一种可调滑滚比的摩擦磨损试验夹具及其设计方法技术

一种可调滑滚比的摩擦磨损试验夹具及其设计方法，属于摩擦磨损试验机技术领域，包括连接柱、螺钉、上试样支架、轴承、上下试样、锁紧装置。连接柱上部与摩擦磨损试验机传感器连杆连接，下部与上试样支架的环形凸起配合。上试样支架包括中部板状结构、上方环形凸起、下方两长度不同的左右悬臂，悬臂下端设有锁紧装置，锁紧装置用于夹持上试样，运行时下试样主动旋转，利用摩擦力带动上试样旋转。本发明专利技术简单运行可靠，通过调节安装角度实现在盘式摩擦磨损试验机上开展不同滑滚比对材料及表面涂层磨损程度的研究，上试样、下试样可根据需要进行更换，结构简单、操作简便、适合各种材料及表面涂层之间的滑滚动试验，经济性好、安装方便、固定效果好。固定效果好。固定效果好。

【技术实现步骤摘要】
一种可调滑滚比的摩擦磨损试验夹具及其设计方法


[0001]本专利技术属于摩擦磨损试验机
，涉及一种基于盘式摩擦磨损试验机可调滑滚比的夹具及其设计方法。

技术介绍

[0002]摩擦按照运动形式方式分为滚动摩擦和滑动摩擦，滚动摩擦的摩擦系数一般较小，在减小摩擦方面得到了广泛的应用。而在于一些特定场合通常也希望增大摩擦力以提高工作效率，如传送辊道等。在实际工程中滑动与滚动相结合的运动形式非常普遍，材料之间的相互作用使得表面逐渐产生磨损，磨损作为一种失效形式对设备的精确性、可靠性以及寿命都有重要的影响。因此研究不同滑滚比对于材料或表面涂层的摩擦磨损机理与影响规律具有重要意义。
[0003]国内外在研究不同滑滚比的摩擦磨损实验中往往采用轮式摩擦磨损试验机，通过改变试样的转速或尺寸调节滑滚比。通常，盘式摩擦磨损实验机上不能完成上下试样不同滑滚比摩擦磨损实验的研究。因此，有必要设计一种可调滑滚比的盘式摩擦磨损试验夹具，以解决上述技术问题。

技术实现思路

[0004]针对在现有的盘式摩擦磨损试验平台上难以进行不同滑滚比试验研究、缺乏相关研究方法的困难，本专利技术专利提供一种基于盘式摩擦磨损试验机可调滑滚比的夹具及其设计方法，该方法可通过调节安装角度实现在盘式摩擦磨损试验机上开展不同滑滚比对材料及表面涂层磨损程度的研究，上试样、下试样可根据需要进行更换，结构简单可靠、操作简便、适合各种材料及表面涂层之间的滑滚动试验，经济性好、安装方便、固定效果好。
[0005]为实现以上目的，本专利技术专利提供如下技术方案：
[0006]一种可调滑滚比的摩擦磨损试验夹具，包括连接柱1、螺钉2、上试样支架3、轴承4、上试样5、锁紧装置6、下试样7。
[0007]所述的连接柱1上部设有螺纹12，用于与摩擦磨损试验机传感器连杆螺纹连接，连接柱1下部沿周向开设凹槽11，用于与上试样支架3的环形凸起配合。
[0008]所述的上试样支架3包括中部板状结构、位于板状结构上方的环形凸起31、位于板状结构下方的左悬臂33和右悬臂32，具体的：所述环形凸起31外壁沿周向均匀设有多个平台，平台位置处设有螺纹通孔34，螺纹通孔34与连接柱1凹槽11之间通过螺钉连接，实现环形凸起31与连接柱下部连接；所述的两个悬臂长度不同，其上半部分均垂直于板状结构，下半部分均与上半部分呈一定夹角，两悬臂按其位置分为右悬臂32和左悬臂33(如图2)；所述的右悬臂32和左悬臂33的下半部分底部设有柱面凹槽35和用于安装锁紧装置6的凹槽36与通孔37(如图3)。
[0009]所述的上试样5包括试样主体51和位于其两侧的支撑轴52；两个锁紧装置6通过锁紧螺栓63固定轴承4，轴承4与支撑轴52连接。
[0010]进一步的，所述的锁紧装置包括铰接螺栓61、紧固爪62、紧固螺栓63、锁紧孔64，具体的：所述的紧固爪62为弯月形，其内壁与轴承4外壁贴合，上部设有用于连接悬臂的通孔，下部设有锁紧孔64，两个紧固爪62组成一套紧固爪，一套锁紧装置6中包含两套紧固爪。在一套锁紧装置6中，两套紧固爪分别对称置于悬臂两侧，通过铰接螺栓61与悬臂连接。(如图4)
[0011]一种可调滑滚比的摩擦磨损试验夹具的设计方法，包括以下步骤：
[0012](1)设计上试样支架3：
[0013]上试样支架3上部环形凸起31内壁与连接柱1下端连接，环形凸起31外壁沿周向均匀地设有n个平台，螺纹通孔34由环形凸起外壁平台通往环形凸起内壁，螺纹通孔的个数为n(一般为5～8个)；上试样支架3与连接柱1通过螺钉2连接，螺钉2穿过凹槽11、螺纹通孔34，上试样支架3通过调节螺钉2松紧，可套在连接柱下部绕连接柱轴线自由旋转，表示旋转角度；上试样支架3位于初始位置时：试样主体51圆台对应圆锥的锥顶与下试样7表面旋转中心重合
[0014]上试样支架左悬臂33上半部分长度为h1，右悬臂上半部分长度为h2：
[0015]h2＝h1+l
·
tan(θ1)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
[0016]其中：l为两悬臂相隔距离，θ1为悬臂上半部分与下半部分夹角(锐角)；
[0017]上试样支架3的悬臂32底部设有直径为d1的柱面凹槽33；柱面凹槽33处设有锁紧装置6。
[0018](2)根据可调滑滚比的摩擦磨损试验夹具具体实施条件，上试样5与其安装方式按下述方法进行设计：
[0019](a)上试样5包括试样主体51和支撑轴52，所述试样主体51为圆台形，其锥度为：
[0020](d4‑
d3):l2ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)
[0021]其中：d4为试样主体51下底圆直径，d3为试样主体51上底圆直径，l2为试样主体51圆台高度；
[0022](b)上试样支撑轴52分别与试样主体51上下底面固定连接，支撑轴直径为d5：
[0023]d5＝d2ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)
[0024]其中：d2为轴承4的内径，上试样支撑轴52与轴承4内径过盈配合；
[0025](c)上试样5与止推轴承4配合后，卡入柱面凹槽33并通过锁紧装置6固定，试样主体51位于左悬臂33和右悬臂32中间，止推轴承外径d1；
[0026](d)上试样5安装完成后，通过摩擦磨损试验机的升降调节机构可使上试样主体51与下试样7表面接触，接触类型为线接触，则d4、d3、l2、θ2之间的关系为：
[0027][0028]其中：角度θ2为上试样轴线与下试样表面之间的夹角；θ1与θ2之间的关系为：
[0029]θ1＝θ2ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(5)
[0030](e)为了使试样主体51圆台对应圆锥的锥顶在初始位置处与下试样7表面旋转中心重合(如图6)，连接柱1轴线与下试样7轴线之间的距离L：
[0031][0032]其中，s表示悬臂弯折点与柱面凹槽轴线之间的距离；
[0033](3)根据可调滑滚比的摩擦磨损试验夹具具体实施方法，上试样5与下试样7试验滑滚比设计方法如下：
[0034]上下两试样接触时的滑滚比定义为：ξ＝2(u1‑
u2)/(u1+u2)，其中，u1、u2分别为下试样7与上试样5在接触处的线速度；U＝(u1+u2)/2称为“卷吸速度”，当ξ＝0时为纯滚动，当ξ＝
±
2时为纯滑动；
[0035](a)下试样7在接触处的线速度为：
[0036]u1＝ω1·
R
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(7)
[0037]其中：ω1为下试样7旋转角速度，R为下试样7旋转中心到接触点处的距离；
[0038](b)上试样5由下试样7摩擦力驱动，上试样5接触点处线速度：
[0039][0040]其中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可调滑滚比的摩擦磨损试验夹具，其特征在于，所述的摩擦磨损试验夹具包括连接柱(1)、螺钉(2)、上试样支架(3)、轴承(4)、上试样(5)、锁紧装置(6)、下试样(7)；所述的连接柱(1)上部与摩擦磨损试验机传感器连杆连接，连接柱(1)下部沿周向开设凹槽(11)，用于与上试样支架(3)的环形凸起(31)配合；所述的上试样支架(3)包括中部板状结构、位于板状结构上方的环形凸起(31)、位于板状结构下方的长度不同的左悬臂(33)和右悬臂(32)：所述的两个悬臂上半部分垂直于板状结构，下半部分与上半部分呈夹角，右悬臂(32)和左悬臂(33)的底部均设有柱面凹槽35和用于安装锁紧装置(6)的凹槽(36)与通孔(37)；所述的上试样(5)包括试样主体(51)和位于其两侧的支撑轴(52)；两个锁紧装置(6)通过锁紧螺栓(63)固定轴承(4)，轴承(4)与支撑轴(52)连接。2.根据权利要求1所述的一种可调滑滚比的摩擦磨损试验夹具，其特征在于，所述的锁紧装置包括铰接螺栓(61)、紧固爪(62)、紧固螺栓(63)、锁紧孔(64)：所述的紧固爪(62)为弯月形，其内壁与轴承(4)外壁贴合，上部设有用于连接悬臂的通孔，下部设有锁紧孔(64)，两个紧固爪(62)组成一套紧固爪，一套锁紧装置(6)中包含两套紧固爪；在一套锁紧装置(6)中，两套紧固爪分别对称置于悬臂两侧，通过铰接螺栓(61)与悬臂连接。3.根据权利要求1所述的一种可调滑滚比的摩擦磨损试验夹具，其特征在于，所述的所述环形凸起(31)外壁沿周向均匀设有多个平台，平台位置处设有螺纹通孔(34)，螺纹通孔(34)与连接柱(1)凹槽(11)之间通过螺钉连接，实现环形凸起(31)与连接柱下部连接。4.一种权利要求1或2或3所述的可调滑滚比的摩擦磨损试验夹具的设计方法，其特征在于，包括以下步骤：1)设计上试样支架(3)：上试样支架(3)上部环形凸起(31)内壁与连接柱(1)下端连接，环形凸起(31)外壁沿周向均匀地设有n个平台，螺纹通孔(34)由环形凸起外壁平台通往环形凸起内壁，螺纹通孔的个数为n；上试样支架(3)与连接柱(1)通过螺钉(2)连接，螺钉(2)穿过凹槽(11)、螺纹通孔(34)，上试样支架(3)通过调节螺钉(2)松紧，可套在连接柱下部绕连接柱轴线自由旋转，表示旋转角度；上试样支架(3)位于初始位置时：试样主体(51)圆台对应圆锥的锥顶与下试样(7)表面旋转中心重合上试样支架左悬臂(33)上半部分长度为h1，右悬臂上半部分长度为h2：h2＝h1+l
·
tan(θ1)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)其中：l为两悬臂相隔距离，θ1为悬臂上半部分与下半部分夹角(锐角)；上试样支架(3)的悬臂...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨姝，张宇，亓昌，周平，白倩，裴连政，
申请(专利权)人：大连理工大学宁波研究院，
类型：发明
国别省市：