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一種用于在線測(cè)量材料摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)的多功能對(duì)磨夾具的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種用于在線測(cè)量材料摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)的多功能對(duì)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(diào)節(jié)螺桿和對(duì)磨球。本發(fā)明的對(duì)磨夾具采用模塊化設(shè)計(jì)，通過(guò)七種簡(jiǎn)單的零件便可組裝成三種用于不同類型摩擦磨損性能測(cè)試的對(duì)磨夾具，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，功能多樣，同時(shí)七種基本零件的加工過(guò)程簡(jiǎn)單，易于制造，造價(jià)相對(duì)便宜，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益；三種不同類型的對(duì)磨夾具的對(duì)磨部件（對(duì)磨矩形平面、對(duì)磨球、對(duì)磨銷）均可進(jìn)行拆卸，當(dāng)對(duì)磨部件因摩擦磨損發(fā)生損壞時(shí)，方便對(duì)對(duì)磨部件進(jìn)行更換，同時(shí)還可通過(guò)更換不同尺寸的對(duì)磨部件，研究摩擦副接觸面積這一變量對(duì)摩擦磨損試驗(yàn)結(jié)果的影響，對(duì)磨部件的可變動(dòng)尺寸范圍廣。
【專利說(shuō)明】一種用于在線測(cè)量材料摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)的多功能對(duì)磨夾具
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于夾具夾頭設(shè)計(jì)研究【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種用于在線測(cè)量材料摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)的多功能對(duì)磨夾具。
[0002]
【背景技術(shù)】
[0003]摩擦磨損廣泛應(yīng)用于各種機(jī)械設(shè)備中，據(jù)統(tǒng)計(jì)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(jī)械摩擦學(xué)研究的深入，國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)對(duì)于多功能傳動(dòng)件摩擦學(xué)試驗(yàn)系統(tǒng)的需求日趨顯著，美國(guó)RTEC公司生產(chǎn)的MFT-5000型多功能在線測(cè)量材料摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)就是一種能夠同時(shí)進(jìn)行多種摩擦學(xué)性能試驗(yàn)的集成系統(tǒng)，該系統(tǒng)設(shè)備主要用于對(duì)各種薄膜/涂層通過(guò)壓/劃/磨等測(cè)試其結(jié)合強(qiáng)度、表面粗糙度、斷裂韌性、蠕變、潤(rùn)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(duì)固態(tài)或液態(tài)的潤(rùn)滑油(脂)的潤(rùn)滑特性和粘滑特性進(jìn)行評(píng)價(jià)；對(duì)各種材料的電接觸進(jìn)行評(píng)價(jià)，同時(shí)它還可以提供各種理想的檢測(cè)模式，比如經(jīng)典摩擦學(xué)中的各種工況模擬測(cè)試，如球?qū)η?、球?qū)ΡP(pán)、銷對(duì)盤(pán)、環(huán)對(duì)塊和盤(pán)對(duì)盤(pán)等；另外它還可以實(shí)現(xiàn)多種信號(hào)的同時(shí)原位檢測(cè):摩擦力、摩擦系統(tǒng)、負(fù)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(yàn)機(jī)的測(cè)試下試樣平臺(tái)可同時(shí)在XY方向移動(dòng)，也可繞Z軸旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)XYZ三軸的復(fù)合運(yùn)動(dòng)，檢測(cè)三種運(yùn)動(dòng)同時(shí)進(jìn)行下的復(fù)合摩擦磨損運(yùn)動(dòng)軌跡。
[0004]雖然該設(shè)備系統(tǒng)功能多樣，可測(cè)信號(hào)種類繁多，但是其每一種夾具只能進(jìn)行一種摩擦磨損試驗(yàn)，功能單一，而且每一種夾具能夠夾持的對(duì)磨部件尺寸范圍狹窄，此外，作為進(jìn)口設(shè)備，該系統(tǒng)的夾具十分昂貴，單單一個(gè)球頭夾具價(jià)格甚至高達(dá)5000美元，鑒于該系統(tǒng)夾具存在的功能單一、對(duì)磨部件尺寸范圍狹窄、價(jià)格高昂等缺點(diǎn)，有必要設(shè)計(jì)一種功能多樣、對(duì)磨部件尺寸范圍廣、價(jià)格相對(duì)低廉的對(duì)磨夾具。
[0005]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種功能多樣、對(duì)磨部件尺寸范圍廣、價(jià)格相對(duì)低廉的對(duì)磨夾具，用于彌補(bǔ)多功能在線測(cè)量材料摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)上使用的傳統(tǒng)夾具存在的功能單一、對(duì)磨部件尺寸范圍狹窄、價(jià)格高昂等缺陷。
[0007]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用了如下的技術(shù)方案:一種用于在線測(cè)量材料摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)的多功能對(duì)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(diào)節(jié)螺桿和對(duì)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(gè)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(nèi)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(gè)與第一螺紋孔一一對(duì)應(yīng)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(duì)磨球的直徑；定位孔的底部具有與對(duì)磨球配合的收口，所述收口的口徑小于對(duì)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(duì)應(yīng)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(duì)應(yīng)的第六螺紋孔；
所述調(diào)節(jié)螺桿與第四螺紋孔相配合，調(diào)節(jié)螺桿能夠穿過(guò)定位卡槽伸入到定位孔中，并且調(diào)節(jié)螺桿的下端具有與對(duì)磨球配合的球形凹槽。
[0008]本發(fā)明的有益效果在于:
1、本發(fā)明的對(duì)磨夾具采用模塊化設(shè)計(jì)，通過(guò)七種簡(jiǎn)單的零件便可組裝成三種用于不同類型摩擦磨損性能測(cè)試的對(duì)磨夾具，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，功能多樣，同時(shí)七種基本零件的加工過(guò)程簡(jiǎn)單，易于制造，造價(jià)相對(duì)便宜，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。
[0009]2、三種不同類型的對(duì)磨夾具的對(duì)磨部件(對(duì)磨矩形平面、對(duì)磨球、對(duì)磨銷)均可進(jìn)行拆卸，當(dāng)對(duì)磨部件因摩擦磨損發(fā)生損壞時(shí)，方便對(duì)對(duì)磨部件進(jìn)行更換，同時(shí)還可通過(guò)更換不同尺寸的對(duì)磨部件，研究摩擦副接觸面積這一變量對(duì)摩擦磨損試驗(yàn)結(jié)果的影響，對(duì)磨部件的可變動(dòng)尺寸范圍廣。
[0010]【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
圖1a為本發(fā)明中夾持桿的王視圖；圖1b為本發(fā)明中夾持桿的仰視圖；
圖2a為本發(fā)明中套接板的主視圖；圖2b為本發(fā)明中套接板的側(cè)視圖；
圖2c為本發(fā)明中套接板的俯視圖；圖3a為本發(fā)明中裝球板的主視圖；
圖3b為本發(fā)明中裝球板的俯視圖；圖4a為本發(fā)明中矩形平面可換塊的主視圖；
圖4b為本發(fā)明中矩形平面可換塊的仰視圖；
圖5a為本發(fā)明中平底圓銷可換塊的主視圖；
圖5b為本發(fā)明中平底圓銷可換塊的仰視圖；
圖6為本發(fā)明中調(diào)節(jié)螺桿的主視圖；圖7為本發(fā)明中對(duì)磨球的主視圖；
圖8為組裝后具有矩形平面對(duì)磨部件的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖9為組裝后具有球形對(duì)磨部件的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖10為組裝后具有平底圓銷對(duì)磨部件的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0011]注:圖中連接各零件的螺紋連接件未畫(huà)出。
[0012]
【具體實(shí)施方式】
[0013]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。
[0014]參見(jiàn)附圖，一種用于在線測(cè)量材料摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)的多功能對(duì)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(diào)節(jié)螺桿6和對(duì)磨球7，其中，夾持桿I可以是方形桿或圓桿，在本實(shí)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?jiàn)A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(zhǎng)方形、正方形或圓形中的任意一種，在本實(shí)施例中，套接板2為正方形，并且套接板2的四個(gè)角上各具有一個(gè)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(shí)施例中，為了與夾持桿I保持對(duì)應(yīng)，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(gè)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(jù)需要設(shè)計(jì)成矩形、圓形或橢圓形等任意形狀；套接桿21內(nèi)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(shí)施例中，定位卡槽2b為矩形,并且定位卡槽2b的寬度大于調(diào)節(jié)螺桿6的外徑,調(diào)節(jié)螺桿6與第四螺紋孔2d相配合，調(diào)節(jié)螺桿6能夠穿過(guò)定位卡槽2b伸入到裝球板3中心的定位孔3b中，并且調(diào)節(jié)螺桿6的下端具有與對(duì)磨球配合的球形凹槽。
[0016]裝球板3的形狀可以是長(zhǎng)方形、正方形或圓形中的任意一種，在本實(shí)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(zhǎng)寬相等；裝球板3的四個(gè)角上各具有一個(gè)與第一螺紋孔2a對(duì)應(yīng)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(duì)磨球7的直徑；定位孔3b的底部具有與對(duì)磨球7配合的收口3c，收口 3c的口徑小于對(duì)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(jié)構(gòu)，在本實(shí)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(gè)與第三螺紋孔2c對(duì)應(yīng)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(gè)與第三螺紋孔2c對(duì)應(yīng)的第六螺紋孔5b ;銷座51為圓柱形結(jié)構(gòu)，并且銷座51上具有一個(gè)螺紋孔，圓柱銷52的一端帶有外螺紋，并且圓柱銷52通過(guò)端部的螺紋連接在銷座51的螺紋孔中。
[0019]通過(guò)對(duì)七種零件的不同部分進(jìn)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(fù)面面或旋轉(zhuǎn)面盤(pán)摩擦磨損試驗(yàn)的具有矩形平面對(duì)磨部件的夾具、用于直線往復(fù)球面或旋轉(zhuǎn)球盤(pán)摩擦磨損試驗(yàn)的具有球形對(duì)磨部件的夾具和用于直線往復(fù)銷面或旋轉(zhuǎn)銷面摩擦磨損試驗(yàn)的具有平底圓銷對(duì)磨部件的夾具。
[0020]組裝后具有矩形平面對(duì)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(shí)，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(duì)應(yīng)，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(guò)兩個(gè)內(nèi)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(guò)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(duì)摩擦磨損試驗(yàn)結(jié)果的影響，對(duì)磨部件的可變動(dòng)尺寸范圍廣。夾具工作時(shí)，夾持桿I被夾持在試驗(yàn)機(jī)上固定不動(dòng)，做直線往復(fù)面面摩擦磨損試驗(yàn)時(shí)，試驗(yàn)平臺(tái)可沿X軸直線往復(fù)；做旋轉(zhuǎn)面盤(pán)摩擦磨損試驗(yàn)時(shí)，試驗(yàn)平臺(tái)可繞Z軸旋轉(zhuǎn)。需要注意的是，對(duì)磨的摩擦副表面在長(zhǎng)時(shí)間往復(fù)或旋轉(zhuǎn)工作狀態(tài)下易發(fā)生表面磨損現(xiàn)象，因此在每次試驗(yàn)之后需要對(duì)對(duì)磨的矩形平面進(jìn)行重新磨削并拋光，以保證試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。
[0021]組裝后具有球形對(duì)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(diào)節(jié)螺桿6和對(duì)磨球7組裝而成的，組裝時(shí)，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(gè)角上的第一螺紋孔2a與裝球板3的四個(gè)角上的沉頭螺栓孔3a —一對(duì)應(yīng)，因此組裝時(shí)通過(guò)四個(gè)內(nèi)六角沉頭螺栓將套接板2與裝球板3連接起來(lái)，對(duì)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(duì)磨球7不會(huì)脫出，調(diào)節(jié)螺桿6安裝在第四螺紋孔2d中，調(diào)節(jié)螺桿6端部的球形凹槽6a頂住對(duì)磨球7使對(duì)磨球7的位置固定。此種夾具可通過(guò)更換不同直徑的對(duì)磨球,研究球面摩擦副的接觸半徑這一變量對(duì)摩擦磨損試驗(yàn)的影響，對(duì)磨部件的可變動(dòng)尺寸范圍廣。夾具工作時(shí)，夾持桿I被夾持在試驗(yàn)機(jī)上固定不動(dòng)，做直線往復(fù)球面摩擦磨損試驗(yàn)時(shí)，試驗(yàn)平臺(tái)可沿X軸直線往復(fù)；做旋轉(zhuǎn)球盤(pán)摩擦磨損試驗(yàn)時(shí)，試驗(yàn)平臺(tái)可繞Z軸旋轉(zhuǎn)。需要注意的是，對(duì)磨的摩擦副表面在長(zhǎng)時(shí)間往復(fù)或旋轉(zhuǎn)工作狀態(tài)下易發(fā)生表面磨損現(xiàn)象，因此在每次試驗(yàn)之后需要旋轉(zhuǎn)對(duì)磨球用新的未磨損的位置進(jìn)行下一次試驗(yàn)，以保證試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。
[0022]組裝后具有平底圓銷對(duì)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(shí)，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(duì)應(yīng)，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(guò)兩個(gè)內(nèi)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(duì)摩擦磨損試驗(yàn)結(jié)果的影響，對(duì)磨部件的可變動(dòng)尺寸范圍廣。夾具工作時(shí)，夾持桿I被夾持在試驗(yàn)機(jī)上固定不動(dòng)，做直線往復(fù)銷面摩擦磨損試驗(yàn)時(shí)，試驗(yàn)平臺(tái)可沿X軸直線往復(fù)；做旋轉(zhuǎn)銷盤(pán)摩擦磨損試驗(yàn)時(shí)，試驗(yàn)平臺(tái)可繞Z軸旋轉(zhuǎn)。需要注意的是，對(duì)磨的摩擦副表面在長(zhǎng)時(shí)間往復(fù)或旋轉(zhuǎn)工作狀態(tài)下易發(fā)生表面磨損現(xiàn)象，因此在每次試驗(yàn)之后需要對(duì)對(duì)磨的平底圓銷表面進(jìn)行重新磨削并拋光，以保證試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。
[0023]最后需要說(shuō)明的是，以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制技術(shù)方案，盡管 申請(qǐng)人:參照較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，那些對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本技術(shù)方案的宗旨和范圍，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
【權(quán)利要求】
1.一種用于在線測(cè)量材料摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)的多功能對(duì)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(diào)節(jié)螺桿(6)和對(duì)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(gè)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(nèi)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(gè)與第一螺紋孔(2a)—一對(duì)應(yīng)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(duì)磨球(7)的直徑；定位孔(3b)的底部具有與對(duì)磨球(7)配合的收口(3c)，所述收口(3c)的口徑小于對(duì)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(duì)應(yīng)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(duì)應(yīng)的第六螺紋孔(5b)； 所述調(diào)節(jié)螺桿(6)與第四螺紋孔(2d)相配合，調(diào)節(jié)螺桿(6)能夠穿過(guò)定位卡槽(2b)伸入到定位孔(3b)中，并且調(diào)節(jié)螺桿(6)的下端具有與對(duì)磨球(7)配合的球形凹槽(6a)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于在線測(cè)量材料摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)的多功能對(duì)磨夾具，其特征在于，所述圓柱銷(52)通過(guò)螺紋連接在銷座(51)上。
【文檔編號(hào)】G01N3/56GK103954497SQ201410208491
【公開(kāi)日】2014年7月30日 申請(qǐng)日期:2014年5月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月16日
【發(fā)明者】孟凡明, 程志濤, 陳原培, 匡芳 申請(qǐng)人:重慶大學(xué)