專利名稱：單驅(qū)動(dòng)雙軸向旋轉(zhuǎn)擺動(dòng)的球-塊磨損試驗(yàn)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種單驅(qū)動(dòng)雙軸向旋轉(zhuǎn)擺動(dòng)的球-缺磨損試驗(yàn)機(jī)，該裝置可用于模擬 點(diǎn)接觸雙軸向旋轉(zhuǎn)擺動(dòng)工況下的摩擦磨損試驗(yàn)。
背景技術(shù)：
關(guān)節(jié)軸承的主要失效形式是磨損，由于磨損使軸承內(nèi)部的游隙增大，從而引起軸 承支承的動(dòng)部件的振動(dòng)和噪聲增加，使機(jī)械的運(yùn)行狀態(tài)變差，導(dǎo)致不能正常工作，造成軸承 在疲勞損壞前發(fā)生破壞。因此通過設(shè)計(jì)單驅(qū)動(dòng)雙軸向旋轉(zhuǎn)擺動(dòng)的球_缺磨損試驗(yàn)機(jī)來模擬 研究點(diǎn)接觸旋轉(zhuǎn)擺動(dòng)磨損壽命的影響因素，為提高其摩擦磨損性能提供改進(jìn)依據(jù)。前人在關(guān)節(jié)軸承磨損試驗(yàn)機(jī)上做了一些研究姜韶峰、楊咸啟等在“新型關(guān)節(jié)軸承 壽命試驗(yàn)機(jī)及關(guān)節(jié)軸承壽命判斷準(zhǔn)則”(軸承，1996，(06) 30-33)文中以整個(gè)關(guān)節(jié)軸承為 試驗(yàn)對象，主軸進(jìn)行單方向旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)關(guān)節(jié)軸承進(jìn)行摩擦磨損試驗(yàn)；S. J. Wiche、S. Keys等在 "Abrasionwear tester for bulk solids handling applications" (Wear, 2005, (258) 251-257，Australia)文中研制了圓盤磨損試驗(yàn)機(jī)，即模擬一個(gè)磨損臂在圓盤上的磨損情 況，該試驗(yàn)機(jī)的圓盤固定，通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)磨損臂在圓盤的固定軌道上沿逆時(shí)針方向移動(dòng)進(jìn) 行摩擦磨損試驗(yàn)；Horacio Vasquez、Karen Lozano 等在 ‘‘Design of a wear tester for nano-reinforced polymer composites，，(Measurement，2008，(41) :870_877，USA)文中模 擬人工關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)情況，研制了往復(fù)式摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)，即上試樣銷固定，下試樣圓盤在曲柄 搖桿的帶動(dòng)下做往復(fù)移動(dòng)進(jìn)行摩擦磨損試驗(yàn)。關(guān)節(jié)軸承的多向旋轉(zhuǎn)擺動(dòng)因幅度大而不同于微動(dòng)，又因旋轉(zhuǎn)擺動(dòng)不同于普通的往 復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，因此上述磨損試驗(yàn)機(jī)中的摩擦副和關(guān)節(jié)軸承運(yùn)動(dòng)方式不盡一樣。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種單驅(qū)動(dòng)雙軸向旋轉(zhuǎn)擺動(dòng)的球_缺磨損試驗(yàn)機(jī)，能夠模 擬大多數(shù)關(guān)節(jié)軸承雙軸向旋轉(zhuǎn)擺動(dòng)的運(yùn)動(dòng)方式，并進(jìn)行重載磨損試驗(yàn)，具有裝置結(jié)構(gòu)簡單 緊湊、加載傳動(dòng)可靠、兩垂直軸的擺動(dòng)頻率可調(diào)、實(shí)用性強(qiáng)的特點(diǎn)。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的構(gòu)思是一種具有模擬點(diǎn)接觸雙軸向旋轉(zhuǎn)擺動(dòng)的單驅(qū) 動(dòng)雙軸向旋轉(zhuǎn)擺動(dòng)的球_塊磨損試驗(yàn)機(jī)。其特征在于試樣球可以隨2個(gè)相互垂直的軸做可 調(diào)頻率的旋轉(zhuǎn)擺動(dòng)，首先是電機(jī)通過曲柄搖桿驅(qū)動(dòng)擺動(dòng)框架軸旋轉(zhuǎn)擺動(dòng)，而此軸和擺動(dòng)框 架為一體，即帶軸擺動(dòng)框架，所以帶軸擺動(dòng)框架做同頻旋轉(zhuǎn)擺動(dòng)，進(jìn)而動(dòng)力經(jīng)框架通過其上 的兩級(jí)圓錐齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，驅(qū)動(dòng)與擺動(dòng)框架軸垂直的試樣球軸也做旋轉(zhuǎn)擺動(dòng)。砝碼載荷由 杠桿機(jī)構(gòu)放大后通過試樣塊施加在試樣球上。試樣球的雙軸向旋轉(zhuǎn)擺動(dòng)頻率與擺動(dòng)幅度可 由電機(jī)的轉(zhuǎn)速以及試驗(yàn)機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)依需要進(jìn)行調(diào)整。試樣球和試樣塊為高副接觸，接觸應(yīng) 力可達(dá)數(shù)百M(fèi)Pa。其優(yōu)點(diǎn)是加載傳動(dòng)可靠、結(jié)構(gòu)簡單緊湊和完全模擬點(diǎn)接觸雙軸向旋轉(zhuǎn)擺 動(dòng)運(yùn)動(dòng)方式。根據(jù)上述發(fā)明構(gòu)思，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案
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一種單驅(qū)動(dòng)雙軸向旋轉(zhuǎn)擺動(dòng)的球-塊磨損試驗(yàn)機(jī)，包括一個(gè)機(jī)座、一個(gè)電機(jī)、一個(gè) 試樣球和一個(gè)試樣塊，其特征在于1)所述試樣球固定安裝在一根試樣球軸的中央處，該 試樣球軸的兩端通過軸承支承于一個(gè)帶軸擺動(dòng)框架上，并與該帶軸擺動(dòng)框架的軸線垂直相 交；2)所述電機(jī)通過一個(gè)擺動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)聯(lián)接所述帶軸擺動(dòng)框架；3)所述帶軸擺動(dòng)框架通過 一個(gè)兩級(jí)圓錐齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)聯(lián)接所述試樣球軸；4) 一根杠桿中部由一根杠桿支架支撐于 機(jī)座上，該杠桿的一端支撐于所述試樣塊的下方，使試樣塊與所述試樣球接觸，另一端吊掛 著一個(gè)砝碼。上述電機(jī)固定安裝在機(jī)座上，所述帶軸擺動(dòng)框架的兩邊短軸分別通過軸承支承于 機(jī)座上，所述擺動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)是所述電機(jī)的輸出軸通過一個(gè)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)聯(lián)接該帶軸擺動(dòng) 框架的一短軸。上述兩級(jí)圓錐齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)是一根齒輪軸通過軸承簡支在帶軸擺動(dòng)框架底部中 央，其中心線對準(zhǔn)試樣球中心，該齒輪軸上同軸固定安裝一個(gè)圓錐齒輪B和一個(gè)圓錐齒輪 C，在機(jī)座上固定安裝一個(gè)圓錐齒輪A與所述圓錐齒輪B嚙合，在所述試樣球軸上固連一個(gè) 圓錐齒輪D與所述圓錐齒輪C嚙合。本發(fā)明具有以下突出實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著的技術(shù)進(jìn)步(1)能完全模擬點(diǎn)接觸旋轉(zhuǎn)擺動(dòng)方式。(2)被測試樣球和試樣塊是高副接觸的重載摩擦磨損。(3)被測試樣球能隨兩個(gè)互相垂直的軸做雙軸向頻率可調(diào)的旋轉(zhuǎn)擺動(dòng)。(4)加載傳動(dòng)可靠，結(jié)構(gòu)簡單緊湊，制造成本低，可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)控制。


圖1是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是圖1中A-A處的剖視圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例結(jié)合附圖詳述如下實(shí)施例一參看附圖，本單驅(qū)動(dòng)雙軸向旋轉(zhuǎn)擺動(dòng)的球_塊磨損試驗(yàn)機(jī)，包括一個(gè)機(jī) 座15、一個(gè)電機(jī)1、一個(gè)試樣球10和一個(gè)試樣塊11，所述試樣球10固定安裝在一根試樣球 軸9的中央處，該試樣球軸9的兩端通過軸承支承于一個(gè)帶軸擺動(dòng)框架3上，并與該帶軸擺 動(dòng)框架3的軸線垂直相交；所述電機(jī)1通過一個(gè)擺動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)聯(lián)接所述帶軸擺動(dòng)框架3 ；所 述帶軸擺動(dòng)框架3通過一個(gè)兩級(jí)圓錐齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)聯(lián)接所述試樣球軸9 ；一根杠桿12中部 由一根杠桿支架(14)支撐于機(jī)座15上，該杠桿12的一端支撐于所述試樣塊11的下方，使 試樣塊11與所述試樣球10接觸，另一端吊掛著一個(gè)砝碼13。實(shí)施例二 本實(shí)施例與實(shí)施例一基本相同，特別之處如下所述電機(jī)1固定安裝在 機(jī)座15上，所述帶軸擺動(dòng)框架3的兩邊短軸分別通過軸承支承于機(jī)座15上，所述擺動(dòng)傳動(dòng) 機(jī)構(gòu)是所述電機(jī)1的輸出軸通過一個(gè)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)2聯(lián)接該帶軸擺動(dòng)框架3的一個(gè)短軸。實(shí)施例三本實(shí)施例與實(shí)施例一基本相同，特別之處在于所述兩級(jí)圓錐齒輪傳 動(dòng)機(jī)構(gòu)是一根齒輪軸6通過軸承簡支在帶軸擺動(dòng)框架3底部中央，其中心線對準(zhǔn)試樣球 10中心，該齒輪軸6上同軸固定安裝一個(gè)圓錐齒輪B 5和一個(gè)圓錐齒輪C 7，在機(jī)座15上固定安裝一個(gè)圓錐齒輪A 4與所述圓錐齒輪B 5嚙合，在所述試樣球軸(9)上固連一個(gè)圓 錐齒輪D 8與所述圓錐齒輪C 7嚙合。 工作原理是電機(jī)1通過曲柄搖桿2帶動(dòng)帶軸擺動(dòng)框架3旋轉(zhuǎn)擺動(dòng)，動(dòng)力再經(jīng)此框 架，由兩級(jí)圓錐齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)試樣球軸9做旋轉(zhuǎn)擺動(dòng)，試樣球10固定在軸9上，這樣就 實(shí)現(xiàn)了試樣球10同時(shí)隨軸3和與之垂直的軸9作旋轉(zhuǎn)擺動(dòng)。加載杠桿12由固定于機(jī)座15 上的杠桿支架14作支點(diǎn)，一端安裝試樣塊11，另一端吊掛砝碼13。載荷經(jīng)杠桿機(jī)構(gòu)放大后 通過試樣塊(11)作用在球試樣10上。當(dāng)試驗(yàn)機(jī)構(gòu)確定以后，被測試樣球的擺動(dòng)頻率和擺 動(dòng)幅度可以由電機(jī)1的轉(zhuǎn)速以及試驗(yàn)機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)依需要進(jìn)行調(diào)整。
權(quán)利要求
一種單驅(qū)動(dòng)雙軸向旋轉(zhuǎn)擺動(dòng)的球-塊磨損試驗(yàn)機(jī)，包括一個(gè)機(jī)座(15)、一個(gè)電機(jī)(1)、一個(gè)試樣球(10)和一個(gè)試樣塊(11)，其特征在于1)所述試樣球(10)固定安裝在一根試樣球軸(9)的中央處，該試樣球軸(9)的兩端通過軸承支承于一個(gè)帶軸擺動(dòng)框架(3)上，并與該帶軸擺動(dòng)框架(3)的軸線垂直相交；2)所述電機(jī)(1)通過一個(gè)擺動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)聯(lián)接所述帶軸擺動(dòng)框架(3)；3)所述帶軸擺動(dòng)框架(3)通過一個(gè)兩級(jí)圓錐齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)聯(lián)接所述試樣球軸(9)；4)一根杠桿(12)中部由一根杠桿支架(14)支撐于機(jī)座(15)上，該杠桿(12)的一端支撐于所述試樣塊(11)的下方，使試樣塊(11)與所述試樣球(10)接觸，另一端吊掛著一個(gè)砝碼(13)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單驅(qū)動(dòng)雙軸向旋轉(zhuǎn)擺動(dòng)的球_塊磨損試驗(yàn)機(jī)，其特征在于所 述電機(jī)(1)固定安裝在機(jī)座(15)上，所述帶軸擺動(dòng)框架(3)的兩邊短軸分別通過軸承支承 于機(jī)座(15)上，所述擺動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)是所述電機(jī)(1)的輸出軸通過一個(gè)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)(2) 聯(lián)接該帶軸擺動(dòng)框架(3)的一短軸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單驅(qū)動(dòng)雙軸向旋轉(zhuǎn)擺動(dòng)的球-塊磨損試驗(yàn)機(jī)，其特征在于所 述兩級(jí)圓錐齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)是一根齒輪軸(6)通過軸承簡支在帶軸擺動(dòng)框架(3)底部中央， 其中心線對準(zhǔn)試樣球(10)中心，該齒輪軸(6)上同軸固定安裝一個(gè)圓錐齒輪B (5)和一個(gè) 圓錐齒輪C (7)，在機(jī)座(15)上固定安裝一個(gè)圓錐齒輪A (4)與所述圓錐齒輪B (5)嚙合，在 所述試樣球軸(9)上固連一個(gè)圓錐齒輪D (8)與所述圓錐齒輪C (7)嚙合。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種單驅(qū)動(dòng)雙軸向旋轉(zhuǎn)擺動(dòng)的球-缺磨損試驗(yàn)機(jī)。包括機(jī)座、動(dòng)力傳遞部分和加載部分。所述動(dòng)力傳遞部分通過電機(jī)、曲柄搖桿機(jī)構(gòu)、帶軸擺動(dòng)框架及其上的兩級(jí)圓錐齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，驅(qū)動(dòng)試樣球隨2個(gè)相互垂直軸做可調(diào)頻率的雙軸向旋轉(zhuǎn)擺動(dòng)；所述加載部分為砝碼杠桿式加載機(jī)構(gòu)，使杠桿上的試樣塊對所述試樣球施加載荷。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是裝置結(jié)構(gòu)簡單緊湊、加載傳動(dòng)可靠、兩垂直軸的擺動(dòng)頻率可調(diào)，能夠完全模擬球-塊雙軸向旋轉(zhuǎn)擺動(dòng)工況下的摩擦磨損。
文檔編號(hào)G01N3/56GK101825544SQ201010167639
公開日2010年9月8日 申請日期2010年5月6日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月6日
發(fā)明者沈雪瑾, 邱月平 申請人:上海大學(xué)