一種用于測量圓柱試樣外圓周向耐磨性能的裝置的制作方法

本發明涉及測量磨損性能試驗設備領域，具體涉及一種用于測量圓柱試樣外圓周向耐磨性能裝置。

背景技術：

據統計，在失效的零部件中，約有80％是由于各種形式的磨損和腐蝕所引起的。對一個工業化國家而言，每年因摩擦磨損造成的經濟損失約占gdp的1～2％。因此磨損失效的危害日益受到重視。磨損實驗機是研究材料、零件磨損性能的基礎，國內外的磨損試驗裝置層出不窮。1910年第一臺磨料磨損試驗機問世，到80年代初美國研制出高溫磨料磨損試驗機以及近幾年太原理工研制的高溫銷盤磨損試驗機等等。這些磨損試驗機測量的是平面試樣的磨損性能。雖然mm200型磨損試驗機的對磨材料是圓筒狀，且旋轉運動，但是其測試試樣依然是靜止的長方體。

隨著科學技術的發展，圓柱形產品的應用越來越廣泛，例如汽車發動機噴嘴就是利用旋轉的圓柱形電鑄仿型砂輪進行打磨。但是現在并沒有一種可測量圓柱形試樣外圓周向耐磨性能的試驗裝置。因此需要設計制造一臺能夠準確測量圓柱形試樣外圓周向耐磨性能的試驗裝置。

技術實現要素：

針對上述情況和加工上的實際需要，本發明目的在于提供一種用于測量圓柱形試樣外圓周向耐磨性能的實驗裝置。

實現本發明的技術解決方案為：一種用于測量圓柱試樣外圓周向耐磨性能的試驗裝置，其特征在于：包括底座、法蘭盤、壓力桿、壓扭傳感器、框支架、對磨副、固定軸、移動軸、固定軸承、移動軸承、固定軸承支架、移動軸承支架、電動機、鍵槽；框支架垂直固定在底座上端的中間部位，所述的固定軸水平穿過固定軸承、框支架并伸入框支架內，通過固定軸承支架固定在底座上；移動軸承支架與固定軸承支架相對于框支架對稱設置，移動軸穿過移動軸承、框支架并伸入框支架內與固定軸相對應；且所述的固定軸、移動軸的伸入框支架的一端均設有夾持裝置，另一端設有用于連接電動機的鍵槽；垂直穿過框支架頂端設有加載荷結構為依次相連的壓力桿、壓扭傳感器與對磨副，其中，壓力桿伸出框支架的一端上固定有法蘭盤，法蘭盤與框支架之間設有間隙。

進一步的，壓扭傳感器連接著數據采集與控制系統。

進一步的，電動機固定上連接有減速器，固定軸或移動軸和電動機之間通過皮帶、鏈條、齒輪或聯軸器相連。

進一步的，底座上設有槽孔用于移動軸承支架在槽孔的范圍內移動。

進一步的，底座上通過設有的支架支撐，支架的數量至少為4個。

進一步的，移動軸承支架與固定軸承支架通過螺釘固定在底座上。

進一步的，夾持裝置為夾具，具體為彈性筒夾、三爪自定心卡盤或自鎖式鉆夾頭。

進一步的，法蘭盤通過放置砝碼施加載荷。

進一步的，壓力桿、壓扭傳感器與對磨副之間均通過螺紋連接。

進一步的，對磨副與待測的耐磨試樣接觸處為半圓凹形，該半圓凹形的直徑與待測的耐磨試樣直徑相同。

本發明與現有技術相比，其顯著優點是：1、通過簡單的加載荷結構和數據采集與控制系統能快速計算出磨損系數；2、通過加載荷結構與軸的垂直位置關系，實現測量圓柱試樣外圓周向磨損性能。

附圖說明

圖1為本發明的整體結構主視圖；

圖2為本發明的整體結構側視圖；

圖3為本發明的整體結構俯視圖；

圖4為本發明的固定軸承支架的側視圖；

圖5為本發明的底座俯視圖；

圖6為本發明的砝碼俯視圖；

圖7為本發明的壓力桿主視圖；

圖8為本發明的對磨副的主視圖。

其中，1、底座；2、法蘭盤；3、壓力桿；4、壓扭傳感器；5、框支架；6、對磨副；7、固定軸；8、固定軸承；9、固定軸承支架；10、夾具；11、耐磨試樣；12、螺釘；13、電動機；14、支架；15、皮帶；16、砝碼；17、槽孔；18、鍵槽；19、移動軸承支架；20、移動軸；21、移動軸承

具體實施方式

下面結合附圖對本發明作進一步詳細描述。

結合圖1、圖2和圖3，一種用于測量圓柱試樣外圓周向耐磨性能的試驗裝置，包括底座1、法蘭盤2、壓力桿3、壓扭傳感器4、框支架5、對磨副6、固定軸7、移動軸20、固定軸承8、移動軸承21、固定軸承支架9、移動軸承支架19、電動機13、鍵槽18；框支架5垂直固定在底座1上端的中間部位，所述的固定軸7水平穿過固定軸承8、框支架5并伸入框支架5內，通過固定軸承支架9固定在底座1上，如圖4所示；移動軸承支架19與固定軸承支架9相對于框支架5對稱設置，移動軸20穿過移動軸承21、框支架5并伸入框支架5內與固定軸7相對應；且所述的固定軸7、移動軸20的伸入框支架5的一端均設有夾持裝置，另一端設有用于連接電動機13的鍵槽18；垂直穿過框支架5頂端設有加載荷結構為依次相連的壓力桿3、壓扭傳感器4與對磨副6，其中，壓力桿3伸出框支架5的一端上固定有法蘭盤2，法蘭盤2與框支架5之間設有間隙。

本發明中，采用設置數據采集與控制系統的方式，實現力大小實時顯示與保存，摩擦系數實時顯示與保存、旋轉速度設置(輸入)與實測，旋轉周次計數顯示，磨損時間顯示，磨損路程顯示。設置的數據采集與控制系統壓扭傳感器4相連。

本發明中，提供一種方式：電動機13固定連接有減速器，

本發明中，固定軸7或移動軸20和電動機13之間可以采用皮帶、鏈條、齒輪或聯軸器不同的方式相連。

本發明中，移動軸承支架19、移動軸承21在裝配過程中實現移動通過如下方式：底座1上設有槽孔17用于移動軸承支架19在槽孔17的范圍內移動。

本發明中，如圖6所示，附加載荷可通過在法蘭盤2放置砝碼16施加載荷。

本發明中用于耐磨性能測試的對磨副6與待測的耐磨試樣11接觸處為半圓凹形，該半圓凹形的直徑與待測的耐磨試樣11直徑相同，如圖8所示。

此外，采用如下的方式可以進一步優化耐磨性能測試

如圖5所示，底座1上通過設有的支架14支撐，支架14的數量為4個。

移動軸承支架19與固定軸承支架9通過螺釘12固定在底座1上。

夾持裝置為夾具10，具體為彈性筒夾、三爪自定心卡盤或自鎖式鉆夾頭。

如圖7所示的壓力桿3、壓扭傳感器4與對磨副6之間均通過螺紋連接。

測量圓柱試樣11外圓周向耐磨性能過程如下：

步驟1、由設計時確定的壓力桿3和法蘭盤2的材料為鋁及其尺寸，計算出這兩個零件的質量m1，再用天平稱量出所選壓鈕傳感器4的質量m2和對磨副6的質量m3。根據實驗載荷減去m1、m2和m3就是所加砝碼16質量。

步驟2、通過移動軸承支架19在底座1上的槽孔17內的移動，將試樣11裝夾在固定軸7上的夾具10上，調整試樣11的位置使其與對磨副6下端裝有的耐磨材料接觸并固定。

步驟3、加上通過步驟1計算出的所需砝碼16的質量，總的載荷在數據采集與控制系統中顯示出來，在達到實驗載荷后，通過減速器和皮帶15的作用調整發動機13的傳動速度。

步驟4、在磨損進行的過程中，隨著試樣11的磨損整個加載荷結構會隨之下降，以保證對磨副6與試樣11始終接觸。完成磨損試驗后從夾具10上取出完成測量的試樣11，記錄數據。

實施例1

測量試樣11為圓柱形電鑄仿型白剛玉砂輪外圓周向耐磨性能，其中白剛玉磨粒為60目，砂輪直徑6mm，磨粒粘附長度為12mm，砂輪總長度為30mm。實驗載荷10n。

壓鈕傳感器4為合金鋼材jhbu型輪輻式高精度拉壓鈕傳感器。

固定軸承支架9和移動軸承支架19對稱，通過m6螺栓12與底座1松緊，使移動軸承支架19在底座1上的槽孔17內移動。軸承為skf微型軸承，內徑2mm，外徑5mm，厚度2.3mm。

減速器與固定軸7之間的傳動裝置是柔性連接皮帶。

對磨副6材料為gr15。

各個零件尺寸如下：壓力桿3直徑8mm，長度是50mm；法蘭盤2厚2mm，直徑16mm，壓力桿3上的法蘭盤2上部長度5mm，法蘭盤2下部到壓鈕傳感器4連接部30mm，壓力桿3遠離法蘭盤2末端加工成m8螺紋長度為5mm；框支架5厚度5mm，高度59mm；壓鈕傳感器4厚度10mm；試樣11直徑6mm，長度30mm；試樣支架中心高20mm，gr15鋼塊20mm×5mm×20mm。

測量圓柱試樣11外圓周向耐磨性能過程如下：

步驟1、由設計時確定的壓力桿3和法蘭盤2的材料鋁及其尺寸，計算出這兩個零件的質量m1為5.429g，再用天平稱量出所選壓鈕傳感器4的質量m2為200g，對磨副6的質量m3為300g。根據實驗載荷減去m1、m2和m3就是所加砝碼16質量為494.6g。

步驟2、通過移動軸承支架19在底座1上的槽孔17內的移動，將試樣11裝夾在固定軸7上的夾具10上，調整試樣11的位置使其與對磨副6下端裝有的耐磨材料接觸并固定。

步驟3、加上通過步驟1計算出的所需砝碼16的質量，總的載荷在數據采集與控制系統中顯示出來，在達到實驗載荷后，通過減速器和皮帶15的作用調整發動機13的傳動速度。

步驟4、在磨損進行的過程中，隨著試樣11的磨損整個加載荷結構會隨之下降，以保證對磨副6與試樣11始終接觸。完成磨損試驗后從夾具10上取出完成測量的試樣11，記錄數據。