一种钢丝微动摩擦磨损试验机

摘要

一种钢丝微动摩擦磨损试验机，包括主机架及安装在主机架上的上工作台与下工作台，上工作台上固定有上试样钢丝，下工作台上固定有下试样钢丝，上试样钢丝与下试样钢丝相互接触。钢丝微动摩擦磨损试验机还包括微动位移频率调节机构与微动位移振幅调节机构，微动位移频率调节机构驱动上工作台相对于下工作台往复运动，从而在上试样钢丝与下试样钢丝之间形成摩擦以进行钢丝摩擦磨损试验，且微动位移频率调节机构还用于无级地调节上工作台做上述往复运动的频率。微动位移振幅调节机构用于无级地调节上工作台做上述往复运动的振幅。

说明书

技术领域

本发明涉及摩擦性能测试，更具体的说，涉及一种钢丝微动摩擦磨损试验 机。

背景技术

微动磨擦磨损试验机是用来测试和研究材料的硬度、摩擦性能及磨损疲劳 性能等与摩擦有关的参数的试验装置，其基本工作原理是驱动两个相互接触的 表面在一定的接触压力下以设定的振幅、频率和接触角相对滑动，从而在这两 个表面之间形成摩擦，然后测量和分析构成这两个表面的材料的与摩擦有关的 各类参数。

目前，钢丝微动磨损试验机中广泛使用的方案是采用凸轮驱动方式在两个 相互接触的表面之间产生具有预定振幅及频率的滑动，采用压砝码的方式在这 两个表面之间产生预定的接触压力，这样就可以进行上述摩擦磨损试验。例如， 专利CN200420080073.8公开了一种常用的钢丝微动磨损试验机，该试验机利 用电动机驱动凸轮转动，用凸轮的转动驱动悬臂杆往复移动，再用悬臂杆带动 微动台往复滑动。微动台表面的接触压力则采用压砝码的方式产生。在这种现 有的试验机中，通过调整凸轮的形状可以使微动台的滑动具备较大的振幅，接 触压力也可通过增减砝码的手段在任意范围内变动。但是，当需要利用微动台 进行不同行程的摩擦磨损试验时，需对应地更换不同形状的凸轮以改变微动台 的振幅。由于每个凸轮只能对应一个固定的滑动行程，因此，采用凸轮驱动方 式，即使凸轮可以更换，微动台的滑动行程调节也是有级的，无法实现无级变 化，这对需要逐渐调节滑动行程的摩擦磨损试验会造成很大的不便。同时，由 于凸轮本身在使用中会磨损以致形状逐渐发生改变，利用凸轮驱动的微动台的 滑动行程也会产生越来越大的误差。再者，采用压砝码方式对微动台表面形成 接触压力，虽然载荷稳定、结构简单，但也难以连续地、无级地调节压力载荷。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对上述现有技术中难以无级地调节微动 台的滑动行程与微动台表面的压力载荷，以及微动台的滑动行程容易产生误差 的缺陷，提供一种结构简单、滑动行程精确度高、且可以对微动台上的试样钢 丝之间的接触压力、接触角、微动位移振幅、微动位移频率都进行无级调节的 钢丝微动摩擦磨损试验机。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种钢丝微动摩擦磨损试验机，包括主机架1及安装在所述主机架1上的 上工作台5与下工作台11，所述上工作台5上固定有上试样钢丝28，所述下 工作台11上固定有下试样钢丝18，所述上试样钢丝28与所述下试样钢丝18 相互接触；其特征在于：所述钢丝微动摩擦磨损试验机还包括微动位移频率调 节机构4、7、23、24、26、27与微动位移振幅调节机构2、20、21、22、9、 10，所述微动位移频率调节机构4、7、23、24、26、27驱动所述上工作台5 相对于所述下工作台11往复运动，从而在所述上试样钢丝28与所述下试样钢 丝18之间形成摩擦以进行钢丝摩擦磨损试验，且所述微动位移频率调节机构 4、7、23、24、26、27还用于无级地调节所述上工作台5做上述往复运动的 频率；所述微动位移振幅调节机构2、20、21、22、9、10用于无级地调节所 述上工作台5做上述往复运动的振幅。

优选地，所述微动位移频率调节机构4、7、23、24、26、27包括第一滑 动导轨4、复位弹簧7、驱动构件23、导向杆24、第一驱动电机26及第一传 动带27；所述第一滑动导轨4固定在主机架1上，所述上工作台5可滑动地 安装在所述第一滑动导轨4上；所述复位弹簧7一端固定在所述主机架1上， 另一端固定在所述上工作台5的一侧；所述驱动构件23为L形的曲杆，其包 括相互垂直地连接在一起的连接臂和驱动臂，所述连接臂的末端连接到上工作 台5的与固定有所述复位弹簧7的一侧相反的另一侧，所述驱动臂钩住导向杆 24；所述导向杆24一端通过所述第一传动带27与所述第一驱动电机26传动 连接，且所述导向杆24的中轴线与垂直于上工作台5的方向构成一夹角。

优选地，当所述第一驱动电机26转动时，通过所述第一传动带27带动所 述导向杆24围绕着垂直于所述上工作台5的旋转轴线自转，使所述导向杆两 端做圆锥摆动；当所述导向杆24的一端旋转到与所述驱动臂的内侧相互抵顶 时，所述导向杆24推动所述驱动臂朝远离所述上工作台5的方向运动，从而 带动所述上工作台5在所述第一滑动导轨4上移动，同时拉伸所述复位弹簧7； 当所述导向杆24的所述一端旋转到远离所述驱动臂的位置时，所述复位弹簧 7缩回，使上工作台5恢复到初始位置；这样使得所述上工作台5相对于所述 下工作台11做上述往复运动。

优选地，微动位移振幅调节机构2、20、21、22、9、10包括第二滑动导 轨20、丝杆21、基座22、第二传动带9及第二驱动电机10；所述第二滑动导 轨20固定在所述主机架1上，所述丝杆21安装在所述第二滑动导轨20上并 与所述第二滑动导轨20相互啮合，所述基座22固定安装在所述丝杆21上， 所述导向杆24、第一驱动电机26及第一传动带27均安装在所述基座22上， 所述丝杆21的一端通过所述第二传动带9与所述第二驱动电机10传动连接。

优选地，当所述第二驱动电机10转动时，其通过所述第二传动带9带动 所述丝杆21转动，进而通过所述丝杆21及所述基座22带动所述导向杆24 沿着垂直于所述上工作台5表面的方向移动，从而改变所述驱动构件23在所 述导向杆24上钩住的位置，使用所述导向杆24上摆动幅度不同的部位来周期 性地抵顶所述驱动臂内侧，用以调节所述上工作台5做上述往复运动的振幅。

优选地，所述微动位移振幅调节机构2、20、21、22、9、10还包括用于 测量上工作台5做上述往复运动时的位移量的光栅尺2。

优选地，所述钢丝微动摩擦磨损试验机还包括用于驱动所述下工作台11 相对于所述上工作台5旋转一定的角度，从而使所述下试样钢丝18与所述上 试样钢丝28之间形成可无级调节的夹角的转角调节机构13。

优选地，所述钢丝微动摩擦磨损试验机还包括液压加载机构15、16、17， 所述液压加载机构15、16、17包括液压缸16，所述液压缸16用于以液压方 式向所述下工作台11施加可无级调节的压力，从而驱动所述下工作台11与所 述上工作台5紧贴，使所述下试样钢丝18与所述上试样钢丝28以可无级调节 的压力相互压在一起。

本发明的钢丝微动摩擦磨损试验机具有以下有益效果：其转角调节机构、 微动位移振幅调节机构、微动位移频率调节机构和液压加载机构都可以进行无 级调节，从而为摩擦磨损试验提供能够进行无级变换的接触角、微动位移振幅、 微动位移频率及接触压力，操作方便、测试精度较高，此外，该钢丝微动摩擦 磨损试验机的结构也比较简单。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明：

图1是本发明较佳实施例提供的钢丝微动摩擦磨损试验机的整体结构示 意图；

图2是图1所示的钢丝微动摩擦磨损试验机中装有上试样钢丝（18）的上 工作台（5）的结构示意图；

图3是图1所示的钢丝微动摩擦磨损试验机中装有下试样钢丝（28）的下 工作台（11）的结构示意图；

图4是图1所示的钢丝微动摩擦磨损试验机中驱动构件（23）与导向杆（24） 装配在一起的示意图；

图5是图4的仰视图；

图6是图4的俯视图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实 施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅 仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

图1示出了本发明较佳实施例提供的钢丝微动摩擦磨损试验机，该试验机 包括主机架1及安装在主机架1上的上工作台5、下工作台11、转角调节机构 13、液压加载机构15、16、17、微动位移振幅调节机构2、20、21、22、9、 10、微动位移频率调节机构4、7、23、24、26、27。

请一并参阅图2及图3，上工作台5的下表面上固定安装有预定型号的上 试样钢丝28，下工作台11的上表面上固定安装有预定型号的下试样钢丝（18）， 且上工作台5的下表面与下工作台11的上表面互相平行且彼此对准，使上试 样钢丝28与下试样钢丝18相互接触。转角调节机构13可以驱动下工作台11 旋转，从而调节下试样钢丝18与上试样钢丝28之间的接触角。液压加载机构 15、16、17可以给下工作台11提供向上的推力，使下试样钢丝18具有向上 移动的趋势，从而与上试样钢丝28之间产生一定的接触压力。微动位移频率 调节机构4、7、22、24、26、27可以驱动上工作台5沿着与下工作台11的上 表面平行的方向（本实施例中为水平方向）以一定频率往复运动，从而使上试 样钢丝28与下试样钢丝18产生相对的滑动，并相互摩擦。微动位移振幅调节 机构2、20、21、22、9、10则可以调节上工作台5做上述往复运动时的振幅。 这样，上试样钢丝28与下试样钢丝18就能够以预定的接触压力、接触角、频 率和振幅进行相对滑动，并相互摩擦。此时就可以进行钢丝摩擦磨损试验，测 量及分析上试样钢丝28与下试样钢丝18以预定的接触压力、接触角、频率和 振幅相互摩擦时的相关性能参数，例如硬度、摩擦系数及磨损疲劳性能参数等。

微动位移频率调节机构4、7、23、24、26、27具体包括第一滑动导轨4、 复位弹簧7、驱动构件23、导向杆24、第一驱动电机26及第一传动带27。第 一滑动导轨4固定在主机架1上，上工作台5可滑动地安装在第一滑动导轨4 上。复位弹簧7可为一柱状弹簧，其一端固定在主机架1上，另一端固定在上 工作台5的一侧。本实施例中如图1所示，复位弹簧7的左端固定在主机架1 上，另一端固定在上工作台5的左侧。请一并参阅图4、图5及图6，驱动构 件23为L形的曲杆，其包括相互垂直地连接在一起的连接臂和驱动臂（图中 未标号），其中连接臂的长度大于驱动臂的长度。连接臂的末端固定连接到上 工作台5的与固定有复位弹簧7的一侧相反的另一侧，本实施例中是连接到上 工作台5的右侧。导向杆24按照大致垂直于上工作台5的姿态放置，但并非 完全地垂直于上工作台5，而是如图4所示，导向杆24略微倾斜，其自身中 轴线与垂直于上工作台5的方向构成一个微小的夹角。驱动构件23的驱动臂 钩住导向杆24的上段，如图5及图6所示，本实施例中，驱动臂是挡在导向 杆24的右侧。

导向杆24的下段通过第一传动带27与第一驱动电机26传动连接，第一 驱动电机26转动时，通过第一传动带27带动导向杆24围绕着垂直于上工作 台5的旋转轴线自转。由于导向杆24的中轴线与其旋转轴线具有微小的夹角， 因此导向杆24自转时，其上下两端会在一个微小的范围内做圆锥摆动。当导 向杆24的上端旋转到与驱动构件23的驱动臂内侧相互抵顶时，就会推动驱动 臂朝远离上工作台5的方向（本实施例中为右方）运动，从而通过驱动构件 23带动上工作台5在第一滑动导轨4上向一侧（本实施例中为右侧）做微小 位移，同时拉伸复位弹簧7。当导向杆24的上端旋转到远离驱动臂的位置时， 导向杆24不再抵顶驱动臂的内侧，此时复位弹簧7缩回，使上工作台5恢复 到初始位置（本实施例中为向左侧移回）。这样，上工作台5就能够在第一滑 动导轨4上相对于下工作台11沿着水平方向（本实施例中为左右方向）往复 移动，从而使上试样钢丝28与下试样钢丝18产生相对的滑动，并相互摩擦， 从而可以进行上述的。通过调节第一驱动电机26的转速就可以调节导向杆24 作圆锥摆动的周期，进而调节上工作台5沿着水平方向往复运动的频率，从而 可以进行不同频率下的钢丝摩擦磨损试验。不难理解，只要第一驱动电机26 能够无级地调节转速（这属于现有技术，此处无需再提供具体的电机级调速方 法），上工作台5沿着水平方向往复运动的频率就也可以无级地调节。

微动位移振幅调节机构2、20、21、22、9、10具体包括光栅尺2、第二 滑动导轨20、丝杆21、基座22、第二传动带9及第二驱动电机10。光栅尺2 安装在第一滑动导轨4上，用于检测上工作台5做上述往复水平运动的频率和 振幅。第二滑动导轨20沿着垂直于上工作台5表面的方向（本实施例中为竖 直方向）固定安装在主机架1上，丝杆21安装在第二滑动导轨20上并与第二 滑动导轨20相互啮合，丝杆21的转动可以驱动其自身沿着第二滑动导轨20 移动。基座22固定安装在丝杆21上，上述的导向杆24、第一驱动电机26及 第一传动带27均安装在基座22上。丝杆21的一端通过第二传动带9与第二 驱动电机10传动连接。第二驱动电机10转动时，即可通过传动带9带动丝杆 21转动，进而通过丝杆21及基座22带动导向杆24沿着垂直于上工作台5表 面的方向（本实施例中为竖直方向）移动，这样就可以改变连接构件23在导 向杆24上钩住的位置。不难理解，导向杆24在做上述的圆锥摆动时，其上下 末端的摆动幅度最大，越往中段的部分则摆动幅度越小。通过调整驱动构件 23在导向杆24上钩住的位置，就可以分别使用导向杆24上摆动幅度不同的 部位来周期性地抵顶驱动臂内侧，从而依照上述方法驱动上工作台5以不同的 振幅往复运动，达到微动位移振幅调节功能。光栅尺2可用来即时地测量上工 作台5当前做往复运动时的位移量。可以理解，只要导向杆24各段的直径是 一致的，其做圆锥摆动时，从端部到中段的摆动幅度就是无级渐变的。通过驱 动导向杆24相对于驱动构件23逐渐移动（本实施例中该移动为垂直升降）， 就可以逐渐调节导向杆24上周期性地抵顶驱动臂内侧的部位的摆动幅度，进 而无级地调节上工作台5做往复水平运动的振幅，进行不同振幅下的钢丝摩擦 磨损试验。

本实施例中，下工作台11固定装设在支架12上，支架12则可旋转地安 装在转角调节机构13上。转角调节机构13采用现有的蜗杆及涡轮（图未示） 作为传动机构，通过旋转转角调节机构13上的旋转手柄（图中未标号）即可 通过蜗杆及涡轮驱动支架12带动下工作台11沿着垂直于上工作台5表面的轴 线旋转，其中确定旋转轴线方向的具体手段属于现有技术，这里不再赘述。这 样，就可以使下工作台11相对于上工作台5旋转一定的角度，进而使下试样 钢丝18与上试样钢丝28之间形成一定的夹角（即接触角），从而可以进行不 同接触角下的钢丝摩擦磨损试验。可以理解，下试样钢丝18与上试样钢丝28 的夹角显然也是能够连续地、无级地调节的。

本实施例中，该钢丝微动摩擦磨损试验机还包括支撑柱8和液压加载机构 15、16、17。支撑柱8安装在主机架1上，支架12可滑动地安装在支撑柱8 上，安装有上工作台5的第一滑动导轨4则固定安装在支撑柱8一端。液压加 载机构15、16、17具体包括固定架15、液压缸16与液压管17。固定架15 固定安装在主机架1上，液压缸16安装在固定架15上并与支架12传动连接， 液压管17与液压缸16连通。当液压油被从液压管17灌入液压缸16时，其产 生的压力被传导至支架12，推动支架12与下工作台11沿支撑柱8向支撑柱8 安装有第一滑动导轨4的端部移动，使下工作台11与上工作台5紧贴，下试 样钢丝18与上试样钢丝28以一定的压力相互压在一起，即可进行上述摩擦磨 损试验。通过调节从液压管17进入液压缸16的液压油的压力，即可以方便地 对下试样钢丝18与上试样钢丝28之间的接触压力进行无级调节，从而可以进 行不同接触压力下的钢丝摩擦磨损试验。

本发明上述实施例提供的钢丝微动摩擦磨损试验机具有以下有益效果：其 转角调节机构13、微动位移频率调节机构4、7、23、24、26、27、微动位移 振幅调节机构2、20、21、22、9、10和液压加载机构15、16、17都可以进行 无级调节，从而为摩擦磨损试验提供能够进行无级变换的接触角、微动位移振 幅、微动位移频率及接触压力，操作方便、测试精度较高，此外，该钢丝微动 摩擦磨损试验机的结构也比较简单。

虽然本发明是通过附图及实施例进行说明的，本领域技术人员应当明白， 在不脱离本发明范围的情况下，还可以对本发明进行各种变换及等同替代。另 外，针对特定情形或材料，可以对本发明做各种修改，而不脱离本发明的范围。 因此，本发明不局限于所公开的具体实施例，而应当包括落入本发明权利要求 范围内的全部实施方式。