本發(fā)明涉及一種單驅(qū)差動(dòng)兩組圓盤的四點(diǎn)接觸軸承球滑/滾摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)，屬于滾動(dòng)摩擦磨損技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

磨損是機(jī)械零部件三種主要的失效形式之一，軸承、齒輪等滾動(dòng)摩擦磨損和零件材料、工況及使用環(huán)境等因素緊密相關(guān)。因此能模擬實(shí)際工況的專業(yè)摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)是摩擦學(xué)試驗(yàn)研究必不可少的工具。進(jìn)行摩擦磨損試驗(yàn)的目的是要模擬實(shí)際的摩擦系統(tǒng)，在實(shí)驗(yàn)室再現(xiàn)摩擦磨損現(xiàn)象及其規(guī)律性，探究軸承球與對(duì)偶件之間的摩擦磨損機(jī)理及其影響因素，并提供相應(yīng)的摩擦磨損數(shù)據(jù)，為以后的軸承、齒輪等零件的磨損研究提供依據(jù)。

研究軸承、齒輪等零件的摩擦磨損特性的關(guān)鍵是要模擬它們的實(shí)際工作狀態(tài)，收集有效的磨損量數(shù)據(jù)。傳統(tǒng)摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)被試件僅僅局限于滾動(dòng)或滑動(dòng)運(yùn)動(dòng)方式，而且由于磨損的時(shí)間較長(zhǎng)，很難得到大量的摩擦磨損數(shù)據(jù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種單驅(qū)差動(dòng)兩組圓盤的四點(diǎn)接觸軸承球滑/滾摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)，更能模擬軸承球在實(shí)際工作中的情況，又能夠進(jìn)行自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)，采用多點(diǎn)接觸的摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)，減少實(shí)驗(yàn)時(shí)間，對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的獲取和以后的理論研究具有積極的意義。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種單驅(qū)差動(dòng)兩組圓盤的四點(diǎn)接觸軸承球滑/滾摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)，包括四圓盤機(jī)構(gòu)，第一陪試機(jī)構(gòu)，第二陪試機(jī)構(gòu)，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，連桿機(jī)構(gòu)，在線測(cè)量機(jī)構(gòu)；所述四圓盤機(jī)構(gòu)與其對(duì)應(yīng)的第一陪試機(jī)構(gòu)，第二陪試機(jī)構(gòu)通過花鍵連接；所述第一陪試機(jī)構(gòu)和第二陪試機(jī)構(gòu)與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，一端通過齒輪連接，另一端通過皮帶輪連接；所述連桿機(jī)構(gòu)分別通過連桿連接在第一陪試機(jī)構(gòu)和第二陪試機(jī)構(gòu)上，所述在線測(cè)量機(jī)構(gòu)安裝在四圓盤機(jī)構(gòu)上，測(cè)量四圓盤機(jī)構(gòu)的位移量。

所述四圓盤機(jī)構(gòu)包括上陪試盤，下陪試盤，前陪試盤，后陪試盤，被試軸承球；所述上陪試盤，下陪試盤，前陪試盤，后陪試盤分別從上，下，前，后四個(gè)方向夾緊被試軸承球，使得被試軸承球有四個(gè)接觸點(diǎn)。

所述第一陪試機(jī)構(gòu)和第二陪試機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)相同，包括固定軸，上滑塊，下滑塊，螺紋軸，上驅(qū)動(dòng)軸，下驅(qū)動(dòng)軸，上彈簧，下彈簧；所述上滑塊和下滑塊與固定軸相連接，上滑塊和下滑塊能夠在固定軸上滑動(dòng)，但不能轉(zhuǎn)動(dòng)；所述螺紋軸分別通過螺紋連接上滑塊和下滑塊，轉(zhuǎn)動(dòng)螺紋軸使得上滑塊和下滑塊同時(shí)向下加載；所述上驅(qū)動(dòng)軸，下驅(qū)動(dòng)軸分別與上滑塊，下滑塊通過一對(duì)軸承連接，上驅(qū)動(dòng)軸，下驅(qū)動(dòng)軸隨著上滑塊，下滑塊上下滑動(dòng)；所述四圓盤機(jī)構(gòu)上的陪試盤與上驅(qū)動(dòng)軸，下驅(qū)動(dòng)軸分別通過上彈簧，下彈簧連接，彈簧壓縮時(shí)，力加載到四圓盤機(jī)構(gòu)上的陪試盤上。

所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括主動(dòng)軸，從動(dòng)軸，主動(dòng)軸惰輪，從動(dòng)軸惰輪，主動(dòng)軸皮帶，從動(dòng)軸皮帶；所述主動(dòng)軸與從動(dòng)軸通過一對(duì)錐齒輪相連接，改變速度的方向；所述主動(dòng)軸一側(cè)通過主動(dòng)軸惰輪與第二陪試機(jī)構(gòu)的上驅(qū)動(dòng)軸連接，另一側(cè)通過主動(dòng)軸皮帶與第二陪試機(jī)構(gòu)的下驅(qū)動(dòng)軸連接，使得第二陪試機(jī)構(gòu)的上下驅(qū)動(dòng)軸速度方向相反；所述從動(dòng)軸一側(cè)通過從動(dòng)軸惰輪與第一陪試機(jī)構(gòu)的上驅(qū)動(dòng)軸連接，另一側(cè)通過從動(dòng)軸皮帶與第一陪試機(jī)構(gòu)的下驅(qū)動(dòng)軸連接，使得第一陪試機(jī)構(gòu)的上下驅(qū)動(dòng)軸速度方向相反；通過改變主動(dòng)軸與從動(dòng)軸的傳動(dòng)比，第一陪試機(jī)構(gòu)與第二陪試機(jī)構(gòu)產(chǎn)生速度差，從而使與第一陪試機(jī)構(gòu)，第二陪試機(jī)構(gòu)連接的四圓盤機(jī)構(gòu)與被試軸承球產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng)。

所述在線測(cè)量機(jī)構(gòu)包括上位移傳感器，下位移傳感器，上墊圈，下墊圈；所述上墊圈，下墊圈分別與四圓盤機(jī)構(gòu)上的陪試盤相連接，四圓盤機(jī)構(gòu)上的陪試盤的位移即墊圈位移；所述上位移傳感器，下位移傳感器安裝在被試軸承球的兩側(cè)，所述上位移傳感器，下位移傳感器分別測(cè)量上墊圈，下墊圈的位移量，即測(cè)得四圓盤機(jī)構(gòu)的陪試盤的位移量，測(cè)得被試軸承球兩側(cè)的位移，得到被試軸承球?qū)崟r(shí)的磨損量，實(shí)現(xiàn)磨損量在線測(cè)量。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)比較，具有顯而易見的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)：

通過改變軸之間的傳動(dòng)比，使得被試軸承球在實(shí)驗(yàn)過程中產(chǎn)生滑動(dòng)，從而模擬滑/滾狀態(tài)。通過盤-球-盤接觸的形式，可以將試驗(yàn)對(duì)象的直徑范圍縮小到2-8mm，而且軸承球在實(shí)驗(yàn)過程中是四點(diǎn)接觸，大大減少了摩擦磨損實(shí)驗(yàn)的時(shí)間。通過位移傳感器，可測(cè)得摩擦磨損過程實(shí)時(shí)的位移量，實(shí)現(xiàn)磨損量的在線測(cè)量。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明中四圓盤機(jī)構(gòu)示意圖。

圖3為本發(fā)明中陪試機(jī)構(gòu)示意圖。

圖4為本發(fā)明中傳動(dòng)機(jī)構(gòu)示意圖。

圖5為本發(fā)明中在線測(cè)量機(jī)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明的實(shí)施例結(jié)合附圖詳述如下：

如圖1所示，一種單驅(qū)差動(dòng)兩組圓盤的四點(diǎn)接觸軸承球滑/滾摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)，包括四圓盤機(jī)構(gòu)ⅰ，第一陪試機(jī)構(gòu)ⅱ，第二陪試機(jī)構(gòu)ⅲ，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)ⅳ，連桿機(jī)構(gòu)ⅴ，在線測(cè)量機(jī)構(gòu)ⅵ；所述四圓盤機(jī)構(gòu)ⅰ與其對(duì)應(yīng)的第一陪試機(jī)構(gòu)ⅱ，第二陪試機(jī)構(gòu)ⅲ通過花鍵連接；所述第一陪試機(jī)構(gòu)ⅱ和第二陪試機(jī)構(gòu)ⅲ與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)ⅳ，一端通過齒輪連接，另一端通過皮帶輪連接；所述連桿機(jī)構(gòu)ⅴ分別通過連桿連接在第一陪試機(jī)構(gòu)ⅱ和第二陪試機(jī)構(gòu)ⅲ上，所述在線測(cè)量機(jī)構(gòu)ⅵ安裝在四圓盤機(jī)構(gòu)ⅰ上，測(cè)量四圓盤機(jī)構(gòu)ⅰ的位移量。

如圖2所示，所述四圓盤機(jī)構(gòu)ⅰ包括上陪試盤1，下陪試盤2，前陪試盤3，后陪試盤4，被試軸承球5；所述上陪試盤1，下陪試盤2，前陪試盤3，后陪試盤4分別從上，下，前，后四個(gè)方向夾緊被試軸承球5，使得被試軸承球5有四個(gè)接觸點(diǎn)。

如圖3所示，所述第一陪試機(jī)構(gòu)ⅱ和第二陪試機(jī)構(gòu)ⅲ結(jié)構(gòu)相同，包括固定軸6，上滑塊7，下滑塊8，螺紋軸9，上驅(qū)動(dòng)軸10，下驅(qū)動(dòng)軸11，上彈簧12，下彈簧13；所述上滑塊7和下滑塊8與固定軸6相連接，上滑塊7和下滑塊8能夠在固定軸6上滑動(dòng)，但不能轉(zhuǎn)動(dòng)；所述螺紋軸9分別通過螺紋連接上滑塊7和下滑塊8，轉(zhuǎn)動(dòng)螺紋軸9使得上滑塊7和下滑塊8同時(shí)向下加載；所述上驅(qū)動(dòng)軸10，下驅(qū)動(dòng)軸11分別與上滑塊7，下滑塊8通過一對(duì)軸承連接，上驅(qū)動(dòng)軸10，下驅(qū)動(dòng)軸11隨著上滑塊7，下滑塊8上下滑動(dòng)；所述四圓盤機(jī)構(gòu)ⅰ上的陪試盤與上驅(qū)動(dòng)軸10，下驅(qū)動(dòng)軸11分別通過上彈簧12，下彈簧13連接，彈簧壓縮時(shí)，力加載到四圓盤機(jī)構(gòu)ⅰ上的陪試盤上。

如圖4所示，所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)ⅳ包括主動(dòng)軸14，從動(dòng)軸15，主動(dòng)軸惰輪16，從動(dòng)軸惰輪17，主動(dòng)軸皮帶18，從動(dòng)軸皮帶19；所述主動(dòng)軸14與從動(dòng)軸15通過一對(duì)錐齒輪相連接，改變速度的方向；所述主動(dòng)軸14一側(cè)通過主動(dòng)軸惰輪16與第二陪試機(jī)構(gòu)ⅲ的上驅(qū)動(dòng)軸連接，另一側(cè)通過主動(dòng)軸皮帶18與第二陪試機(jī)構(gòu)ⅲ的下驅(qū)動(dòng)軸連接，使得第二陪試機(jī)構(gòu)ⅲ的上下驅(qū)動(dòng)軸速度方向相反；所述從動(dòng)軸15一側(cè)通過從動(dòng)軸惰輪17與第一陪試機(jī)構(gòu)ⅱ的上驅(qū)動(dòng)軸連接，另一側(cè)通過從動(dòng)軸皮帶19與第一陪試機(jī)構(gòu)ⅱ的下驅(qū)動(dòng)軸連接，使得第一陪試機(jī)構(gòu)ⅱ的上下驅(qū)動(dòng)軸速度方向相反；通過改變主動(dòng)軸14與從動(dòng)軸15的傳動(dòng)比，第一陪試機(jī)構(gòu)ⅱ與第二陪試機(jī)構(gòu)ⅲ產(chǎn)生速度差，從而使與第一陪試機(jī)構(gòu)ⅱ，第二陪試機(jī)構(gòu)ⅲ連接的四圓盤機(jī)構(gòu)ⅰ與被試軸承球5產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng)。

如圖5所示，所述在線測(cè)量機(jī)構(gòu)ⅵ包括上位移傳感器20，下位移傳感器21，上墊圈22，下墊圈23；所述上墊圈22，下墊圈23分別與四圓盤機(jī)構(gòu)ⅰ上的陪試盤相連接，四圓盤機(jī)構(gòu)ⅰ上的陪試盤的位移即墊圈位移；所述上位移傳感器20，下位移傳感器21安裝在被試軸承球5的兩側(cè)，所述上位移傳感器20，下位移傳感器21分別測(cè)量上墊圈22，下墊圈23的位移量，即測(cè)得四圓盤機(jī)構(gòu)ⅰ的陪試盤的位移量，測(cè)得被試軸承球5兩側(cè)的位移，得到被試軸承球5實(shí)時(shí)的磨損量，實(shí)現(xiàn)磨損量在線測(cè)量。

本發(fā)明的工作過程和原理如下：

本發(fā)明通過盤-球-盤接觸的形式，可以將試驗(yàn)球的直徑范圍縮小到2-8mm。被試軸承球5在實(shí)驗(yàn)過程中被可旋轉(zhuǎn)的四圓盤機(jī)構(gòu)ⅰ夾緊，因此限制了被試軸承球5位移，但并沒有限制其旋轉(zhuǎn)，使得被試軸承球5能夠在無(wú)需保持架以及內(nèi)外圈的情況下就能模擬出滑/滾工況，而且被試軸承球5旋轉(zhuǎn)一周，同一點(diǎn)磨損四次，與傳統(tǒng)的兩點(diǎn)接觸相比，試驗(yàn)時(shí)間縮短了一半，并且磨損僅發(fā)生在被試軸承球5的同一截面圓周上，磨損更加集中，磨損速度更快。通過在被試軸承球5的兩側(cè)放置上位移傳感器20，下位移傳感器21，可測(cè)得摩擦磨損過程的實(shí)時(shí)位移量，實(shí)現(xiàn)磨損量的在線測(cè)量。

通過改變傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中從動(dòng)軸15與主動(dòng)軸14的傳動(dòng)比，使被試軸承球5與空間垂直錯(cuò)位設(shè)置的四圓盤機(jī)構(gòu)ⅰ之間產(chǎn)生速度差，從而使得被試軸承球5與四圓盤機(jī)構(gòu)ⅰ產(chǎn)生滑動(dòng)，通過控制傳動(dòng)比，可以控制滑/滾比的大小。

分別調(diào)節(jié)第一陪試機(jī)構(gòu)ⅱ和第二陪試機(jī)構(gòu)ⅲ的上彈簧12，下彈簧13，對(duì)四圓盤機(jī)構(gòu)ⅰ施加壓力，最終通過上陪試盤1，下陪試盤2，前陪試盤3，后陪試盤4將被試軸承球5夾緊。主動(dòng)軸14將速度傳遞給從動(dòng)軸15，其中，主動(dòng)軸14一側(cè)通過主動(dòng)軸惰輪16與第二陪試機(jī)構(gòu)ⅲ的上驅(qū)動(dòng)軸10連接，另一側(cè)通過主動(dòng)軸皮帶18與第二陪試機(jī)構(gòu)ⅲ的下驅(qū)動(dòng)軸11連接，使得第二陪試機(jī)構(gòu)ⅲ的上下驅(qū)動(dòng)軸速度方向相反；從動(dòng)軸15一側(cè)通過從動(dòng)軸惰輪17與第一陪試機(jī)構(gòu)ⅱ的上驅(qū)動(dòng)軸10連接，另一側(cè)通過從動(dòng)軸皮帶19與第一陪試機(jī)構(gòu)ⅱ的下驅(qū)動(dòng)軸11連接，使得第一陪試機(jī)構(gòu)ⅱ的上下驅(qū)動(dòng)軸速度方向相反。第一陪試機(jī)構(gòu)ⅱ和第二陪試機(jī)構(gòu)ⅲ的上下驅(qū)動(dòng)軸分別通過花鍵與四圓盤機(jī)構(gòu)ⅰ連接，因此，四圓盤機(jī)構(gòu)ⅰ在對(duì)被試軸承球5施加壓力同時(shí)獲得對(duì)應(yīng)驅(qū)動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速，通過改變從動(dòng)軸15與主動(dòng)軸14的傳動(dòng)比，可以使得被試軸承球5與四圓盤機(jī)構(gòu)ⅰ接觸點(diǎn)產(chǎn)生速度差，從而產(chǎn)生滑/滾。通過在被試軸承球5的兩側(cè)各放置一個(gè)位移傳感器20，測(cè)得摩擦磨損過程的實(shí)時(shí)位移量，實(shí)現(xiàn)磨損量的在線測(cè)量。