并使滑块的往复运动行程达到115毫米；运用1 7的杠杆机构对外加载荷进行放大，接触面比压可达40MPa， 实现大行程往复变速运动中摩擦系数的测量，频率高、接触面比压大且温度可控。2、本实用新型可广泛用于各种材料零件在不同速度、不同载荷和不同环境温度下作大行程往复运动时摩擦特性测试，还可测得零件的极限载荷。
图1为本实用新型结构原理示意图。[0023]图中标号1曲柄；2连杆；3滑块；4基座；5保温罩；6防护罩；7油杯；8传压件； 9上测试件表面温度传感器；10环境温度传感器；11加载杠杆；12电热器件；13支架；14力传感器；15滚珠；16下测试件；17上测试件；18右夹具；19配偶试件；20左夹具。
具体实施方式
参见图1，本实施例由被测单元、往复运动驱动单元、加载单元、摩擦系数测量单元和温控单元组成；被测单元中包括分体设置的上测试件17和下测试件16，下测试件16支撑在滚珠 15上，上测试件17与传压件8呈倒“T”形设置；位于上测试件17和下测试件16之间、可往复运动的配偶试件19是与上测试件17和下测试件16为面接触；往复运动驱动单元为一由电机驱动的曲柄滑块机构，以电机驱动曲柄1，往复运动的滑块3通过连杆2与配偶试件19相连接；加载单元设置为可多级增量加载的加载杠杆11，加载杠杆11通过传压件8向上测试件17传压加载；摩擦系数测量单元是以下测试件16为被测件的力传感器14，力传感器14设置在下测试件16的一端；温控单元包括上测试件表面温度传感器9、环境温度传感器10以及根据设定的环境温度设置加热工况的电热器件12。具体实施中，曲柄连杆机构固定设置在基座4上，滑块3通过连杆2连接配偶试件 19，具体是在连杆2的端部设置由左夹具20和右夹具18构成的夹持件，配偶试件19夹持在该夹持件中，对应于上测试件和下测试件，与其形成配对的试件即配偶试件19也可以是分体设置的上配偶试件和下配偶试件，以上配偶试件与上测试件相配合，以下配偶试件与下测试件相配合。图1中所示防护罩6将被测单元护罩在其内部；贯穿防护罩6分别设置有注油管 7、上测试件表面温度传感器9、环境温度传感器10，以及传压件8 ；对应于注油管7所在位置，在上测试件17和传压件8上设置有贯通的注油孔，以使通过注油管7滴加的润滑油能够加注在摩擦面上；防护罩6的外部设置保温罩5，电热器件12位于防护罩和保温罩之间，这一形式可以使防护罩内的环境温度更加稳定和均勻。载荷是利用外加砝码和加载杠杆11并通过传压件8沿法向逐级加载，实现多级增量加载的方式。对于本实施例中的结构形式，通过适当选择电机和适当的曲柄连杆机构的设置可以使曲柄的转速范围达到0 2500转/分，从而使滑块往复运动的频率达40Hz以上，并使滑块的往复运动行程达到115毫米；运用1 7的杠杆机构对外加载荷进行放大，接触面比压可达40MPa，实现大行程往复变速运动中摩擦系数的测量，频率高、接触面比压大且温度可控。
权利要求1.高频率高比压大行程可温控往复摩擦测试装置，其特征是由被测单元、往复运动驱动单元、加载单元、摩擦系数测量单元和温控单元组成；所述被测单元中包括分体设置的上测试件(17)和下测试件(16)，所述下测试件(16) 支撑在滚珠(15)上，所述上测试件(17)与传压件(8)呈倒“T”形设置；位于所述上测试件 (17)和下测试件(16)之间、可往复运动的配偶试件(19)是与所述上测试件(17)和下测试件(16)为面接触；所述往复运动驱动单元为一由电机驱动的曲柄滑块机构，以电机驱动曲柄(1)，往复运动的滑块⑶通过连杆⑵与配偶试件(19)相连接；所述加载单元设置为可多级增量加载的加载杠杆(11)，所述加载杠杆(11)通过传压件(8)向上测试件(17)传压加载；所述摩擦系数测量单元是以下测试件(16)为被测件的力传感器(14)，力传感器(14) 设置在下测试件(16)的一端；所述温控单元包括上测试件表面温度传感器(9)、环境温度传感器(10)以及根据设定的环境温度设置加热工况的电热器件(12)。
2.根据权利要求1所述的高频率高比压大行程可温控往复摩擦测试装置，其特征是在连杆O)的端部设置由左夹具00)和右夹具(18)构成的夹持件，所述配偶试件(19)夹持在所述夹持件中。
3.根据权利要求1或2所述的高频率高比压大行程可温控往复摩擦测试装置，其特征是对应于所述上测试件(17)和下测试件(16)，配偶试件(19)为分体设置的上配偶试件和下配偶试件，以上配偶试件与所述上测试件(17)相配合，以下配偶试件与所述下测试件 (16)相配合。
4.根据权利要求1或2所述的高频率高比压大行程可温控往复摩擦测试装置，其特征是设置防护罩(6)将被测单元护罩在其内部；贯穿所述防护罩(6)设置有注油管(7)，对应于所述注油管(7)的所在位置，在所述上测试件(17)和所述传压件(8)上设置有贯通的注油孔。
5.根据权利要求1或2所述的高频率高比压大行程可温控往复摩擦测试装置，其特征是在所述防护罩(6)的外部设置保温罩(5)，所述电热器件(12)位于防护罩(6)和保温罩 (5)之间。
6.根据权利要求1所述的高频率高比压大行程可温控往复摩擦测试装置，其特征是设置所述加载杠杆(11)的阻力臂与动力臂的尺寸比例为1 7，使放大的载荷通过传压件 (8)向上测试件(17)传压加载，实现配偶试件(19)与上测试件(17)和下测试件(16)的接触面压力达到40Mpa。
7.根据权利要求1所述的高频率高比压大行程可温控往复摩擦测试装置，其特征是设置往复运动驱动单元中的电机为变频电机，并设置由变频电机驱动的曲柄(1)使滑块(3) 获得的往复运动的频率达到40Hz。
8.根据权利要求1所述的高频率高比压大行程可温控往复摩擦测试装置，其特征是设置往复运动驱动单元中的曲柄滑块机构以使滑块(3)的往复运动行程为115毫米。
专利摘要本实用新型公开了一种高频率高比压大行程可温控往复摩擦测试装置，其特征是设置被测单元中包括分体设置的上测试件和下测试件，下测试件支撑在滚珠上，上测试件与传压件呈倒“T”形设置；位于上测试件和下测试件之间的配偶试件是与上测试件和下测试件为面接触；往复运动驱动单元为一由电机驱动的曲柄滑块机构；加载单元为可多级增量加载的加载杠杆；摩擦系数测量单元是以下测试件为被测件的力传感器。本实用新型中往复运动频率可达40Hz，往复运动行程为115mm，接触面比压可达40Mpa，可实现对零件的摩擦系数和实时温度测量，且能测得零件的极限载荷。
文档编号G01N19/02GK202049105SQ20112004385
公开日2011年11月23日 申请日期2011年2月21日 优先权日2011年2月21日
发明者刘小君, 刘焜, 王伟, 王静, 胡兆稳 申请人:合肥工业大学