一種帶有彈簧加載裝置的高溫摩擦試驗機的制作方法

本實用新型屬于材料磨損試驗技術領域，特別是一種帶有彈簧加載裝置的高溫摩擦試驗機。

背景技術：

摩擦磨損問題存在于人類物質活動的各個方面。在汽車、發電、設備、冶金、鐵道、宇航、電子和農機等各方面的機械都大量存在著摩擦學的問題。據估計，全世界約有1/2- 1/3的能源以各種形式消耗在摩擦上，如果從摩擦學方面采取正確的措施，就可以大大節約能源消耗。磨損是機械零部件3種主要的失效形式之一，所導致的經濟損失是巨大的，大約有80%的機械零件由于各種磨損導致失效。特別是隨著物質文明的進步和工業技術現代化的發展，機械設備的開發使用普遍趨于重載、高速、高效率化，如何控制和改善機械的摩擦磨損狀況、提高其使用壽命和工作可靠性，已成為機械工業技術人員必須關注的問題，并促使其研究不斷的深入和發展。近幾十年來，磨損試驗機和試驗方法雖然有了較大的發展，但這些試驗機大多還是由企業和研究工作者根據工作需要和實際工況自行設計制造的，如高溫磨料磨損試驗機，適合高分子及其復合材料試驗用的高溫摩擦磨損試驗機等。只有少數試驗機是由專門的試驗機廠或儀器制造公司制造和供應的，而且這些試驗機大都結構復雜，價格較貴，這說明了磨損問題的復雜性和進行實驗室磨損試驗研究的困難所在。

專利號為201310311447.6的中國專利公開了一種高溫摩擦磨損試驗機，該試驗機中只有摩擦盤位于加熱腔內，而托盤位于開口外，且托盤的表面涂覆有一隔熱層，測試時，加熱腔中的熱量很難傳遞至轉軸上，轉軸的溫度較低，不易發生變形彎曲；軸套內開設有冷卻腔一和冷卻腔二，能夠將轉軸與軸套之間摩擦產生的熱量，及加熱腔中傳遞給轉軸的熱量快速地傳導出去，避免轉軸和軸套因過熱而產生損壞；加載桿的頂端固設有一個用于盛放砝碼的砝碼盤，設計有砝碼盤后，方便根據不同的加載量對加載桿實施加載。但是該試驗機有以下幾點不足：1. 加載桿的位置是固定不變的，只能測試部分范圍；2.主動輪和從動輪通過一根皮帶相連，皮帶可以緩和載荷沖擊而且運行平穩，無噪聲，但皮帶傳動有彈性滑動和打滑，效率低而且不能保持準確的傳動比，也就是不能保持主軸以一定的速度轉動；3.運用砝碼加載產生壓力，該壓力不能是線性連續的壓力，有時因沒有合適的砝碼，不能找到試驗所需的壓力。

技術實現要素：

本實用新型的目的在于提供一種能夠提供線性區間摩擦力，又可擴大摩擦范圍的高溫摩擦試驗機。

實現本實用新型目的的技術解決方案為：

一種帶有彈簧加載裝置的高溫摩擦試驗機，包括底座、加熱爐、摩擦盤夾持器、摩擦盤、傳動軸、螺旋冷卻管、三相異步電動機、同步帶、彈簧加載裝置、橫梁、縱桿、絲桿螺母副，所述加熱爐固定于底座臺面，加熱爐外表面設有保溫層，加熱爐與底座臺面之間設有隔熱層，加熱爐底部設有孔洞，傳動軸的主軸上端從加熱爐底部孔洞穿入加熱爐爐腔內，摩擦盤夾持器與傳動軸的主軸上端固定連接，摩擦盤夾持器懸置于加熱爐的爐腔內，摩擦盤夾持器固定住摩擦盤，主軸下端設有從動同步輪，三相異步電動機固定于底座上，三相異步電動機設有主動同步輪，主動同步輪通過同步帶與從動同步輪連接，螺旋冷卻管纏繞于傳動軸的軸承外；

所述絲桿螺母副通過支架懸架于底座臺面上，位于絲桿螺母副的正下方底座臺面設有直線滑道，縱桿底端置于直線滑道，縱桿與絲桿螺母副的螺母固定連接，絲桿螺母副的螺桿通過聯軸器與步進電機連接，步進電機與編碼器連接，縱桿上端與橫梁一端固定連接，橫梁另一端設有彈簧加載裝置；

所述彈簧加載裝置包括管狀外殼、壓力控制塞、壓力傳感器、彈簧、壓力滑塊、摩擦球，管狀外殼上端內壁設有內螺紋、壓力控制塞設有外螺紋，管狀外殼上端通過螺紋與壓力控制塞連接，管狀外殼內部從上至下依次設有壓力傳感器、彈簧、壓力滑塊、摩擦球，摩擦球直徑小于管狀外殼下端孔洞直徑；

其中加熱爐頂部設有一條形縫隙，加熱爐頂部的條形縫隙與直線滑道平行，彈簧加載裝置從加熱爐頂部的條形縫隙穿入。

本實用新型與現有技術相比，其顯著優點：

（1）本實用新型帶有彈簧加載裝置的高溫摩擦試驗機通過旋轉壓力控制塞使彈簧產生所需的壓力，從轉化成摩擦試驗所需的摩擦力，由于是通過旋轉控制壓力，所以可以在一段區間內提供任意的壓力。

（2）本實用新型利用步進電機驅動橫梁和縱桿發生橫向位移，擴大摩擦測試范圍。

（3）本實用新型采用銅質螺旋冷卻管，當冷卻管內通入流動的清水時，可以有效降低傳動軸溫度，能夠將轉軸與軸套之間摩擦產生的熱量，及加熱腔中傳遞給轉軸的熱量快速地傳導出去，避免轉軸和軸套因過熱而產生損壞。

（4）本實用新型采用電機通過同步帶帶動傳動軸，可以緩和載荷沖擊而且運行平穩，無噪聲，且同步帶傳動無彈性滑動和打滑，效率高而且能保持準確的傳動比，也就是能保持主軸以某一速度穩定地轉動。

下面結合附圖對本實用新型作進一步詳細描述。

附圖說明

圖1是帶有彈簧加載裝置的高溫摩擦試驗機的總體結構示意圖。

圖2是本實用新型加載裝置的結構示意圖。

具體實施方式

結合圖1-圖2：

一種帶有彈簧加載裝置的高溫摩擦試驗機，包括底座1、加熱爐2、摩擦盤夾持器3、摩擦盤4、傳動軸5、螺旋冷卻管6、三相異步電動機7、同步帶8、彈簧加載裝置9、橫梁10、縱桿11、絲桿螺母副20，所述加熱爐2固定于底座1臺面，加熱爐2外表面設有保溫層，加熱爐2與底座1臺面之間設有隔熱層12，加熱爐2底部設有孔洞，傳動軸5的主軸51上端從加熱爐2底部孔洞穿入加熱爐2爐腔內，摩擦盤夾持器3與傳動軸5的主軸51上端固定連接，摩擦盤夾持器3懸置于加熱爐2的爐腔內，摩擦盤夾持器3固定住摩擦盤4，主軸51下端設有從動同步輪53，三相異步電動機7固定于底座1上，三相異步電動機7設有主動同步輪71，主動同步輪71通過同步帶8與從動同步輪53連接，螺旋冷卻管6纏繞于傳動軸5的軸承52外，三相異步電動機7通過同步帶8帶動摩擦盤夾持器3和摩擦盤4在加熱爐2的爐腔內高速轉動，加熱爐2制造實驗所需的溫度氣氛。

所述絲桿螺母副20通過支架懸架于底座1臺面上，位于絲桿螺母副20的正下方底座1臺面設有直線滑道21，縱桿11底端置于直線滑道21，縱桿11與絲桿螺母副20的螺母固定連接，絲桿螺母副20的螺桿通過聯軸器22與步進電機23連接，步進電機23與編碼器24連接，縱桿11上端與橫梁10一端固定連接，橫梁10另一端設有彈簧加載裝置9；步進電機23驅動橫梁10和縱桿11發生橫向位移，擴大摩擦測試范圍。

所述彈簧加載裝置9包括管狀外殼91、壓力控制塞92、壓力傳感器93、彈簧94、壓力滑塊95、摩擦球96，管狀外殼91上端內壁設有內螺紋、壓力控制塞92設有外螺紋，管狀外殼91上端通過螺紋與壓力控制塞92連接，管狀外殼91內部從上至下依次設有壓力傳感器93、彈簧94、壓力滑塊95、摩擦球96，摩擦球96直徑小于管狀外殼91下端孔洞直徑，通過旋壓力控制塞92使彈簧94產生所需的壓力，從轉化成摩擦試驗所需的摩擦力，由于是通過旋轉控制壓力，所以可以在一段區間內提供任意的壓力。

其中加熱爐2頂部設有一條形縫隙，加熱爐2頂部的條形縫隙與直線滑道21平行，彈簧加載裝置9從加熱爐2頂部的條形縫隙穿入。

所述螺旋冷卻管6采用銅質螺旋冷卻管，當質螺旋冷卻管內通入流動的清水時，可以有效降低傳動軸5溫度，能夠將主軸51與軸承52之間摩擦產生的熱量，及加熱爐2的爐腔中傳遞給傳動軸5的熱量快速地傳導出去，避免主軸51與軸承52因過熱而產生損壞。

本帶有彈簧加載裝置的高溫摩擦試驗機的工作過程：

在試驗時，通過摩擦盤夾持器3將試樣固定于摩擦盤4上，然后加熱爐2的爐腔內加熱至預定溫度，通過彈簧加載裝置9加載所需的載荷，然后通過三相異步電動機7驅動傳動軸5轉動，也可根據試驗需求運用步進電機23驅動橫梁10和縱桿11發生橫向位移，擴大彈簧加載裝置9與被測試材料的接觸范圍，從而測試材料在高溫環境下的摩擦系數和磨損率等試驗數據。