[发明专利]一种销盘面接触摩擦试验的界面间隙测量装置及方法

说明书

技术领域

本发明主要涉及测量技术领域的装置及方法，尤其是涉及一种销盘面接触摩擦试验的界面间隙测量装置及方法。

背景技术

在机械工程领域中，由于摩擦过程中产生的磨屑、人为导入或者其他因素侵入的外界物质，两个相互摩擦的物体之间通常存在自由游离介质，这些介质使得摩擦界面间存在间隙，间隙的大小对物体间的摩擦磨损性能有着重要的影响。因此研究介质、载荷等对界面间隙的影响有着重要的意义。

由于摩擦试验的界面间隙很小(2mm以下)，受到被测对象的空间结构和试验要求的限制，普通的接触式测量方法不再适用。基于这种情况，采用电涡流传感器的测量方案。电涡流传感器测量技术属于非接触式测量技术，与接触式测量方式相比，具有结构简单、限制少、效率高、抗干扰能力强、不受油污等介质的影响等优点，因此在测量领域得到越来越广泛的应用。

目前国内外应用电涡流传感器进行测量的研究较多，但是其应用领域多是在厚度和位移测量上，应用于间隙测量的较少，特别是对摩擦磨损试验中间隙的实时测量方面缺少简单有效的装置及方法。

发明内容

本发明目的就是为了弥补现有技术的缺陷，提供一种结构简单、在线非接触式的测量销盘面接触摩擦试验界面间隙的装置及方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种销盘面接触摩擦试验的界面间隙测量装置，其特征在于：包括机座、下试件盘、载料盘、电涡流传感器、无纸记录仪和固定机构，所述机座放置在水平面上，下试件盘水平安装在机座上，且位于载料盘正下方，载料盘中间有安装孔，安装孔内有电涡流传感器，电涡流传感器的探头下端面的位置比载料盘下端面的位置高，电涡流传感器通过数据线与无纸记录仪相连，载料盘与固定结构相连接。

所述固定机构包括固定在机座上的支架座，支架座上固定安装有三角支架，三角支架上端固定安装在轴的一端，轴的另一端安装有左右挡板、套筒、垫片和卡位螺母，左右挡板和套筒通过间隙配合套装在轴上，垫片和卡位螺母安装在左挡板外侧，载料盘与挡板通过螺杆连接，

所述载料盘上有螺纹孔，螺纹孔内安装有螺杆，左右挡板通过光孔与螺杆连接。

所述下试件盘是由橡胶圈从上到下依次将砂纸、钢盘固定在研磨盘之上组成。

左右挡板与轴之间是间隙配合、与载料盘之间是螺杆连接，这样使得左右挡板与水平面的夹角可调，根据试件厚度、磨粒大小进行自适应调整。

所述的下试件盘的钢盘的粗糙度对电涡流传感器的测量精度有着重要影响，粗糙度过大会使得测量结果不准确，所以其粗糙度要低于0.08μm。

所述的垫片和卡位螺母对左右挡板和套筒进行轴向定位，防止它们轴向窜动。

一种销盘面接触摩擦试验的界面间隙测量方法，包括以下步骤：

a.将试件粘贴在载料盘的下端面上；

b.调整载料盘和下试件盘的相对位置，将载料盘放置在下试件盘上；

c.打开研磨抛光机，使得下试件盘转动，然后向试件和下试件盘之间导入磨粒；

d.载料盘中的电涡流传感器实时将下试件盘中的钢盘与其探头之间的距离转化为电压信号输入到无纸记录仪中，经过数据处理和修正得到摩擦界面间隙值，公式为：式中，y为界面间隙值，Y为试验时间t时电涡流传感器探头端面与下试件盘中的钢盘之间的间距，y₁为电涡流传感器探头端面与钢盘的原始间距值，x为试验前砂纸厚度均值，x₁为试验后砂纸厚度均值，t为时间，T为试验总时间。

所述载料盘上的试件粘贴位置周向均匀，使试件受载均匀。

所述的载料盘同时被用来对试件进行加载，通过改变其下端面粘贴试件的数量来实现载荷的变化，以此来研究载荷对界面间隙值的影响。

试验时下试件盘的转速由研磨抛光机来调整和控制，所以改变研磨抛光机的转速可以研究转速对摩擦试验界面间隙的影响。

试验时，磨粒通过固定于研磨抛光机滴料支架的漏斗流量计装置向摩擦副中均匀、连续的导入。通过改变导入磨粒的粒径大小，可以观察不同磨粒粒径对界面间隙值的影响。

电涡流传感器所测的数据只是下试件盘中的钢盘与电涡流传感器探头之间的间距，而试验过程中试件和下试件盘中的砂纸都会有不同程度的磨损，所以需要对试验数据进行处理和修正。经过试验测量，试件的厚度磨损与界面间隙的比值很小，在1％以下，因此可以忽略试件磨损厚度的影响；而砂纸的磨损较大，必须要考虑进去，在试验前和试验后对砂纸厚度进行测量。