[发明专利]一种关节轴承与铰链的摩擦磨损试验机

说明书

一种关节轴承与铰链的摩擦磨损试验机，作动筒的作动杆穿过作动筒安装孔。两个支撑分布在作动筒安装孔的两侧。两个锥形套安装在各支撑的内侧支板上。试件销轴的两端分别装入两个锥形套内。试件销轴安装在夹具的中心，夹具外圈安装在拉压力传感器的上端，拉压力传感器安装在作动筒的作动杆顶端。两个位移传感器分别位于夹具的两侧。位于各支撑的外侧支板与内侧支板之间扭矩传感器的一端分别与试件销轴连接，各扭矩传感的另一端分别与减速机固接。两个伺服电机分别位于各支撑外侧。本发明能够分别实现销轴和轴套的转动，并能实现径向载荷的加载和实时监测，以及磨损量和摩擦力矩的实时监测，具有安装和拆卸方便，磨损量和摩擦力矩测量精度高的特点。

技术领域

本发明涉及摩擦磨损试验机领域，特别是涉及一种针对关节轴承和铰链的，能够实现销轴和轴套同时转动的摩擦磨损试验机。

背景技术

关节轴承和铰链作为运动机构的重要部件，在工业机器人、航空航天、汽车、工程机械等领域应用广泛。关节轴承一般由轴承内圈和外圈构成，二者之间可在两个方向上相对转动。铰链一般由销轴和轴套组成，二者之间可周向转动。由此可见，在结构和运动形式上，关节轴承和铰链具有一定的相似性。为表述方便，本发明将铰链的销轴和关节轴承的内圈统称为“销轴”，将铰链的轴套和关节轴承的外圈统称为“轴套”。

关节轴承和铰链的主要损伤形式是由磨损导致的间隙和摩擦力矩变大。上述两种损伤形式可导致运动机构发生运行噪声和振动变大、运动精度和效率下降，甚至卡滞等失效模式。因此，为研究运动机构的耐久性和可靠性，需要对关节轴承和铰链的摩擦、磨损性能演化规律进行预测。但由于磨损行为具有强烈的系统依赖性和时变性，在现有的摩擦学研究水平下，尚不能仅依赖数值仿真和材料标准试样的摩擦磨损试验数据来预测关节轴承和铰链的摩擦、磨损演化规律。为保证机构运动功能可靠性，需要在专用的摩擦磨损试验机上，考虑真实工况，对关节轴承和铰链进行摩擦磨损试验。

江亲瑜发表于《机械工程学报》2007年第43卷第1期的论文“基于数值仿真技术求解铰链机构磨损概率寿命”认为铰链存在3种运动形式：(1)销轴转动，轴套不动；(2)销轴不动，轴套转动；(3)销轴和轴套同时转动。同理，关节轴承亦存在轴承外圈和内圈同时周向转动的运动形式。径向载荷是影响关节轴承和铰链摩擦、磨损演化规律的主要因素之一，试验机应能对试件施加径向载荷，并对其进行实时监测。另外，为获取试件的摩擦、磨损性能演化曲线，需要对试件的磨损量和摩擦力矩进行实时监测。综上所述，基于试验目的和需求，试验机应能满足如下要求：(1)对试件加载一定的径向载荷；(2)同时实现销轴和轴套的周向转动；(3)实现径向载荷、磨损量，以及摩擦力矩等参数的实时监测。

针对转动副和关节轴承类的运动副，目前主要有如下两类的摩擦磨损试验机，即：(1)以迟成芳发表于《工程与试验》2008年第3期的论文“轴承磨损试验机的研制”为代表的关节轴承的摩擦磨损试验机，仅能实现关节轴承销轴的转动；(2)以发明专利“复合摆动式关节轴承试验机”，专利号为201010276423.8和“复合摆动式关节轴承寿命试验机”，专利号为201310191988.X为代表的关节轴承摩擦磨损试验机，能同时实现销轴的周向往复摆动，以及轴套在倾斜方向的往复摆动，但并不能同时实现轴套的周向摆动。针对铰链副，上述两类试验机仅能满足销轴转动，轴套不动工况的模拟。对关节轴承，现有试验机亦不能实现轴承内圈和外圈的同时周向转动。而对于销轴和轴套同时周向转动的工况，运动副磨损规律，以及由磨损导致的接触面接触形式变化规律与前两种工况是截然不同的。综上所述，现有的摩擦磨损试验机并不能完全满足关节轴承和铰链的摩擦、磨损试验需求。

发明内容

为克服现有技术中存在的不能满足关节轴承和铰链的摩擦、磨损试验需求的不足，本发明提出了一种关节轴承与铰链的摩擦磨损试验机。

本发明包括台架、两个伺服电机、两个扭矩传感器、两个调心滚子轴承、两个减速机、第一支撑、第二支撑、夹具、试件销轴、摇臂、位移传感器、拉压力传感器和作动筒。所述所述台架包括底座和安装板。