一种实时动态观测摩擦界面的端面扭动摩擦磨损试验机及方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102944512A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102944512A(43)申请公布日2013.02.27(21)申请号201210448675.3(22)申请日2012.11.03(71)申请人中国矿业大学地址221008江苏省徐州市南郊翟山(72)发明人王世博滕兵潘力李倩(51)Int.Cl.G01N19/00(2006.01)G01N19/02(2006.01)权利要求书权利要求书2页2页说明书说明书44页页附图附图44页(54)发明名称一种实时动态观测摩擦界面的端面扭动摩擦磨损试验机及方法(57)摘要本发明公开了一种实时动态观测摩擦界面的端面扭动摩擦磨损试验机及试验方法，包括压力施加装置，回转平台，摩擦界面观测装置，调节装置。所述的压力施加装置包括杠杆、杠杆支架、砝码；回转平台包括电机、轴编码器、蜗轮蜗杆传动机构；摩擦界面观测装置包括高速摄像机、扭矩和压力传感器；调节装置包括水平尺和竖直可调杆件。由杠杆、砝码对下试样进行轴向加载，回转平台带动上试样往复扭动，高速显微摄像机观测磨损界面，通过加减砝码、改变扭动频率等模拟不同外载下扭动摩擦磨损实验，获得摩擦过程中的摩擦系数、磨损形貌、磨屑的实时运动，评价透明材料在整个过程的摩擦磨损性能，其结构简单，操作方便，重复性好。CN102945ACN102944512A权利要求书1/2页1.一种实时动态观测摩擦界面的端面扭动摩擦磨损试验机，其特征在于：包括压力加载装置，回转平台，摩擦界面观测装置，调节装置；所述的压力加载装置包括设在底座(1)上的杠杆支架(2)、以杠杆支架为支点的杠杆(3)、设于杠杆支点一侧的砝码(4)及砝码盘(5)、连接于杠杆另一侧的固定块(8)；所述的回转平台包括步进电机(23)、联轴器(24)、蜗杆(25)和蜗轮(26)、安装于电机轴尾端的连架(27)和轴编码器(28)；所述的摩擦界面观测装置包括固定在自由角度支架(20)的高速显微摄像头(9)和光源(10)、螺纹连接于固定块(8)的竖直调节杆件(11)、杆件(11)上端安装有压力传感器(12)和扭矩传感器(13)、下夹具(14)、下试样(15)，上试样(16)安装在固定于回转平台的上夹具(17)；底座(1)与上撑板(19)通过四根立柱(18)相连；所述的调节装置包括用于左右调节的双头螺柱(7)、上下竖直调节杆件(11)、可前后调节的有底座切槽(22)的杠杆支架(2)以及保证杠杆水平放置的水平尺(6)。2.根据权利要求1所述的实时动态观测摩擦界面的扭动摩擦磨损试验机，其特征在于：所述的杠杆(3)与杠杆支架(2)之间安装有减小摩擦，增加耐磨性的聚合物PTFE(21)。3.根据权利要求1所述的实时动态观测摩擦界面的扭动摩擦磨损试验机，其特征在于：所述的双头螺柱(7)、底座切槽(22)、竖直调节杆件(11)可对应地进行下试样(15)的左右、前后、上下调整，实现对心位置的调节。4.根据权利要求1所述的实时动态观测摩擦界面的扭动摩擦磨损试验机，其特征在于：所述的双头螺柱(7)可左右调节杠杆(3)，使试样(15)至偏心位置，开展旋转滑动摩擦磨损试验。5.根据权利要求1所述的实时动态观测摩擦界面的扭动摩擦磨损试验机，其特征在于：所述的回转平台内孔径为Φ90mm，固定在自由角度支架(20)上的高速摄像头(9)安装空间大，且可通过内孔以微小视距观测摩擦界面。6.一种如权利要求1所述试验机的实时动态观测的端面扭动摩擦磨损试验方法，其特征在于包括以下步骤：a.将上透明盘、下销试样(16、15)分别螺丝紧固在上夹具(17)和下夹具(14)，上夹具(17)与高精密回转平台螺纹固定，并安装好高速摄像机(9)，使之正对摩擦界面，调节好视距，开通光源，摄像头对照亮的摩擦界面摄像；b.调节双头螺柱(7)、底座切槽(22)、竖直调节杆件(11)使下试样(15)的垂直中心线与高精密回转平台旋转轴重合对心。也可使下试样的垂直中心线与高精密回转平台旋转轴偏心半径R，进行旋转滑动摩擦磨损实验。通过压力传感器数据采集控制系统控制砝码的加载，并调节水平尺(6)使上、下试样(16、15)两端面水平紧密接触；c.根据实验要求对紧密接触界面的下试样(15)加减砝码达设定值载荷P，压力传感器(12)实时将不同压力的信号输出，经USB数据采集卡连接电脑显示压力值P，同时通过数据采集控制系统设置步进电机(23)的转速r和往复扭动次数n、往复扭动幅值θ；d.启动步进电机(23)由联轴器(24)驱动蜗杆(25)转动，涡轮(26)经250∶1的大减速比后旋转并带动固定在回转平面的上夹具(17)，上透明盘(16)随之扭动，在上、下试样(16、15)的界面形成端面扭动摩擦磨损；2CN102944512A权利要求书2/2页e.