磨損間隙調(diào)整式環(huán)塊摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)，具體說是一種橡膠試塊與金屬試環(huán)配副在含固體顆粒的液體介質(zhì)中進(jìn)行摩擦學(xué)性能研究的磨損間隙調(diào)整式環(huán)塊摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)?？捎糜诟赡Σ料碌南鹉z試塊與金屬試環(huán)配副的摩擦磨損試驗(yàn)，也可用于在含固體顆粒的液體介質(zhì)下或干摩擦下的金屬試環(huán)與金屬試塊配副的摩擦磨損試驗(yàn)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，橡膠/金屬配副組成的液體輸送設(shè)備在原油開采、礦山鉆探中應(yīng)用廣泛，如潛油螺桿栗中的金屬轉(zhuǎn)子與橡膠定子的配副、螺桿混輸栗的橡膠襯套與金屬螺桿的配副等。在實(shí)際使用過程中，橡膠襯套材料不僅受到金屬配副和液體介質(zhì)(如原油、礦漿等)中固體顆粒的擠壓與剪切造成材料的流失，而且還受到液體介質(zhì)本身的溶脹腐蝕，致使橡膠材料的使役性能大大降低。投入使用時(shí)，為了保證容積效率，橡膠與金屬配副之間一般為過盈配合。當(dāng)運(yùn)行一段時(shí)間后，固體顆粒的參與以及金屬轉(zhuǎn)子的擠壓與剪切，將使橡膠發(fā)生磨損。橡膠與金屬配副之間的過盈量就會(huì)減小，逐漸由過盈配合向間隙配合過渡，致使容積效率降低。當(dāng)橡膠與金屬之間存在間隙時(shí)，粘稠液體介質(zhì)攜帶固體顆粒對(duì)橡膠表面產(chǎn)生切削造成材料流失。當(dāng)橡膠磨損達(dá)到一定程度，排量達(dá)不到使用要求時(shí)，液體介質(zhì)輸送設(shè)備報(bào)廢?？梢钥闯觯鹉z在運(yùn)行過程中從過盈配合到間隙配合中的磨損失效問題直接關(guān)系到液體介質(zhì)輸送設(shè)備的使用壽命，一直是原油開采、礦山鉆探等領(lǐng)域關(guān)心的問題。為了提高橡膠摩擦元件的耐磨性能和液體介質(zhì)輸送設(shè)備的使用壽命，優(yōu)選橡膠摩擦元件和掌握摩擦磨損的機(jī)理，成為液體介質(zhì)輸送設(shè)備設(shè)計(jì)的重中之重。因此，必須選用合適的與實(shí)際工況相符的摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)對(duì)橡膠材料進(jìn)行摩擦磨損試驗(yàn)。
[0003]結(jié)合液體輸送設(shè)備中金屬轉(zhuǎn)子與橡膠定子配副之間的運(yùn)動(dòng)關(guān)系，環(huán)塊式摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)常用來研究橡膠/金屬配副的摩擦磨損行為。據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道，常規(guī)的環(huán)塊式摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)已經(jīng)有很多，且大部分都是針對(duì)金屬材料摩擦配副設(shè)計(jì)和制造的。如專利公開號(hào)為CN103604710A的“一種臺(tái)式環(huán)塊摩擦磨損試驗(yàn)儀”，公開了一種在無液體介質(zhì)的工況下進(jìn)行機(jī)械摩擦磨損的試驗(yàn)機(jī)。其結(jié)構(gòu):包括驅(qū)動(dòng)部分，試驗(yàn)部分，測量部分和加載部分；驅(qū)動(dòng)部分的電機(jī)固定在電動(dòng)機(jī)支架上，直接由電機(jī)軸帶動(dòng)試環(huán)旋轉(zhuǎn)；試驗(yàn)部分的試環(huán)裝夾在連接電機(jī)軸的套筒上，試塊用楔塊夾緊在可多位置安裝的底座夾具中；測量部分由溫度傳感器和測力傳感器組成；加載部分是手動(dòng)加載，由錐齒輪帶動(dòng)絲杠推動(dòng)彈簧支撐板，再由彈簧推動(dòng)工作臺(tái)向上運(yùn)動(dòng)，從而使試環(huán)和試塊接觸并擠緊，能夠有效地測量不同載荷下試件溫度、摩擦力及摩擦系數(shù)的變化。但是，該試驗(yàn)機(jī)受其結(jié)構(gòu)限制，存在無法精確調(diào)整試環(huán)和試塊之間的磨損間隙的問題。本申請(qǐng)人的研究人員曾根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)存在的在試驗(yàn)過程中速度無法智能調(diào)控等問題，在《潤滑與密封》第35卷第5期發(fā)表了 “基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的環(huán)塊試驗(yàn)機(jī)智能測控系統(tǒng)”的論文，其公開的智能測控系統(tǒng)以工控機(jī)為核心，集數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理和實(shí)驗(yàn)環(huán)境控制為一體，既可實(shí)現(xiàn)溫度、載荷、摩擦力、線速度和摩擦因數(shù)等參數(shù)的實(shí)時(shí)檢測，又能對(duì)線速度進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)控。又設(shè)計(jì)出專利公開號(hào)為CN103245582A的“一種速度智能調(diào)控的環(huán)塊摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)”。其公開的技術(shù)方案:包括傳動(dòng)部分、環(huán)-塊摩擦副、加載裝置、加熱裝置和樣品臺(tái)；傳動(dòng)部分包括主軸，主軸上安裝有摩擦環(huán)，加載裝置推動(dòng)的頂桿上方的樣品臺(tái)上安裝有塊狀試樣，摩擦環(huán)與塊狀試樣相對(duì)設(shè)置，形成環(huán)-塊摩擦副等。其主要解決了現(xiàn)有技術(shù)中存在的在試驗(yàn)過程中速度無法智能調(diào)控等問題。該試驗(yàn)機(jī)雖然可以實(shí)現(xiàn)對(duì)各種信號(hào)的精確采集，而且采用智能優(yōu)化算法能夠?qū)崿F(xiàn)速度的智能控制，但是，在實(shí)際試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，加載裝置以及通過頂桿連接料筒中樣品臺(tái)的結(jié)構(gòu)，存在影響試塊與試環(huán)運(yùn)行的穩(wěn)定性、料筒中介質(zhì)易泄漏等問題，仍無法精確調(diào)整試環(huán)與橡膠試塊之間的磨損間隙，不能模擬與實(shí)際工況相符的試環(huán)與橡膠試塊之間有間隙時(shí)的摩擦磨損試驗(yàn)。
[0004]綜上所述，利用現(xiàn)有的試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行摩擦磨損試驗(yàn)，無法實(shí)現(xiàn)在同一臺(tái)試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行定量加載和精確調(diào)整橡膠試塊與試環(huán)之間的間隙，不能滿足橡膠試塊與試環(huán)有間隙時(shí)在含固體顆粒的粘稠液體介質(zhì)工況下的摩擦學(xué)性能研究的要求。因此，有必要設(shè)計(jì)出一種滿足試驗(yàn)結(jié)果與實(shí)際工況相符要求的環(huán)塊式摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型的目的在于提供一種磨損間隙調(diào)整式環(huán)塊摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)，解決了現(xiàn)有摩擦磨損機(jī)無法在同一臺(tái)試驗(yàn)機(jī)上實(shí)現(xiàn)試環(huán)與試塊的加載及間隙調(diào)整的問題，其設(shè)計(jì)合理，與現(xiàn)有同類產(chǎn)品相比結(jié)構(gòu)簡單，試環(huán)和橡膠試塊裝卸方便，運(yùn)行穩(wěn)定，間隙調(diào)整操作容易、間距精確，進(jìn)一步提高試驗(yàn)結(jié)果與實(shí)際工況相符的可靠性。
[0006]本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是:該磨損間隙調(diào)整式環(huán)塊摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)包括機(jī)座，固定在機(jī)座上的動(dòng)力與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和設(shè)置有加載機(jī)構(gòu)、試驗(yàn)機(jī)構(gòu)的料箱，以及測量控制回路，動(dòng)力與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括通過聯(lián)軸器連接在同一軸心線上的組裝在主軸箱中的主軸、固定有扭矩傳感器的傳動(dòng)軸和伺服電機(jī)的輸出軸，試驗(yàn)機(jī)構(gòu)采用由試環(huán)和橡膠試塊構(gòu)成的線接觸摩擦副，其技術(shù)要點(diǎn)是:所述加載機(jī)構(gòu)包括調(diào)整桿、帶有標(biāo)尺的手柄、與手柄的標(biāo)尺相匹配的微調(diào)刻度盤、設(shè)置在料箱上的固定座、帶有夾具的導(dǎo)向座和導(dǎo)軌，手柄固接在調(diào)整桿頂端，微調(diào)刻度盤組裝在固定座上，調(diào)整桿的螺柱段與料箱的螺紋孔相配合形成螺旋配副，調(diào)整桿底端的連桿段與導(dǎo)向座連接在一起；試驗(yàn)機(jī)構(gòu)的橡膠試塊和試環(huán)浸泡在料箱的含固體顆粒的液體介質(zhì)中，試環(huán)通過緊定螺釘和緊固壓板固定連接在主軸的端部，固定試環(huán)的主軸端利用機(jī)械密封與料箱壁封裝，橡膠試塊固定在夾具的卡槽內(nèi)，隨導(dǎo)向座沿導(dǎo)軌軸向移動(dòng)；轉(zhuǎn)動(dòng)手柄，調(diào)整桿沿軸向移動(dòng)，帶動(dòng)導(dǎo)向座一起沿導(dǎo)軌軸向移動(dòng)，使橡膠試塊與試環(huán)之間壓緊或脫離，實(shí)現(xiàn)垂直加載或調(diào)整橡膠試塊與試環(huán)之間的間隙，并通過固定裝置對(duì)調(diào)整桿進(jìn)行固定。
[0007]所述夾具通過螺釘固定在導(dǎo)向座上，導(dǎo)向座通過萬向珠軸承與調(diào)整桿相連。
[0008]所述調(diào)整桿的螺柱段的螺紋螺距為1mm，導(dǎo)程為1mm。
[0009]所述微調(diào)刻度盤的表面貼有環(huán)形刻度尺，微調(diào)刻度盤在固定座上繞調(diào)整桿軸線周向轉(zhuǎn)動(dòng)，以調(diào)整手柄的標(biāo)尺正對(duì)微調(diào)刻度盤上的環(huán)形刻度尺零刻線的位置。
[0010]所述環(huán)形刻度尺每一小格精度為0.1臟，量程為1mm。
[0011]所述采用剖分結(jié)構(gòu)的料箱在相對(duì)固定試環(huán)的主軸端的一側(cè)封裝有觀察窗。
[0012]本實(shí)用新型優(yōu)點(diǎn)及積極效果是:由于本實(shí)用新型是在本申請(qǐng)人在先專利“一種速度智能調(diào)控的環(huán)塊摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)”的基礎(chǔ)上改進(jìn)的，采用了包括通過聯(lián)軸器連接在同一軸心線上的組裝在主軸箱中的主軸、固定有扭矩傳感器的傳動(dòng)軸和伺服電機(jī)輸出軸的動(dòng)力與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，所以除保留原技術(shù)方案的解決技術(shù)問題的優(yōu)點(diǎn)外，因從根本上改進(jìn)了加載機(jī)構(gòu)，重新設(shè)計(jì)了構(gòu)成線接觸摩擦副的試環(huán)和橡膠試塊的連接結(jié)構(gòu)，試環(huán)通過緊固螺釘和緊固壓板安裝在主軸的端部，固定試環(huán)的主軸端利用機(jī)械密封與料箱壁封裝，有效地防止了料箱中液體介質(zhì)的泄漏，橡膠試塊固定在夾具的卡槽內(nèi)，隨導(dǎo)向座沿導(dǎo)軌軸向移動(dòng)，運(yùn)行穩(wěn)定，故其設(shè)計(jì)合理、與現(xiàn)有同類產(chǎn)品相比結(jié)構(gòu)簡單，試環(huán)和橡膠試塊裝卸方便，不易損壞。
[0013]另外，加載機(jī)構(gòu)帶有標(biāo)尺的手柄固接在調(diào)整桿頂端，與手柄的標(biāo)尺相匹配的微調(diào)刻度盤組裝在固定座上，調(diào)整桿的螺柱段與料箱的螺紋孔配合形成螺旋配副，調(diào)整桿底端的連桿段與導(dǎo)向座連接在一起，通過反向旋轉(zhuǎn)手柄，調(diào)整桿沿軸向移動(dòng)，帶動(dòng)導(dǎo)向座一起沿導(dǎo)軌軸向上移，使橡膠試塊與試環(huán)之間脫離，并通過固定裝置對(duì)調(diào)整桿進(jìn)行固定。間隙調(diào)整操作容易、間距精確，可以滿足摩擦磨損試驗(yàn)中精確調(diào)整試驗(yàn)間隙的要求；正向旋轉(zhuǎn)手柄，調(diào)整桿沿軸向移動(dòng)，帶動(dòng)導(dǎo)向座一起沿導(dǎo)軌軸向下移，使橡膠試塊與試環(huán)之間壓緊，并通過固定裝置對(duì)調(diào)整桿進(jìn)行固定。實(shí)現(xiàn)試環(huán)對(duì)橡膠試塊的垂直加載，所加載荷大小與垂直下降的尺度成線性關(guān)系。因此，進(jìn)一步提高了試驗(yàn)結(jié)果與實(shí)際工況相符的可靠性。
[0014]為了安裝和觀察方便，料箱采用剖分結(jié)構(gòu)，在相對(duì)固定試環(huán)的主軸端的一側(cè)封裝有觀察窗。
[0015]綜上所述，本實(shí)用新型解決了現(xiàn)有環(huán)塊摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)無法在同一臺(tái)試驗(yàn)機(jī)上實(shí)現(xiàn)試環(huán)與試塊的加載及間隙調(diào)整的問題。
[0016]經(jīng)檢測，該環(huán)塊摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)既可以實(shí)現(xiàn)加載，又可以精確調(diào)整試環(huán)與橡膠試塊間隙，主要技術(shù)指標(biāo)如下:加載范圍:0~300N ;間隙調(diào)整范圍:0~5mm ;信號(hào)采集:在用戶界面上實(shí)時(shí)顯示摩擦力和摩擦系數(shù)。
【附圖說明】
[0017]圖1是本實(shí)用新型的一種機(jī)構(gòu)示意圖；
[0018]圖2是沿A — A線的剖視圖；
[0019]圖3是圖1中的調(diào)整桿與夾具的連接結(jié)構(gòu)示