一種用于在線測量材料摩擦磨損試驗機的多功能對磨夾具的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種用于在線測量材料摩擦磨損試驗機的多功能對磨夾具，包括夾持桿、套接板、裝球板、矩形平面可換塊、平底圓銷可換塊、調節螺桿和對磨球。本發明的對磨夾具采用模塊化設計，通過七種簡單的零件便可組裝成三種用于不同類型摩擦磨損性能測試的對磨夾具，結構簡單，功能多樣，同時七種基本零件的加工過程簡單，易于制造，造價相對便宜，具有良好的經濟效益；三種不同類型的對磨夾具的對磨部件（對磨矩形平面、對磨球、對磨銷）均可進行拆卸，當對磨部件因摩擦磨損發生損壞時，方便對對磨部件進行更換，同時還可通過更換不同尺寸的對磨部件，研究摩擦副接觸面積這一變量對摩擦磨損試驗結果的影響，對磨部件的可變動尺寸范圍廣。
【專利說明】一種用于在線測量材料摩擦磨損試驗機的多功能對磨夾具
【技術領域】
[0001]本發明屬于夾具夾頭設計研究【技術領域】，特別是涉及一種用于在線測量材料摩擦磨損試驗機的多功能對磨夾具。
[0002]
【背景技術】
[0003]摩擦磨損廣泛應用于各種機械設備中，據統計世界上每年約有1/3-1/2的能源消耗于各種形式的摩擦中。隨著機械摩擦學研究的深入，國內外市場對于多功能傳動件摩擦學試驗系統的需求日趨顯著，美國RTEC公司生產的MFT-5000型多功能在線測量材料摩擦磨損試驗機就是一種能夠同時進行多種摩擦學性能試驗的集成系統，該系統設備主要用于對各種薄膜/涂層通過壓/劃/磨等測試其結合強度、表面粗糙度、斷裂韌性、蠕變、潤滑/抗磨特性、抗沖擊能力、抗劃痕能力、抗腐蝕能力、失效以及疲勞等；對固態或液態的潤滑油(脂)的潤滑特性和粘滑特性進行評價；對各種材料的電接觸進行評價，同時它還可以提供各種理想的檢測模式，比如經典摩擦學中的各種工況模擬測試，如球對球、球對盤、銷對盤、環對塊和盤對盤等；另外它還可以實現多種信號的同時原位檢測:摩擦力、摩擦系統、負載、扭矩、臨界載荷、表面接觸電阻、電容、表面聲波、溫度和磨損量等。這種試驗機的測試下試樣平臺可同時在XY方向移動，也可繞Z軸旋轉，實現XYZ三軸的復合運動，檢測三種運動同時進行下的復合摩擦磨損運動軌跡。
[0004]雖然該設備系統功能多樣，可測信號種類繁多，但是其每一種夾具只能進行一種摩擦磨損試驗，功能單一，而且每一種夾具能夠夾持的對磨部件尺寸范圍狹窄，此外，作為進口設備，該系統的夾具十分昂貴，單單一個球頭夾具價格甚至高達5000美元，鑒于該系統夾具存在的功能單一、對磨部件尺寸范圍狹窄、價格高昂等缺點，有必要設計一種功能多樣、對磨部件尺寸范圍廣、價格相對低廉的對磨夾具。
[0005]
【發明內容】
[0006]針對現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種功能多樣、對磨部件尺寸范圍廣、價格相對低廉的對磨夾具，用于彌補多功能在線測量材料摩擦磨損試驗機上使用的傳統夾具存在的功能單一、對磨部件尺寸范圍狹窄、價格高昂等缺陷。
[0007]為了解決上述技術問題，本發明采用了如下的技術方案:一種用于在線測量材料摩擦磨損試驗機的多功能對磨夾具，包括夾持桿、套接板、裝球板、矩形平面可換塊、平底圓銷可換塊、調節螺桿和對磨球；所述夾持桿的一端為帶有外螺紋的螺紋頭；
所述套接板上靠近邊緣的位置具有若干個沿周向分布的第一螺紋孔，套接板上表面的中心具有向上凸起的套接桿，所述套接桿的頂部具有與螺紋頭相配合的第二螺紋孔；套接板下表面的中間具有定位卡槽，所述定位卡槽的兩端具有第三螺紋孔；套接桿內具有第四螺紋孔，所述第四螺紋孔與定位卡槽連通； 所述裝球板上具有若干個與第一螺紋孔一一對應的沉頭螺栓孔，裝球板的中心具有定位孔，所述定位孔的直徑大于對磨球的直徑；定位孔的底部具有與對磨球配合的收口，所述收口的口徑小于對磨球的直徑；
所述矩形平面可換塊包括與定位卡槽相配合的底板以及位于底板的中部并形成凸起的矩形塊，所述底板的兩端具有與第三螺紋孔對應的第五螺紋孔；
所述平底圓銷可換塊包括與定位卡槽相配合的底座、位于底座的中心并形成凸起的銷座以及可拆卸連接在銷座頂部的圓柱銷，所述底座的兩端具有與第三螺紋孔對應的第六螺紋孔；
所述調節螺桿與第四螺紋孔相配合，調節螺桿能夠穿過定位卡槽伸入到定位孔中，并且調節螺桿的下端具有與對磨球配合的球形凹槽。
[0008]本發明的有益效果在于:
1、本發明的對磨夾具采用模塊化設計，通過七種簡單的零件便可組裝成三種用于不同類型摩擦磨損性能測試的對磨夾具，結構簡單，功能多樣，同時七種基本零件的加工過程簡單，易于制造，造價相對便宜，具有良好的經濟效益。
[0009]2、三種不同類型的對磨夾具的對磨部件(對磨矩形平面、對磨球、對磨銷)均可進行拆卸，當對磨部件因摩擦磨損發生損壞時，方便對對磨部件進行更換，同時還可通過更換不同尺寸的對磨部件，研究摩擦副接觸面積這一變量對摩擦磨損試驗結果的影響，對磨部件的可變動尺寸范圍廣。
[0010]【專利附圖】
【附圖說明】
圖1a為本發明中夾持桿的王視圖；圖1b為本發明中夾持桿的仰視圖；
圖2a為本發明中套接板的主視圖；圖2b為本發明中套接板的側視圖；
圖2c為本發明中套接板的俯視圖；圖3a為本發明中裝球板的主視圖；
圖3b為本發明中裝球板的俯視圖；圖4a為本發明中矩形平面可換塊的主視圖；
圖4b為本發明中矩形平面可換塊的仰視圖；
圖5a為本發明中平底圓銷可換塊的主視圖；
圖5b為本發明中平底圓銷可換塊的仰視圖；
圖6為本發明中調節螺桿的主視圖；圖7為本發明中對磨球的主視圖；
圖8為組裝后具有矩形平面對磨部件的結構示意圖；
圖9為組裝后具有球形對磨部件的結構示意圖；
圖10為組裝后具有平底圓銷對磨部件的結構示意圖。
[0011]注:圖中連接各零件的螺紋連接件未畫出。
[0012]
【具體實施方式】
[0013]下面結合附圖對本發明作進一步的詳細說明。
[0014]參見附圖，一種用于在線測量材料摩擦磨損試驗機的多功能對磨夾具，包括夾持桿1、套接板2、裝球板3、矩形平面可換塊4、平底圓銷可換塊5、調節螺桿6和對磨球7，其中，夾持桿I可以是方形桿或圓桿，在本實施例中，夾持桿I為階梯形的圓桿，夾持桿I下端的直徑小于上端的直徑，并且夾持桿I的下端為帶有外螺紋的螺紋頭la。[0015]套接板2的形狀可以是長方形、正方形或圓形中的任意一種，在本實施例中，套接板2為正方形，并且套接板2的四個角上各具有一個第一螺紋孔2a ;套接板2上表面的中心具有向上凸起的套接桿21，套接桿21的頂部具有與螺紋頭Ia相配合的第二螺紋孔21a，套接桿21可以是方形桿或圓桿，在本實施例中，為了與夾持桿I保持對應，套接桿21為圓桿，并且套接桿21的直徑與夾持桿I上端的直徑相同；套接板2下表面的中間具有定位卡槽2b，定位卡槽2b的兩端各具有一個第三螺紋孔2c，定位卡槽2b是為了與矩形平面可換塊4和平底圓銷可換塊5的底板相配合，因此定位卡槽2b可根據需要設計成矩形、圓形或橢圓形等任意形狀；套接桿21內具有第四螺紋孔2d，第四螺紋孔2d與定位卡槽2b連通，在本實施例中，定位卡槽2b為矩形,并且定位卡槽2b的寬度大于調節螺桿6的外徑,調節螺桿6與第四螺紋孔2d相配合，調節螺桿6能夠穿過定位卡槽2b伸入到裝球板3中心的定位孔3b中，并且調節螺桿6的下端具有與對磨球配合的球形凹槽。
[0016]裝球板3的形狀可以是長方形、正方形或圓形中的任意一種，在本實施例中，裝球板3的形狀與套接板2的形狀保持一致，并且裝球板3和套接板2的長寬相等；裝球板3的四個角上各具有一個與第一螺紋孔2a對應的沉頭螺栓孔3a，裝球板3的中心具有定位孔3b,定位孔3b的直徑大于對磨球7的直徑；定位孔3b的底部具有與對磨球7配合的收口3c，收口 3c的口徑小于對磨球7的直徑。
[0017]矩形平面可換塊4包括與定位卡槽2b相配合的底板4a以及位于底板4a下表面的中部并形成凸起的矩形塊4b，矩形塊4b與底板4a為一體結構，在本實施例中，底板4a為矩形，并且底板4a的尺寸與定位卡槽2b的尺寸一致，底板4a的兩端各具有一個與第三螺紋孔2c對應的第五螺紋孔4c。
[0018]平底圓銷可換塊5包括與定位卡槽2b相配合的底座5a、位于底座5a下表面的中心并形成凸起的銷座51以及可拆卸連接在銷座51頂部的圓柱銷52，底座5a為矩形，并且底座5a的尺寸與定位卡槽2b的尺寸一致，底座5a的兩端各具有一個與第三螺紋孔2c對應的第六螺紋孔5b ;銷座51為圓柱形結構，并且銷座51上具有一個螺紋孔，圓柱銷52的一端帶有外螺紋，并且圓柱銷52通過端部的螺紋連接在銷座51的螺紋孔中。
[0019]通過對七種零件的不同部分進行組合，可以組裝成三種不同類型的夾具，分別是用于直線往復面面或旋轉面盤摩擦磨損試驗的具有矩形平面對磨部件的夾具、用于直線往復球面或旋轉球盤摩擦磨損試驗的具有球形對磨部件的夾具和用于直線往復銷面或旋轉銷面摩擦磨損試驗的具有平底圓銷對磨部件的夾具。
[0020]組裝后具有矩形平面對磨部件的夾具如圖8所示，它是由夾持桿1、套接板2和矩形平面可換塊4組裝而成的，組裝時，夾持桿I下端的螺紋頭Ia旋接于套接桿21的第二螺紋孔21a中，矩形平面可換塊4的底板4a鑲嵌于套接板2下表面的定位卡槽2b中，由于底板4a兩端的第五螺紋孔4c與定位卡槽2b兩端的第三螺紋孔2c位置對應，并且第五螺紋孔4c的直徑大于第三螺紋孔2c的直徑，因此兩者形成階梯孔，最后通過兩個內六角沉頭螺栓將底板4a固定在定位卡槽2b中。由于矩形平面可換塊4是可拆卸連接的，因此可通過更換不同的矩形平面可換塊以改變矩形塊4b的尺寸，研究摩擦副接觸面積這一變量對摩擦磨損試驗結果的影響，對磨部件的可變動尺寸范圍廣。夾具工作時，夾持桿I被夾持在試驗機上固定不動，做直線往復面面摩擦磨損試驗時，試驗平臺可沿X軸直線往復；做旋轉面盤摩擦磨損試驗時，試驗平臺可繞Z軸旋轉。需要注意的是，對磨的摩擦副表面在長時間往復或旋轉工作狀態下易發生表面磨損現象，因此在每次試驗之后需要對對磨的矩形平面進行重新磨削并拋光，以保證試驗結果的準確性。
[0021]組裝后具有球形對磨部件的夾具如圖9所示,它是由夾持桿1、套接板2、裝球板3、調節螺桿6和對磨球7組裝而成的，組裝時，夾持桿I下端的螺紋頭Ia旋接于套接桿21的第二螺紋孔21a中，由于套接板2的四個角上的第一螺紋孔2a與裝球板3的四個角上的沉頭螺栓孔3a —一對應，因此組裝時通過四個內六角沉頭螺栓將套接板2與裝球板3連接起來，對磨球7安裝在裝球板3中心的定位孔3b中，由于受到收口 3c的限制，對磨球7不會脫出，調節螺桿6安裝在第四螺紋孔2d中，調節螺桿6端部的球形凹槽6a頂住對磨球7使對磨球7的位置固定。此種夾具可通過更換不同直徑的對磨球,研究球面摩擦副的接觸半徑這一變量對摩擦磨損試驗的影響，對磨部件的可變動尺寸范圍廣。夾具工作時，夾持桿I被夾持在試驗機上固定不動，做直線往復球面摩擦磨損試驗時，試驗平臺可沿X軸直線往復；做旋轉球盤摩擦磨損試驗時，試驗平臺可繞Z軸旋轉。需要注意的是，對磨的摩擦副表面在長時間往復或旋轉工作狀態下易發生表面磨損現象，因此在每次試驗之后需要旋轉對磨球用新的未磨損的位置進行下一次試驗，以保證試驗結果的準確性。
[0022]組裝后具有平底圓銷對磨部件的夾具如圖10所示，它是由夾持桿1、套接板2和平底圓銷可換塊5組裝而成，組裝時，夾持桿I下端的螺紋頭Ia旋接于套接桿21的第二螺紋孔21a中，平底圓銷可換塊5的底座5a鑲嵌于套接板2下表面的定位卡槽2b中，由于底座兩端的第六螺紋孔5b與定位卡槽2b兩端的第三螺紋孔2c位置對應，并且第六螺紋孔5b的直徑大于第三螺紋孔2c的直徑，因此兩者形成階梯孔，最后通過兩個內六角沉頭螺栓將底座5a固定在定位卡槽2b中。由于圓柱銷52是可拆卸連接在銷座51上，因此可更換不同直徑的圓柱銷，研究摩擦副接觸面積這一變量對摩擦磨損試驗結果的影響，對磨部件的可變動尺寸范圍廣。夾具工作時，夾持桿I被夾持在試驗機上固定不動，做直線往復銷面摩擦磨損試驗時，試驗平臺可沿X軸直線往復；做旋轉銷盤摩擦磨損試驗時，試驗平臺可繞Z軸旋轉。需要注意的是，對磨的摩擦副表面在長時間往復或旋轉工作狀態下易發生表面磨損現象，因此在每次試驗之后需要對對磨的平底圓銷表面進行重新磨削并拋光，以保證試驗結果的準確性。
[0023]最后需要說明的是，以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非限制技術方案，盡管 申請人:參照較佳實施例對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，那些對本發明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本技術方案的宗旨和范圍，均應涵蓋在本發明的權利要求范圍當中。
【權利要求】
1.一種用于在線測量材料摩擦磨損試驗機的多功能對磨夾具，其特征在于，包括夾持桿(I)、套接板(2)、裝球板(3)、矩形平面可換塊(4)、平底圓銷可換塊(5)、調節螺桿(6)和對磨球(7);所述夾持桿(I)的一端為帶有外螺紋的螺紋頭(Ia)； 所述套接板(2)上靠近邊緣的位置具有若干個沿周向分布的第一螺紋孔(2a)，套接板(2)上表面的中心具有向上凸起的套接桿(21)，所述套接桿(21)的頂部具有與螺紋頭(Ia)相配合的第二螺紋孔(21a);套接板(2)下表面的中間具有定位卡槽(2b)，所述定位卡槽(2b)的兩端具有第三螺紋孔(2c);套接桿(21)內具有第四螺紋孔(2d)，所述第四螺紋孔(2d)與定位卡槽(2b)連通； 所述裝球板(3)上具有若干個與第一螺紋孔(2a)—一對應的沉頭螺栓孔(3a)，裝球板(3)的中心具有定位孔(3b)，所述定位孔(3b)的直徑大于對磨球(7)的直徑；定位孔(3b)的底部具有與對磨球(7)配合的收口(3c)，所述收口(3c)的口徑小于對磨球(7)的直徑； 所述矩形平面可換塊(4)包括與定位卡槽(2b)相配合的底板(4a)以及位于底板(4a)的中部并形成凸起的矩形塊(4b)，所述底板(4a)的兩端具有與第三螺紋孔(2c)對應的第五螺紋孔(4c); 所述平底圓銷可換塊(5)包括與定位卡槽(2b)相配合的底座(5a)、位于底座(5a)的中心并形成凸起的銷座(51)以及可拆卸連接在銷座(51)頂部的圓柱銷(52 )，所述底座(5a)的兩端具有與第三螺紋孔(2c)對應的第六螺紋孔(5b)； 所述調節螺桿(6)與第四螺紋孔(2d)相配合，調節螺桿(6)能夠穿過定位卡槽(2b)伸入到定位孔(3b)中，并且調節螺桿(6)的下端具有與對磨球(7)配合的球形凹槽(6a)。
2.根據權利要求1所述的一種用于在線測量材料摩擦磨損試驗機的多功能對磨夾具，其特征在于，所述圓柱銷(52)通過螺紋連接在銷座(51)上。
【文檔編號】G01N3/56GK103954497SQ201410208491
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年5月16日 優先權日:2014年5月16日
【發明者】孟凡明, 程志濤, 陳原培, 匡芳 申請人:重慶大學
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