專利名稱：一種在線可控摩擦系數與滑差的滾動摩擦磨損試驗機的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種滾動摩擦磨損試驗裝置，尤其是能在線控制摩擦系數和滑差并能實時測量試樣直徑的變化并補償直徑變化引起的摩擦系數與滑差的測量誤差。
背景技術：
目前，公知的滾動摩擦磨損試驗機由電機提供動力，由齒輪將動力分散到上下試樣的兩軸，通過兩軸帶動上下試樣對滾實現滾動摩擦實驗。例如，現有技術CN201060144Y 公開了一種滾動摩擦磨損試驗機，該試驗機包括三個不同方位的驅動步進電機，扭矩傳感器，二維移動平臺，測力傳感器，滾動負荷模塊和計算機程控模塊構成，步進電機驅動移動平臺前后移動，使摩擦環試樣與主動摩擦環試樣接觸并施加一定的載荷，載荷大小由測力傳感器測量確定。這種試驗機用兩種滾動負荷模塊可以實現兩種滾動摩擦試驗，任意滑差下的兩摩擦環的滾動摩擦。但是，這種傳統的試驗機有以下幾個局限1.無法測量和補償在實驗過程中試樣磨損后的直徑變化引起的實際滑差和摩擦力的誤差。2.無法實現定摩擦系數的摩擦磨損實驗。
發明內容
針對現有技術存在的問題，本發明的目的在于提供一種測量更精確的在線可控摩擦系數與滑差的滾動摩擦磨損試驗機。本發明提供的一種在線可控摩擦系數與滑差的滾動摩擦磨損試驗機包括下試樣軸平臺，在該下試樣軸平臺上通過第一軸承座可轉動設置有第一傳動軸， 該第一傳動軸的動力輸入端與第一電機的動力輸出端相連，下試樣安裝在該第一傳動軸的動力輸出端；在該下試樣軸平臺上通過第二軸承座還安裝有第二傳動軸，該第二傳動軸的動力輸入端與第二電機的動力輸出端相連，在第二傳動軸上還安裝有主動傳動齒輪；上試樣軸平臺，通過第四軸承座可轉動安裝在所述第二傳動軸上，在該上試樣軸平臺上還通過第三軸承座還安裝有第三傳動軸，該第三傳動軸的動力輸入端設置有與所述主動傳動齒輪相嚙合的被動傳動齒輪，上試樣安裝在該第三傳動軸的動力輸出端；壓力加載平衡裝置，設置在所述上試樣軸平臺上，用于向上試樣施加一定大小的壓力，使上試樣保持一定的壓力與下試樣相接觸；其中，在所述第一傳動軸上設置有第一扭力傳感器，在所述第三傳動軸上設置有第二扭力傳感器；在所述上試樣軸平臺和下試樣軸平臺之間還設置有檢測上試樣與下試樣軸心距離變化的位移傳感器。優選地，所述加載平衡裝置包括設置在所述上試樣軸平臺一側和所述下試樣軸平臺上的用于向所述上試樣和下試樣施加一定壓力的壓力加載單元、設置在所述上試樣軸平臺一側的用于平衡施加的壓力的平衡砣、和測量所述上試樣和下試樣之間壓力的壓力傳感O優選地，在所述第二傳動軸的動カ輸入端通過渦流制動器與所述第二電機的動カ 輸出端相連。本發明可以方便的實現不同滑差的滾動摩擦磨損實驗，可以實時測量試樣直徑的 大小，補償實驗過程中試樣磨損后的直徑變化引起的實際滑差和摩擦カ的誤差，可以實現 定摩擦系數的摩擦磨損實驗。具體來說，具有如下優點1、上下試樣分別由獨立的伺服電機驅動，通過減速，可以實現從Ormp到1200rpm 的調節，分辨率0. 316rpm，方便地實現不同滑差的滾動摩擦磨損實驗。上試樣受力方向與轉 動方向一致，伺服電機需要制動。為了長期穩定工作避免制動電阻過熱或母線電壓升高，在 上試樣與上試樣伺服電機之間加裝渦流制動器，吸收由試樣傳遞過來的功率，使上試樣伺 服電機處于對外做功狀態。2.上試樣軸平臺與下試樣軸平臺之間安裝位移傳感器可以實時測得兩軸中心之 間的距離，即為上下試樣的半徑之和；分別在上試樣軸與下試樣軸上安裝扭矩傳感器，可以 實時測量軸上的扭矩。根據作用力與反作用力原理，上下試樣受到大小相等方向相反的摩 擦力，上下試樣軸上測得的扭矩之比等于上下試樣的半徑之比，結合測量得到的上下試樣 軸間距離可以得到上下試樣的半徑。通過軟件可以實時補償實驗過程中試樣磨損后的直徑 變化引起的實際滑差和摩擦カ的誤差。3.通過調節渦流制動器的電流可以控制阻力扭矩的大小，可以實現定摩擦系數的 摩擦磨損實驗。
下面結合附圖和實施例對本發明進ー步說明。圖1是本發明的主視圖。圖2是本發明的俯視圖。圖中1、14——伺服電機，2——齒形帯，3、5、8、10、18——傳動軸，4、9——扭矩傳感器，6——下試樣，7——上試樣，11、12、22、23-齒輪，13——渦流制動器，15——壓カ加載裝置，16——位移傳感器，17——上試樣軸平臺，19——壓カ傳感器，20——壓カ加載平衡砣，21——計算機測控系統，
24、25、26、27、28、29、30、31-軸承座，32——下試樣軸平臺。
具體實施例方式如圖1、2所示，本發明具體包括下試樣軸平臺32、上試樣軸平臺17和壓力平衡加載裝置，在下試樣軸平臺32上通過第一軸承座24、25可轉動設置有第一傳動軸3、5，該第一傳動軸3、5的動力輸入端與第一電機1的動力輸出端相連，下試樣6安裝在第一傳動軸
3、5的動力輸出端。在下試樣軸平臺32上通過第二軸承座30、31還安裝有第二傳動軸18， 第二傳動軸18的動力輸入端與第二電機14的動力輸出端相連，在第二傳動軸14上還安裝有主動傳動齒輪12。上試樣軸平臺17通過第四軸承座觀、四可轉動安裝在第二傳動軸18上，在上試樣軸平臺17上還通過第三軸承座沈、27還安裝有第三傳動軸8、10，第三傳動軸8、10的動力輸入端設置有與主動傳動齒輪12相嚙合的被動傳動齒輪11，上試樣7安裝在第三傳動軸 18的動力輸出端。壓力加載平衡裝置設置在上試樣軸平臺17上，用于向上試樣7施加一定大小的壓力，使上試樣7保持一定的壓力與下試樣6相接觸。在本發明實施例中，加載平衡裝置采用的具體結構是該加載平衡裝置包括設置在上試樣軸平臺17 —側和下試樣軸平臺32上的用于向上試樣7和下試樣6施加一定壓力的壓力加載單元15，設置在上試樣軸平臺17 —側的用于平衡施加的壓力的平衡砣20以及測量上試樣7和下試樣6之間壓力的壓力傳感器 19。由于上試樣軸平臺17是可以繞第二傳動軸18旋轉的，因此通過壓力加載單元15就可以使上試樣7緊靠在下試樣6上，起到了補充上下試樣在實驗中的磨損。結合測量得到的上下試樣軸間距離可以得到上下試樣的半徑。通過軟件就可以實時補償實驗過程中試樣磨損后的直徑變化引起的實際滑差和摩擦力的誤差。 為了便于測量扭矩，第一傳動軸3、5通過第一扭力傳感器4相連，第三傳動軸8、10 通過第二扭力傳感器9相連；在上試樣軸平臺17和下試樣軸平臺32之間還設置有檢測上試樣7與下試樣6軸心距離變化的位移傳感器16。另外，在第二傳動軸18的動力輸入端通過渦流制動器13與第二電機14的動力輸出端相連。這樣，就可以通過調節渦流制動器13的電流控制阻力扭矩的大小，從而可以實現定摩擦系數的摩擦磨損實驗。此外，在本發明實施例中，如圖1所示，第一電機1的動力輸出端設置有齒輪22，在第一傳動軸3、5的動力輸入端設置有齒輪23，齒輪22通過齒形帶2與齒輪23相連，從而實現將第一電機1的動力傳遞給第一傳動軸3、5。由于采用齒形帶的方式進行動力傳遞，這樣能夠克服以往采用皮帶打滑的現象，從而確保測量的精確性。本發明第一電機1通過齒輪22、齒形帶2、齒輪23、第一傳動軸3、扭第一矩傳感器
4、第一傳動軸5將扭矩傳遞到下試樣6；第二電機14通過流制動器13、第二傳動軸18、齒輪12、齒輪11、第三傳動軸10、扭矩傳感器9、第三傳動軸8將扭矩傳遞到上試樣7。測控系統21采集第一電機1、第二電機14的轉速信號、第一、二扭矩傳感器4、9的扭矩信號、壓力傳感器19的壓力信號、位移傳感器16的位移信號；測控系統21控制第一、二電機1、14的轉速或扭矩、渦流制動器13的阻力扭矩，從而實現精確的在線可控摩擦系數與滑差的滾動摩擦磨損實驗。
權利要求
1.一種在線可控摩擦系數與滑差的滾動摩擦磨損試驗機包括下試樣軸平臺，在該下試樣軸平臺上通過第一軸承座可轉動設置有第一傳動軸，該第一傳動軸的動力輸入端與第一電機的動力輸出端相連，下試樣安裝在該第一傳動軸的動力輸出端；在該下試樣軸平臺上通過第二軸承座還安裝有第二傳動軸，該第二傳動軸的動力輸入端與第二電機的動力輸出端相連，在第二傳動軸上還安裝有主動傳動齒輪；上試樣軸平臺，通過第四軸承座可轉動安裝在所述第二傳動軸上，在該上試樣軸平臺上還通過第三軸承座還安裝有第三傳動軸，該第三傳動軸的動力輸入端設置有與所述主動傳動齒輪相嚙合的被動傳動齒輪，上試樣安裝在該第三傳動軸的動力輸出端；壓力加載平衡裝置，設置在所述上試樣軸平臺上，用于向上試樣施加一定大小的壓力， 使上試樣保持一定的壓力與下試樣相接觸；其中，在所述第一傳動軸上設置有第一扭力傳感器，在所述第三傳動軸上設置有第二扭力傳感器；在所述上試樣軸平臺上還設置有檢測上試樣與下試樣軸心距離變化的位移傳感器。
2.如權利要求1所述的試驗機，其特征在于，所述加載平衡裝置包括設置在所述上試樣軸平臺一側和所述下試樣軸平臺上的用于向所述上試樣和下試樣施加一定壓力的壓力加載單元、設置在所述上試樣軸平臺一側的用于平衡施加的壓力的平衡砣、和測量所述上試樣和下試樣之間壓力的壓力傳感器。
3.如權利要求1或2所述的試驗機，其特征在于，在所述第二傳動軸的動力輸入端通過渦流制動器與所述第二電機的動力輸出端相連。
全文摘要
本發明公開了一種在線可控摩擦系數與滑差的滾動摩擦磨損試驗機，包括下試樣軸平臺，在下試樣軸平臺上通過第一軸承座設置有第一傳動軸，第一傳動軸的動力輸入端與第一電機的動力輸出端相連，下試樣安裝在第一傳動軸的動力輸出端；在下試樣軸平臺上安裝有第二傳動軸，該第二傳動軸的動力輸入端與第二電機的動力輸出端相連，在第二傳動軸上還安裝有主動傳動齒輪；上試樣軸平臺，通過第四軸承座可轉動安裝在第二傳動軸上，在上試樣軸平臺上安裝有第三傳動軸，第三傳動軸的動力輸入端設置有與主動傳動齒輪相嚙合的被動傳動齒輪，上試樣安裝在第三傳動軸的動力輸出端。本發明可以方便的實現不同滑差的滾動摩擦磨損實驗。
文檔編號G01N3/56GK102419291SQ20111010768
公開日2012年4月18日 申請日期2011年4月28日 優先權日2011年4月28日
發明者李正陽, 楊明江, 王紅才, 邢旭輝 申請人:中國科學院力學研究所