一种液体润滑圆环摩擦磨损实验装置论文和设计-程香平

全文摘要

一种液体润滑圆环摩擦磨损实验装置，包括上夹具(1)、下夹具(5)、上试件(2)、下试件(4)、静主轴、动主轴、套筒(6)、驱动系统、辅助系统和测试系统。由上试件与下试件构成环‑环动静摩擦副，分别被上夹具和下夹具所固定；上夹具安装在静主轴上，下夹具安装在动主轴上，通过动主轴带动下夹具旋转，实现上试件与下试件面接触的旋转对摩。本实用新型实验装置能够在线测量不同种类的液体润滑摩擦副的泄漏量、磨擦面温升、实时摩擦系数和表面的磨损量。本实用新型装置适用于液体润滑圆环(或圆盘)摩擦磨损及端面密封实验。

主设计要求

1.一种液体润滑圆环摩擦磨损实验装置，其特征在于，所述装置包括上夹具、下夹具、上试件、下试件、静主轴、动主轴、套筒、驱动系统、辅助系统和测试系统；所述上试件为静圆环，下试件为动圆环；由上试件与下试件构成环-环动静摩擦副，分别被上夹具和下夹具所固定；上夹具安装在静主轴上，下夹具安装在动主轴上，通过动主轴带动下夹具旋转，实现上试件与下试件面接触的旋转对摩；所述驱动系统包括电动机、同步带轮和皮带，所述电动机固定在底部支架上，电动机通过皮带与固定在动主轴上的同步带轮相连接，从而带动动主轴进而带动下试件做旋转运动；所述辅助系统包括压缩机、高压管道、调节阀门、储液罐和循环泵，提供整个系统的供液需求；压缩机通过第二高压管道和第一调节阀连接储液罐上部；第一高压管道通过第二调节阀连接储液罐中部；储液罐下部通过第三调节阀和第三高压管道连接偱环泵；偱环泵的出口通过管道连接上夹具的进水孔。

设计方案

1.一种液体润滑圆环摩擦磨损实验装置，其特征在于，所述装置包括上夹具、下夹具、上试件、下试件、静主轴、动主轴、套筒、驱动系统、辅助系统和测试系统；

所述上试件为静圆环，下试件为动圆环；由上试件与下试件构成环-环动静摩擦副，分别被上夹具和下夹具所固定；上夹具安装在静主轴上，下夹具安装在动主轴上，通过动主轴带动下夹具旋转，实现上试件与下试件面接触的旋转对摩；

所述驱动系统包括电动机、同步带轮和皮带，所述电动机固定在底部支架上，电动机通过皮带与固定在动主轴上的同步带轮相连接，从而带动动主轴进而带动下试件做旋转运动；

所述辅助系统包括压缩机、高压管道、调节阀门、储液罐和循环泵，提供整个系统的供液需求；压缩机通过第二高压管道和第一调节阀连接储液罐上部；第一高压管道通过第二调节阀连接储液罐中部；储液罐下部通过第三调节阀和第三高压管道连接偱环泵；偱环泵的出口通过管道连接上夹具的进水孔。

2.根据权利要求1所述的一种液体润滑圆环摩擦磨损实验装置，其特征在于，所述上试件静圆环由上夹具固定于静主轴的下端，下试件动圆环由下夹具固定于套筒内；套筒放置在钢球上，钢球置于动主轴项端中央；静主轴的中心线与动主轴的中心线重合于同一垂直线；套筒通过传动销的传动作用，由交流变频电机驱动旋转。

3.根据权利要求1所述的一种液体润滑圆环摩擦磨损实验装置，其特征在于，所述动圆环和静圆环分别通过上夹具和下夹具的螺栓紧密固定在一起，可自由拆卸，上夹具、下夹具分别密封固定于上面的静主轴和下面的动主轴上。

4.根据权利要求1所述的一种液体润滑圆环摩擦磨损实验装置，其特征在于，所述动圆环、静圆环与上夹具、下夹具以及O形密封圈所构成的密闭体内，静圆环通过销钉分别与上夹具及中间的固定挡板相连接；密闭腔体中的上夹具面上开有液体进入口，套筒的下部开有出水孔，静圆环弯折处开有测温孔，而测温孔的深度距离被测表面1～2mm。

5.根据权利要求1所述的一种液体润滑圆环摩擦磨损实验装置，其特征在于，所述静主轴为静止的上细下粗的阶梯形轴，静主轴上面部分安装球轴承，静主轴下面部分安装深沟球轴承，轴承座和主轴间采用螺栓进行紧固，以保证自由的加载负荷。

6.根据权利要求1所述的一种液体润滑圆环摩擦磨损实验装置，其特征在于，所述辅助系统利用压缩机对储液罐进行加压，将有压润滑介质供给密闭腔体，保证两摩擦端面间有充足的润滑液体。

7.根据权利要求1所述的一种液体润滑圆环摩擦磨损实验装置，其特征在于，所述测试系统包括第一压力传感器、第二压力传感器、测力臂、平衡杆和负载；所述平衡杆的支点为静主轴顶端的小球，平衡杆的一端固定但可绕该端点旋转，平衡杆的另一端悬吊负载；所述测力臂一端垂直安装在静主轴的侧面上，测力臂的另一端连接第一压力传感器；测量试件运转过程中的两摩擦副的摩擦扭矩。

8.根据权利要求1所述的一种液体润滑圆环摩擦磨损实验装置，其特征在于，所述静圆环背面开孔至接触面1mm～2mm处，插入热电偶用以测量接触面的温度。

9.根据权利要求4所述的一种液体润滑圆环摩擦磨损实验装置，其特征在于，所述套筒下部的出水孔泄漏出的液体介质，由出水管汇集后引入测量器皿中，并放置在高精度的电子分析天平上，并用数据线将其与计算机相连接。

10.根据权利要求1所述的一种液体润滑圆环摩擦磨损实验装置，其特征在于，所述装置适用于液体润滑圆盘摩擦磨损及端面密封实验。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及一种液体润滑圆环摩擦磨损实验装置，属摩擦磨损性能测试技术领域。

背景技术

在当前已有的摩擦磨损实验装置中，干摩擦球磨实验设备占据较大的部分，而大面积接触或非接触液体润滑摩擦磨损试验设备较少，且当旋转主轴利用联轴器与电机直接对接时，若对中较差，高速运转时主轴振动与端部摆动将会导致相连接的摩擦副接触面受力不均衡，会严重影响到圆环(或圆盘)大面积接触式摩擦磨损性能参数测量的准确性；另外，对于传统干摩擦球磨实验中的摩擦扭矩测量多采用在电机与轴承间安装扭矩仪来测得，其数据包括了轴承的摩擦扭矩及润滑油与轴间粘性阻力等，虽然可由试验标定来消除部分误差，但试验工作量却增加很多。

发明内容

本实用新型的目的是，针对现有摩擦磨损实验装置存在的问题，提出一种液体润滑圆环摩擦磨损实验装置。

本实用新型所实现的技术方案如下，一种液体润滑圆环摩擦磨损实验装置，包括上夹具、下夹具、上试件、下试件、静主轴、动主轴、套筒、驱动系统、辅助系统和测试系统。

所述上试件为静圆环，下试件为动圆环；由上试件与下试件构成环-环动静摩擦副，分别被上夹具和下夹具所固定；上夹具安装在静主轴上，下夹具安装在动主轴上，通过动主轴带动下夹具旋转，实现上试件与下试件面接触的旋转对摩。

所述驱动系统包括电动机、同步带轮和皮带，所述电动机固定在底部支架上，电动机通过皮带与固定在动主轴上的同步带轮相连接，从而带动动主轴进而带动下试件做旋转运动。

所述辅助系统包括压缩机、高压管道、调节阀门、储液罐和循环泵，提供整个系统的供液需求；压缩机通过第二高压管道和第一调节阀连接储液罐上部；第一高压管道通过第二调节阀连接储液罐中部；储液罐下部通过第三调节阀和第三高压管道连接循环泵；循环泵的出口通过管道连接上夹具的进水孔。

所述测试系统包括第一压力传感器、第二压力传感器、测力臂、平衡杆和负载；所述平衡杆的支点为静主轴顶端的小球，平衡杆的一端固定但可绕该端点旋转，平衡杆的另一端悬吊负载；所述测力臂一端垂直安装在静主轴的侧面上，测力臂的另一端连接第一压力传感器；测量试件运转过程中的两摩擦副的摩擦扭矩。

所述上试件静圆环由上夹具固定于静主轴的下端，下试件动圆环由下夹具固定于套筒内；套筒放置在钢球上，钢球置于动主轴颈端中央；静主轴的中心线与动主轴的中心线重合于同一垂直线；套筒通过传动销的传动作用，由交流变频电机驱动旋转。

所述动圆环和静圆环分别通过上夹具和下夹具的螺栓紧密固定在一起，可自由拆卸，上夹具、下夹具分别密封固定于上面的静主轴和下面的动主轴上。

所述动圆环、静圆环与上夹具、下夹具以及O形密封圈所构成的密闭体内，静圆环通过销钉分别与上夹具及中间的固定挡板相连接；密闭腔体中的上夹具面上开有液体进入口，套筒的下部开有出水孔，静圆环弯折处开有测温孔，而测温孔的深度距离被测表面1~2mm。

所述静主轴为静止的上细下粗的阶梯形轴，静主轴上面部分安装球轴承，静主轴下面部分安装深沟球轴承，轴承座和主轴间采用螺栓进行紧固，以保证自由的加载负荷。

所述辅助系统利用压缩机对储液罐进行加压，将有压润滑介质供给密闭腔体，保证两摩擦端面间有充足的润滑液体。

所述装置适用于液体润滑圆盘摩擦磨损及端面密封实验，只须用圆盘代替圆环，用盘-盘摩擦副代替环-环摩擦副，用于摩擦磨损及端面密封实验的其它装置或系统相同。

本实用新型装置的工作原理如下：驱动系统的交流变频电机由螺栓固定在底座上，交流变频电机与动主轴间由同步带轮相连，电机转速通过人工设定后由计算机自动调节；下试件(动圆环)固定在套筒内，套筒放置在钢球上，以实现全圆周360º的自动调节，套筒通过传动销的传动作用，由交流变频电机驱动旋转；上试件由上夹具固定于静主轴的下端，并通过静主轴增减负载。由于静主轴安装在深沟球轴承上，其转动摩擦阻力可忽略不计，故可通过安装于静主轴侧面处的力传感器准确测量出动、静摩擦副的旋转摩擦力矩；扭矩测试系统包括传动轴、压力臂和压力传感器，测力臂一端固定于静主轴上，另一端与力传感器相接触，可测出运转过程中的两摩擦副的摩擦扭矩。实验中测出的密闭腔体的泄漏量、摩擦副表面温度及摩擦扭矩均为该摩擦磨损实验装置的性能参数。测试时，首先向压力罐中加入液体介质，再启动压力水泵将液体加压至所需压强，以供实验系统使用，且液体介质压力可由压缩机来自行控制。当系统充满所需压力介质时，开始启动电机，然后由皮带与带轮带动主轴一起旋转。在两接触面介质压差的作用下，腔体内的介质将通过两接触面向外部泄漏，漏液流入筒体由下部排液孔流出由导管收集在容器中，并间隔一定时间称量器皿中液体即可得到漏液质量。磨擦面温升的测量是将热电偶传感器探头插入到静圆环孔内进行测试的，然后通过数据线连接计算机并输出；当动圆环旋转时，两摩擦面间的摩擦力矩与传动杆外侧所受力矩保持平衡，压力传感器所测力和力臂乘积即为两摩擦副的摩擦力矩。

本实用新型的有益效果是，本实用新型实验装置的测试系统能够在线测量不同种类的液体润滑摩擦副的泄漏量、磨擦面温升、实时摩擦系数和表面的磨损量等；本实用新型装置利可精确地得到两摩擦副表面间的摩擦扭矩，最终获得摩擦系数。还可获得密封端面间液体介质的泄漏量以及摩擦端面温升。

附图说明

图1为本实用新型所述液体润滑圆环摩擦磨损实验装置结构示意图；

图中，1为上夹具；2为上试件(静圆环)；3为压盖；4为下试件(动圆环)；5为下夹具；6为套筒；7为螺钉M3X15；8为第一压力传感器；9为测力臂；10为球轴承；11为第二压力传感器；12为负载；13为深沟球轴承；14为第一高压管；15为同步带轮；16为压缩机；17为第二高压管；18为第一调节阀；19为供液罐；20为第二调节阀；21为第三调节阀；22为第三高压管；23为水泵；24为第四高压管；25为排气阀；26为同步带；27为交流变频电动机；28为动主轴；29为固定支架。

具体实施方式

本实用新型的具体实施方式如图1所示。

实施例1

一种液体润滑圆环摩擦磨损实验装置，包括上夹具、下夹具、上试件、下试件、静主轴、动主轴、套筒、驱动系统、辅助系统和测试系统。

本实施例的上试件为静圆环，下试件为动圆环，上试件和下试件构成环-环摩擦副。

本实施例的环-环摩擦副被上夹具1和下夹具5所固定，从而实现面接触的旋转对摩，并通过上夹具1面上的进水孔对圆环端面不断补充有压液体介质，运行过程中泄漏出的液体，可通过下面的出水孔排出。

本实施例的驱动系统包括交流变频电机27、同步带轮15、同步皮带26和动主轴28，所述交流变频电动机27用加强螺栓固定在底部支架29上，交流变频电机27通过同步皮带26与固定在动主轴28上的同步带轮15相连接，从而带动动主轴28运动。

本实施例的辅助系统包括压缩机16，第一高压管道14、第二高压管道17、第三高压管道22和第四高压管道24，第一调节阀18、第二调节阀20和第三调节阀21，储液罐19和水泵23等组成，提供整个系统的供液需求；所述压缩机16由第二高压管17、第一调节阀18与储液罐19相连；储液罐19出口通过第三调节阀21、第三高压管22、水泵23跟整个摩擦磨损腔体的进口相连；由第一高压管14经第二调节阀向储液罐输送液体介质；并由套筒6下面的出口流出液体。

本实施例的测试系统包括负载12、测力臂9和第一压力传感器8、第二压力传感器11；所述的上试件静圆环2由上夹具1固定于静主轴的下端，并通过静主轴增减负载。由于静主轴安装在球轴承10和深沟球轴承13上，其转动摩擦阻力可忽略不计，故可通过安装于静主轴侧面处的第一压力传感器8准确测量出动、静摩擦副的旋转摩擦力矩。下试件动圆环4固定在套筒6内，套筒6放置在钢球上，以实现全圆周360º的自动调节，套筒6通过传动销的传动作用，由交流变频电机27驱动套筒旋转。该实验装置可用于各种液体介质的面-面接触摩擦磨损实验的测试，能够在线即时快速、自动准确采集各种接触表面的摩擦系数、接触面温升和两密封面间的泄漏量；实验过程中可方便调节轴转速、自由加载和改变封闭腔体的压力。

实施例2

本实施例中将圆环由圆盘代替，上试件为静圆盘，下试件为动圆盘。

一种液体润滑圆盘摩擦磨损实验装置，包括上夹具、下夹具、上试件、下试件、静主轴、动主轴、套筒、驱动系统、辅助系统和测试系统。

所述上试件为静圆盘，下试件为动圆盘，上试件和下试件构成盘-盘摩擦副。

盘-盘摩擦副被上夹具1和下夹具5所固定，从而实现两个圆盘面接触的旋转对摩，并通过上夹具1面上的进水孔对圆盘端面不断补充有压液体介质，运行过程中泄漏出的液体，可通过下面的出水孔排出。

本实施例的其它部件结构与实施例1相同。

设计图

一种液体润滑圆环摩擦磨损实验装置论文和设计

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主设计要求

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