一种减摩材料试验装置实用新型专利

专利名称：一种减摩材料试验装置

专利类型：实用新型专利

专利申请号：CN202111255863.X

专利申请（专利权）人：济南邦威仪器有限公司
权利人地址：山东省济南市市中区党家街道办事处党西村商业街6号

专利发明（设计）人：李春林,徐朋波

专利摘要：本申请公开了一种减摩材料试验装置，涉及材料检测设备领域，本申请通过在底座上安装垂直试验机构和水平试验机构，采用垂向和水平两维的同步或异步加载方式，完成对减摩材料的性能测试，测试效率高，数据准确，同时降低了设备的安装难度；通过设置保护机构对工作状态的垂向力传感器进行保护，保证垂向力传感器只承受垂直方向的力，不被水平摩擦力影响，减少了设备损耗，提高了测量精度。

主权利要求：
1.一种减摩材料试验装置，包括底座（1），其特征在于：所述底座（1）上设置有垂直试验机构、水平试验机构、保护机构和试验加载机构，保护机构设置于垂直试验机构的下方位置，所述试验加载机构设置于保护机构上方，试验加载机构为垂直试验机构和水平试验机构共用加载部，垂直试验机构和水平试验机构之间通过斜支撑（12）连接；所述底座（1）、试验加载机构、垂直试验机构和水平试验机构构成封闭式自反力结构；
垂直试验机构包括横梁（9）、垂向作动器（10）、立柱（6）和下压板（3）；所述横梁（9）通过立柱（6）安装于底座（1）上，所述垂向作动器（10）设置于横梁（9）上，所述垂向作动器（10）顶部设置垂向位移传感器（11）；所述垂向作动器（10）下方设置上压板（7）；所述底座（1）上设置垂向力传感器（2），所述垂向力传感器（2）位于试验加载机构的下方，垂向力传感器（2）上设置下压板（3）；
所述垂向作动器（10）底部设置过渡连接盘（26），所述过渡连接盘（26）与上压板（7）之间设置导向梁（8），所述导向梁（8）通过第一滚动体（13）与立柱（6）相接触；
水平试验机构包括水平承载梁（19）、水平作动器（20）和连接杆（18）；所述水平承载梁（19）固定于斜支撑（12）外侧壁，所述水平作动器（20）设置于水平承载梁（19）上，所述水平作动器（20）顶部设置水平位移传感器（21）；所述水平作动器（20）下方设置连接杆（18），所述连接杆（18）末端设置水平力传感器（16）和连接件（15），所述连接件（15）与试验加载机构活动连接；
所述连接件（15）末端设置球销装置（17），所述球销装置（17）与试验加载机构接触面为球面；球销装置（17）内部为销孔结构，销孔内设置圆柱销（14），所述圆柱销（14）与连接件（15）相连接；
试验加载机构包括水平加载板（5），所述水平加载板（5）底部设置滚动装置（4）；
所述滚动装置（4）包括两侧的拉板（401）和前后侧的挡板（402），所述滚动装置（4）内部设置滚轴（403），所述滚轴（403）平行于拉板（401），滚轴（403）前后与挡板（402）活动连接；
保护机构设置于下压板（3）的两侧，每侧前后设置多个；保护机构通过支撑件（23）固定于底座（1）上，支撑件（23）内侧设置导轨支撑（27），所述导轨支撑（27）上设置直线导轨（28）和与之匹配的滑块（29），所述滑块（29）与下压板（3）之间通过过渡件（25）连接；
所述底座（1）上设置水平导轨（30），所述水平导轨（30）位于连接杆（18）正下方，与连接杆（18）平行，所述水平导轨（30）上设置水平移动小车（22），所述水平移动小车（22）顶部与连接杆（18）连接，所述水平导轨（30）两端均设置限位挡块（31）。 说明书 : 一种减摩材料试验装置技术领域[0001] 本申请涉及材料检测设备领域，尤其是涉及一种减摩材料试验装置。背景技术[0002] 减摩材料是一类古老而用途又十分广泛的、机械制造工业中不可缺少的工业用材。据统计，大约有三分之一以上的世界能源消耗在摩擦上，大约有80%的破坏零件是由磨损造成的。应用减摩材料的目的，主要是要求尽可能低的摩擦系数，以降低摩擦损耗，提高传动效率。近年来，减摩材料层出不穷，减摩材料的应用越来越广泛。减摩材料的减摩性直接决定机械性能的高低。所以就需要相对应的试验装置完成力学性能检测。[0003] 传统力学性能检测设备通常只能针对单一方向进行测试，若要进行水平和垂直二维性能测试，则需要多台设备多步操作，检测过程低效，且无法同步进行，影响试验测试数据。发明内容[0004] 为了解决以上技术问题，本申请提供了一种减摩材料试验装置，采用垂向和水平两维加载方式，通过伺服控制整个试验过程完成整个试验，测得减摩材料的准确实验数据。[0005] 本申请的技术问题是通过以下技术方案实现的：一种减摩材料试验装置，包括底座，所述底座上设置有垂直试验机构、水平试验机构、保护机构和试验加载机构，保护机构设置于垂直试验机构的下方位置，所述试验加载机构设置于保护机构上方，试验加载机构为垂直试验机构和水平试验机构共用加载部，垂直试验机构和水平试验机构之间通过斜支撑连接；所述底座、试验加载机构、垂直试验机构和水平试验机构构成封闭式自反力结构。[0006] 进一步地，垂直试验机构包括横梁、垂向作动器、立柱和下压板；所述横梁通过立柱安装于底座上，所述垂向作动器设置于横梁上，所述垂向作动器顶部设置垂向位移传感器；所述垂向作动器下方设置上压板；所述底座上设置垂向力传感器，所述垂向力传感器位于试验加载机构的下方，垂向力传感器上设置下压板。[0007] 进一步地，所述垂向作动器底部设置过渡连接盘，所述过渡连接盘与上压板之间设置导向梁，所述导向梁通过第一滚动体与立柱相接触。[0008] 进一步地，水平试验机构包括水平承载梁、水平作动器和连接杆；所述水平承载梁固定于斜支撑外侧壁，所述水平作动器设置于水平承载梁上，所述水平作动器顶部设置水平位移传感器；所述水平作动器下方设置连接杆，所述连接杆末端设置水平力传感器和连接件，所述连接件与试验加载机构活动连接。[0009] 进一步地，所述连接件末端设置球销装置，所述球销装置与试验加载机构接触面为球面；球销装置内部为销孔结构，销孔内设置圆柱销，所述圆柱销与连接件相连接。[0010] 进一步地，试验加载机构包括水平加载板，所述水平加载板底部设置滚动装置。[0011] 进一步地，所述滚动装置包括两侧的拉板和前后侧的挡板，所述滚动装置内部设置滚轴，所述滚轴平行于拉板，滚轴前后与挡板活动连接。[0012] 进一步地，保护机构设置于下压板的两侧，每侧前后设置多个；保护机构通过支撑件固定于底座上，支撑件内侧设置导轨支撑，所述导轨支撑上设置直线导轨和与之匹配的滑块，所述滑块与下压板之间通过过渡件连接。[0013] 进一步地，所述底座上设置水平导轨，所述水平导轨位于连接杆正下方，与连接杆平行，所述水平导轨上设置水平移动小车，所述水平移动小车顶部与连接杆连接，所述水平导轨两端均设置限位挡块。[0014] 综上所述，本申请具有如下有益效果：[0015] 1、本申请通过在底座上安装垂直试验机构和水平试验机构，采用垂向和水平两维的同步或异步加载方式，完成对减摩材料的性能测试，测试效率高，数据准确，同时降低了设备的安装难度。[0016] 2、本申请通过设置保护机构对工作状态的垂向力传感器进行保护，保证垂向力传感器只承受垂直方向的力，不被水平摩擦力影响，减少了设备损耗，提高了测量精度。附图说明[0017] 图1为本申请减摩试验装置结构示意图；[0018] 图2为图1主视图；[0019] 图3为滚动装置结构示意图；[0020] 图4为保护装置实施例一结构示意图；[0021] 图5为保护装置实施例二结构示意图；[0022] 图6为A处局部放大示意图；[0023] 图7为B处局部放大示意图。[0024] 附图标记说明：[0025] 1、底座；2、垂向力传感器；3、下压板；4、滚动装置；401、拉板；402、挡板；403、滚轴；5、水平加载板；6、立柱；7、上压板；8、导向梁；9、横梁；10、垂向作动器；11、垂向位移传感器；12、斜支撑；13、第一滚动体；14、圆柱销；15、连接件；16、水平力传感器；17、球销装置；18、连接杆；19、水平承载梁；20、水平作动器；21、水平位移传感器；22、水平移动小车；23、支撑件；24、第二滚动体；25、过渡件；26、过渡连接盘；27、导轨支撑；28、直线导轨；29、滑块；30、水平导轨；31、限位挡块。具体实施方式[0026] 以下结合附图对本申请进行进一步的详细说明。参考图1‑7，本申请公开了一种减摩材料试验装置，如图1‑2所示，包括底座1，所述底座1上分别设置垂直试验机构、水平试验机构、保护机构和试验加载机构，可以实现垂向、水平的同步和异步加载，保护机构设置于垂直试验机构的正下方位置，所述试验加载机构设置于保护机构上方，试验加载机构为垂直试验机构和水平试验机构共用加载部，垂直试验机构和水平试验机构之间通过斜支撑12连接。[0027] 底座1、试验加载机构、垂直试验机构和水平试验机构构成封闭式自反力结构，所有的加载试验时所产生的承载力都会变成内力并且被主体框架承受，不会让底座1下方的安装基础承受上方作动器的巨大载荷，安装基础只承受设备的自身的重力；另外还能够大大降低设备安装基础的制作要求和设备安装的难度。[0028] 如图3所示，试验加载机构包括水平加载板5，所述水平加载板5底部设置滚动装置4。[0029] 所述滚动装置4包括两侧的拉板401和前后侧的挡板402，所述滚动装置4内部设置滚轴403，所述滚轴403平行于拉板401，滚轴403前后与挡板402活动连接。滚动装置4安装在下压板3和水平加载板5中间，是由多个精密加工的滚柱组成，滚柱的作用是在保证能够承受垂向试验力的同时最大限度的减小水平摩擦力，减小由于水平摩擦对水平力产生的误差。[0030] 垂直试验机构包括横梁9、垂向作动器10、立柱6和下压板3；所述横梁9通过四边的立柱6安装于底座1上，所述垂向作动器10设置于横梁9中部，所述垂向作动器10顶部设置垂向位移传感器11；所述垂向作动器10下方设置上压板7；所述底座1上设置垂向力传感器2，所述垂向力传感器2位于试验加载机构的正下方，垂向力传感器2上设置下压板3。[0031] 如图6所示，所述垂向作动器10底部设置过渡连接盘26，所述过渡连接盘26与上压板7之间设置导向梁8，所述导向梁8通过第一滚动体13与立柱6相接触。[0032] 导向梁8分别与垂向作动器10和上压板7相连接，同时通过第一滚动体13与四立柱6相接触，防止垂向作动器10的活塞上下移动时沿轴线旋转。当垂向作动器10的活塞上下移动时，导向梁8随之沿立柱6上下移动。第一滚动体13是滚珠结构，在保证导向梁8沿立柱6上下移动的同时，还能够减小导向梁8与立柱6的摩擦。[0033] 水平试验机构包括水平承载梁19、水平作动器20和连接杆18；所述水平承载梁19固定于斜支撑12外侧壁，所述水平作动器20设置于水平承载梁19中部，所述水平作动器20顶部设置水平位移传感器21；所述水平作动器20下方设置连接杆18，所述连接杆18末端设置水平力传感器16和连接件15，所述连接件15与试验加载机构活动连接。[0034] 如图7所示，所述连接件15末端设置球销装置17，所述球销装置17与试验加载机构接触面为球面；球销装置17内部为销孔结构，销孔内设置圆柱销14，所述圆柱销14与连接件15相连接。[0035] 当水平作动器20通过水平加载板5对试样进行反复加载试验时，导向梁8会承受通过上压板7传递过来的水平力，第一滚动体13除了能够承受此水平力，同时还保证了导向梁8沿立柱6正常状态的上下微动。[0036] 当水平加载板5在不水平的状态时，外来的水平力可通过球面结构调节作用正方向加载到水平加载板5上。球销装置17的内部是一个销孔结构，通过圆柱销14和连接件15相连，当水平加载板5在试验过程中由于试样变形上下微动时，会产生倾斜，此时球销装置17可沿圆柱销14上下微动，使得水平加载板5保持水平状态。[0037] 所述底座1上设置水平导轨30，所述水平导轨30位于连接杆18正下方，与连接杆18平行，所述水平导轨30上设置水平移动小车22，所述水平移动小车22顶部与连接杆18连接，水平移动小车22用以给连接杆18提供支撑，所述水平导轨30两端均设置限位挡块31。[0038] 如图4所示，保护机构设置于下压板3的两侧，每侧前后设置两个；保护机构通过支撑件23固定于底座1上，支撑件23内侧设置导轨支撑27，所述导轨支撑27上设置直线导轨28和与之匹配的滑块29，所述滑块29与下压板3之间通过过渡件25连接。[0039] 另外，保护机构也可以是其他支撑形式，如图5所示，如在导轨支撑27上设置第二滚动体24，第二滚动体24的结构和运行原理与第一滚动体13相同，第二滚动体24通过过渡件25与下压板3连接。[0040] 试验过程中，当传感器受到通过滚动装置4传递过来的垂向载荷时，下压板3通过第二滚动体24沿支撑件23的垂直方向移动；当传感器受到通过滚动装置4传递过来的水平摩擦载荷时，载荷会通过下压板3、第二滚动体24传递到支撑件23上，保证了垂向力传感器2只承受垂向来的压力，不被水平摩擦力影响。[0041] 本申请的减摩材料试验装置的油源按标准模块化设计生产制造，技术成熟，性能稳定。进口齿轮泵，该泵压力高、噪音低，具有优良的耐久性和长寿命。通过过滤精度为5μ的精密滤油器对液压油进行过滤，保证液压油的清洁度。通过风冷却器对液压油进行冷却，确保冷却效果，液压油通过吸油滤油器、油泵电机组、高压滤油器、溢流阀、分油器、伺服阀到达伺服作动器，通过伺服作动器的运动来完成试验。[0042] 另外，本装置使用自主研制的双通道全数字程控放大器以及PC机控制器，配以数据处理软件包，实现了试验机的试验力、活塞位移等参量的闭环控制，实现了测量参数的数字式调零和标定；全中文控制软件包采用了计算机虚拟仪器技术，实现了试验力、试验力峰值、活塞位移及试验曲线的屏幕显示；特别设置的控制模式智能设置专家系统，使用户具有了根据不同的试验要求自主编制试验过程控制模式的能力。[0043] 本申请的工作原理为：试验时，减摩材料制作成试样通过工装放置在上压板7和水平加载板5之间，垂向作动器10可采用试验力和位移两种控制方式通过导向梁8、上压板7对减摩材料垂向加载，水平作动器20也可采用试验力和位移两种控制方式通过连接杆18、水平移动小车22、连接件15、水平加载板5对减摩材料在水平方向进行反复加载。试验过程中，垂向力传感器和垂向位移传感器11能够检测垂向试验力和垂向位移，水平力传感器16和水平位移传感器21能够检测水平试验力和水平位移。试验完成后，要通过宏观和微观两种方式观察摩擦材料和摩擦副的摩擦痕迹、计算摩擦系数等方式最终判断减摩材料的性能。[0044] 以上为本申请的较佳实施例，本申请不限于上述实施的结构，可以有多种变形，也不限于上述的应用领域，可以在更多相似的领域应用，总之，在不脱离本申请的设计思路、机械结构形式、智能驱动控制方式的所有改进和变化，均属于本申请的范围内。

专利地区：山东

专利申请日期：2021-10-27

专利公开日期：2024-07-26

专利公告号：CN113945475B