[发明专利]往复运动摩擦实验装置

说明书

技术领域

    本发明涉及机械及材料摩擦学研究领域，为新型材料摩擦、磨损性能的评定提供了可靠、高效、低成本的测试评价平台。具体涉及一种往复运动摩擦实验装置能够为通用销盘型摩擦学实验提供平台。

背景技术

近年来，随着人们环保意识的逐渐增强以及对安全生产的日益重视，使得传统油润滑方式面临严重的考验。由于水具有无污染、来源广泛、节省能源、安全性、难燃性等特性，使其成为极具发展潜力的润滑介质之一。然而水的低粘度、润滑性差、导电性差、气化压力高及与油润滑差异大等特点，使水润滑摩擦副的研究及应用存在腐蚀、气蚀、磨损、摩擦副材料及缺乏相应的设计理论等问题。因此提高在水润滑条件下摩擦副材料的耐磨、耐腐蚀性能成为水润滑技术发展的关键问题之一。近阶段，由于表面织构技术以及DLC薄膜沉积技术各自在改善材料表面摩擦性能的优异表现，已有研究将两者相结合，探究其对材料在水中摩擦学性能的影响情况。

表面织构制备的方式通常包括反应离子刻蚀、LIGA技术、磨料喷射加工、激光织构加工技术等，DLC薄膜制备的方式一般包括物理气相沉积与化学气相沉积等，这些技术工艺复杂、成本较高，而表面织构与DLC薄膜本身即具有较多的影响参数，为研究织构化DLC薄膜在水润滑环境下的摩擦学性能，因此需要进行大量的摩擦磨损实验。摩擦磨损实验主要分为实际使用实验、模拟性台架实验与实验室试件实验，其中实际使用实验与模拟性台架实验均采用与实际使用情况一致或相近的实验条件，实验成本高、周期长，实验室试件实验成本低，实验周期短，实验参数相对简单可控，因而受到了广泛的使用。

摩擦学实验机的目标在于在一定程度上模拟实际使用的环境条件，通过实验试件间的相对摩擦运动，对相关材料进行分析研究。

销盘型摩擦学实验机是一种比通用性实验机，由于其结构、模拟运动比较简单，易于对摩擦、磨损性能作出快速分析，主要通过圆盘与加工成销状的试验样品之间所形成的相对运动来研究材料的摩擦学性能，此外销盘实验机还能通过力学传感器实时测量实验中摩擦力的大小，以此来分析受力大小与磨损之间的关系，适用于普遍的润滑、摩擦磨损的研究。

综上，在往复运动摩擦学实验装置的开发上，设计要求与目标可以归纳为以下几点：

a.能够可靠的实现在一定载荷条件下实验试件之间的往复摩擦运动；

b.能够支持不同润滑环境的测试实验，例如：在一定温度条件下的水润滑环境；

c.有助于分析比较实验试件运动及载荷与摩擦磨损的相互关系，例如：可调节的相对摩擦运动及可调节的载荷；

d.适用于不同规格试件的实验，如：直径40~100mm的实验盘；

e.具有较强的兼容性和改进功能；

f.易于操作、装卸；

g.保养成本低、良好的互换性。

发明内容

本发明一个目的在于针对已有技术存在的缺陷，提供一种往复运动摩擦实验装置，为织构化DLC薄膜材料摩擦磨损实验提供平台。

为达到上述目的，本发明的构思是：

本发明的往复运动摩擦学实验装置，包括：支撑部件（I）、传动部件（II）、加载部件（III）、测力部件（IV）、往复直线运动部件（V）。往复直线运动部件（V）由连接块和往复运动平台组成，盘夹持件安装于往复运动平台上。传动部件（II）和加载部件（III）由伺服电机、滚珠丝杠、连接块、销夹持件组成，通过直线滑块和直线导轨固定在支撑部件（I）上，并随支撑部件（I）具有绕转轴的自由度，并由弹簧连接并传递载荷力，销夹持件通过紧钉螺栓与加载连接块相连。测力部件（IV）通过连杆与支撑部件（I）相连，以传递摩擦力并加以测量。

根据上述发明构思，本发明采用下述技术方案：

一种往复运动摩擦实验装置，包括：有一个底座，在所述底座上面安装一个往复直线运动部件，其上有运动平台，在该运动平台上安装实验盘；有一个支撑部件固定安装在底座上，其上有与转轴连接的长条形基板绕该转轴转动，该转轴的轴线与所述运动平台的运动方向相垂直，该基板上部固定安装一个传动部件，而下部滑动连接一个加载部件；所述加载部件的上端通过一个弹簧与所述传动部件的下端弹性连接，形成弹性力加载；而下端装有实验销夹持件；还有一个测力部件：在所述弹簧与加载部件之间安装一个第一测力传感器，而在底座与基板下端之间沿运动平台移动方向安装一个第二个测力传感器。