專利名稱：磨耗試驗機(jī)和試驗方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及磨耗試驗機(jī)和試驗方法，用于測量包括金屬、塑料、陶瓷和橡膠的各種類型材料的摩擦磨損特性。更具體而言，本發(fā)明涉及滑動磨耗試驗機(jī)和試驗方法，其可執(zhí)行高度可靠的磨耗試驗，該試驗良好符合于實(shí)際裝置零件中的滑動特性。
背景技術(shù)：
以下公開內(nèi)容可與本發(fā)明的各個方面相關(guān)并且可簡要概括如下本領(lǐng)域中已知很多用于評估材料和潤滑劑的摩擦磨損特性的磨耗試驗機(jī)和試驗方法?，F(xiàn)有技術(shù)參考文獻(xiàn)“Polymers，An EncyclopedicSourcebook of Engineering Properties”，Encyclopedia Reprint Series，John Wiley & Sons Inc.，copyright 1987第8-11頁，公開了各種設(shè)備和ASTM標(biāo)準(zhǔn)用于摩擦磨損的試驗工序。
Tribology Data Book(Techno System Shuppan，1991)，195-205頁描述了各種磨損試驗和它們的特征，包括針-盤(pin-on-disk)型、推力圓筒(thrust cylinder)型和塊-環(huán)(block-on-ring)型試驗機(jī)。該參考文獻(xiàn)也提及通常測量是在固定接觸負(fù)荷和固定摩擦速度下實(shí)施。
JP-A 54-145584旨在測量且評估處于與采用往復(fù)滑動機(jī)構(gòu)的實(shí)際裝置零件相同的條件下、處于波動性負(fù)荷下的試驗樣品中的摩擦阻力。該參考文獻(xiàn)公開了試驗機(jī)，其采用偏心凸輪從而視需要改變滑動速率、接觸負(fù)荷、以及波動性負(fù)荷和周期。
Smalley等的美國專利No.4939922公開了一種技術(shù)，用于測量兩個試驗樣品之間的滑動特性，該樣品相對彼此滑動同時保持互相接觸。試驗樣品之一通過轉(zhuǎn)動驅(qū)動單元經(jīng)由偏心凸輪而轉(zhuǎn)動，且另一試驗樣品通過彈性體被壓靠在該第一試驗樣品上。
現(xiàn)有技術(shù)中公開的磨耗試驗機(jī)和試驗方法具有的缺點(diǎn)是從試驗獲得的滑動結(jié)果并非總是良好地符合于實(shí)際裝置(如商用)零件中部件的滑動特性。據(jù)信這是由于以下原因。在實(shí)際或商用裝置零件中(1)負(fù)荷和滑動速率通常并不均勻，而是在某一范圍內(nèi)周期性變化；(2)由于試驗是以始終處于相互接觸狀態(tài)的試驗樣品來實(shí)施，因此產(chǎn)生的摩擦熱在接觸區(qū)域積累并且摩擦磨損行為被必然出現(xiàn)的溫度上升強(qiáng)烈影響；和(3)由于通過摩擦產(chǎn)生的粉末在接觸表面積累，因此測得的磨損量并不直接代表材料的磨損性質(zhì)。
而且，在滑動型磨損試驗中，其中施加潤滑油或脂到試驗樣品的接觸表面，則摩擦系數(shù)很低，只出現(xiàn)極少磨損，因此在測量中經(jīng)常得不到清楚的差別，使得難以獲得有價值的試驗結(jié)果。在用于工業(yè)或消費(fèi)者應(yīng)用的各種電產(chǎn)品，包括用于汽車電元件中的驅(qū)動系統(tǒng)馬達(dá)中，滑動機(jī)構(gòu)元件通常與接觸表面上的潤滑油或油脂一起使用。因此，需要這樣一種磨耗試驗機(jī)，其可測量并評估處于與實(shí)際使用的條件相同或相似狀態(tài)的元件的摩擦磨損特性，其提供了更高的可靠性，使得可以預(yù)測產(chǎn)品壽命，由此保證實(shí)施合適的材料選擇或設(shè)計。
發(fā)明概要簡言之，且根據(jù)本發(fā)明一個方面，提供了一種磨耗試驗機(jī)，其包括用于夾持試驗樣品的樣本夾持器；擠壓工具，其壓靠在該試驗樣品上從而在擠壓工具和試驗樣品之間產(chǎn)生摩擦磨損；和驅(qū)動單元，其偶聯(lián)于擠壓工具，其中該驅(qū)動單元使該擠壓工具在試驗樣品平面內(nèi)產(chǎn)生給定運(yùn)動，同時該擠壓工具給試驗樣品施加給定壓力，其中該擠壓工具是凸輪，該凸輪具有最小直徑(d1)和最大直徑(d2)且轉(zhuǎn)動中心軸位于距試驗樣品表面給定距離(L)處，其通過驅(qū)動單元圍繞轉(zhuǎn)動中心軸轉(zhuǎn)動，當(dāng)d1＜L＜d2時，間歇地與試驗樣品直接接觸，并且以使得在接觸時的最大應(yīng)力固定的方式受控地壓靠在試驗樣品上；且其中樣本夾持器，通過偶聯(lián)于其上的彈性元件，使得該試驗樣品響應(yīng)于施加到該試驗樣品的壓力而相對于該擠壓工具位移。
依照本發(fā)明另一方面，提供了磨耗試驗方法，其包括用樣本夾持器夾持試驗樣品；使擠壓工具壓靠在該試驗樣品上從而在擠壓工具和試驗樣品之間產(chǎn)生摩擦磨損；和使用偶聯(lián)于擠壓工具的驅(qū)動單元，從而使該擠壓工具在試驗樣品平面內(nèi)產(chǎn)生給定運(yùn)動，同時該擠壓設(shè)備給試驗樣品施加給定壓力；該方法特征在于該擠壓工具包括凸輪，該凸輪具有最小直徑(d1)和最大直徑(d2)，具有位于距試驗樣品表面給定距離(L)處的轉(zhuǎn)動中心軸，其通過驅(qū)動單元圍繞轉(zhuǎn)動中心軸轉(zhuǎn)動，當(dāng)d1＜L＜d2時，間歇地與試驗樣品直接接觸，并且其以使得在接觸時的最大應(yīng)力固定的方式受控地壓靠在試驗樣品上；且特征還在于樣本夾持器，通過偶聯(lián)于其上的彈性元件，使得該試驗樣品響應(yīng)于施加到該試驗樣品的壓力而相對于該擠壓工具位移。
附圖簡述由以下詳細(xì)說明，結(jié)合考慮附圖，本發(fā)明將得以更加充分的理解，其中附

圖1是闡述了本發(fā)明磨耗試驗機(jī)凸輪和試驗樣品之間關(guān)系的示意圖；附圖2是顯示了本發(fā)明磨耗試驗機(jī)主要特征的本發(fā)明示意圖，包括包含在圓筒鼓內(nèi)的螺旋彈簧的剖面圖。
附圖3A和3B顯示了采用本發(fā)明的摩擦力測量的圖表結(jié)果。
盡管本發(fā)明將結(jié)合其優(yōu)選實(shí)施方案進(jìn)行描述，但是應(yīng)理解到其并非旨在將本發(fā)明局限于該實(shí)施方案。相反，其旨在覆蓋可被包括到如所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明精神和范圍內(nèi)的所有備選、改變、和等同方案。
發(fā)明詳述如上所述，現(xiàn)有技術(shù)的滑動型磨耗試驗機(jī)和試驗方法并不能良好地符合實(shí)際裝置零件中的滑動特性。因此，實(shí)際裝置(即各種汽車和電應(yīng)用，包括汽車電元件中采用的驅(qū)動系統(tǒng)馬達(dá))中經(jīng)歷的摩擦磨損和采用該磨耗試驗機(jī)得到的結(jié)果之間的一致性很差。而且，該試驗結(jié)果取決于試驗機(jī)和使用條件而大范圍地變化，因此損害了重現(xiàn)性。因此以前不是不能可靠地測量該摩擦磨損特性就是極度困難，直到出現(xiàn)了本發(fā)明為止。
本發(fā)明包括兩個要素磨耗試驗機(jī)和試驗?zāi)ズ牡姆椒?。本發(fā)明的一個要素提供了一種磨耗試驗機(jī)，其具有用于夾持試驗樣品的樣本夾持器，擠壓設(shè)備，其壓靠在試驗樣品上從而在其自身和該試驗樣品之間產(chǎn)生摩擦磨損，和驅(qū)動單元，其偶聯(lián)于該擠壓設(shè)備。該驅(qū)動單元使該擠壓設(shè)備在試驗樣品平面內(nèi)產(chǎn)生給定運(yùn)動(即擠壓運(yùn)動)，同時該擠壓設(shè)備給試驗樣品施加由驅(qū)動單元運(yùn)動產(chǎn)生的壓力，其中該擠壓設(shè)備是凸輪，該凸輪具有最小直徑(d1)和最大直徑(d2)，其轉(zhuǎn)動中心軸位于距試驗樣品表面給定距離(L)處，其通過驅(qū)動單元圍繞轉(zhuǎn)動中心軸轉(zhuǎn)動，當(dāng)d1＜L＜d2時，間歇地與試驗樣品發(fā)生直接接觸，并且其以使得在接觸時的最大應(yīng)力固定的方式受控地壓靠在試驗樣品上；且其中樣本夾持器，通過偶聯(lián)于其上的彈性元件，使得該試驗樣品響應(yīng)于施加到該試驗樣品的壓力而相對于該擠壓設(shè)備位移。
本發(fā)明的第二要素提供了一種磨耗試驗方法，其包括用樣本夾持器夾持試驗樣品；使擠壓設(shè)備壓靠在該試驗樣品上從而在其自身和試驗樣品之間產(chǎn)生摩擦磨損；和使用偶聯(lián)于擠壓設(shè)備的驅(qū)動單元，從而使該擠壓設(shè)備在試驗樣品平面內(nèi)產(chǎn)生給定運(yùn)動，同時該擠壓設(shè)備給試驗樣品施加給定壓力；該方法特征在于該擠壓設(shè)備是凸輪，該凸輪具有最小直徑(d1)和最大直徑(d2)，具有位于距試驗樣品表面給定距離(L)處的轉(zhuǎn)動中心軸，其通過驅(qū)動單元圍繞轉(zhuǎn)動中心軸轉(zhuǎn)動，當(dāng)d1＜L＜d2時，間歇地與試驗樣品發(fā)生直接接觸，并且其以使得在接觸時的最大應(yīng)力固定的方式受控地壓靠在試驗樣品上；且特征還在于樣本夾持器，通過偶聯(lián)于其上的彈性元件，使得該試驗樣品響應(yīng)于施加到該試驗樣品的壓力而相對于該擠壓設(shè)備位移。
現(xiàn)參考附圖詳細(xì)說明本發(fā)明。附圖1顯示了闡述在本發(fā)明磨耗試驗機(jī)上的凸輪3和試驗樣品2之間關(guān)系的示意圖。在本發(fā)明的磨損試驗機(jī)和試驗方法中，擠壓設(shè)備是凸輪3，其具有至少一個具有最大直徑d2的突角(lobe)，其接觸已置于樣本夾持器1上的試驗樣品2。當(dāng)凸輪3的最小直徑(d1)和最大直徑(d2)與從中心軸到與試驗樣品2的相對材料接觸的表面的距離(L)之間的關(guān)系滿足d2＞L＞d1時，凸輪3的轉(zhuǎn)動產(chǎn)生了在接觸表面上間歇或周期性波動的應(yīng)力，從而保證重現(xiàn)更加接近于實(shí)際裝置零件中遇到的條件的磨損行為。
由于非圓形凸輪3的形狀滿足這樣的條件最大直徑(d2)超過從轉(zhuǎn)動軸到試驗樣品2的相對材料表面的距離(L)，因此凸輪3臨近最大長度(d2)的部分與該試驗樣品2的相對材料表面接觸，并且壓靠在其上。響應(yīng)于施加到樣本夾持器1上的試驗樣品2的擠壓力，通過偶聯(lián)于樣本夾持器1的彈性元件(圖1未示出)產(chǎn)生了排斥彈力。因為最小直徑(d1)短于從轉(zhuǎn)動軸4到試驗樣品2的相對材料表面的距離(L)，凸輪3有時并未與試驗樣品的相對材料表面接觸。這通過附圖1中的凸輪3的實(shí)心線圖示。當(dāng)凸輪3圍繞其中心軸4轉(zhuǎn)動時，在從凸輪表面到中心的距離是從該中心到試驗樣品的相對材料表面的距離(L)的那個點(diǎn)附近開始接觸。與試驗樣品表面接觸的轉(zhuǎn)動凸輪通過附圖1中的凸輪的虛線圖示。在最大直徑(d2)以直角接觸試驗樣品表面的那個點(diǎn)，該凸輪將試驗樣品表面上的相對材料向下擠壓一段距離，準(zhǔn)確地為(L-d2)，產(chǎn)生了最大應(yīng)力，其響應(yīng)于該擠壓量。當(dāng)凸輪3連續(xù)轉(zhuǎn)動時，從試驗樣品2表面和凸輪3之間開始接觸的時間到該接觸再次終止的時間，在接觸點(diǎn)處的應(yīng)力從0變化到最大應(yīng)力值。該最大應(yīng)力可以根據(jù)樣品厚度和試驗樣品下的彈性體彈簧的初始負(fù)荷而調(diào)節(jié)。該循環(huán)間歇地重復(fù)。由于相應(yīng)于凸輪直徑變化的彈性變形，從而伴隨著通過凸輪3產(chǎn)生壓靠在試驗樣品2表面上的壓力(附圖1中所示的F)，同時通過在接觸表面上的滑動。
在本發(fā)明中，最大應(yīng)力可在一個寬范圍內(nèi)測量。該范圍可以是0-500N和更高，取決于樣本厚度和彈簧負(fù)荷。例如在諸如動力轉(zhuǎn)向齒輪的應(yīng)用中，通過齒輪嚙合產(chǎn)生的表面接觸力是200-400N推動力。參考附圖3，其提供了約300N推動力的實(shí)際例子。本發(fā)明的磨耗試驗機(jī)也可產(chǎn)生多達(dá)500N或以上的更高推動力，通過增加試驗樣品(例如當(dāng)樣本厚度約6mm時，最大推動力應(yīng)當(dāng)為535N)，和改變彈簧至更高的彈簧常數(shù)(該彈簧常數(shù)可通過以下彈簧方程改變K＝G×d4/8×n×D3，此處G金屬彈簧的彈性模量，d簧圈直徑，D平均圈直徑，n卷繞數(shù))或通過向上提高支撐基座(附圖2中的20)而給予彈簧初始張力。優(yōu)選地，本發(fā)明磨耗試驗機(jī)產(chǎn)生的更高推動力是500N和更高。
繼續(xù)參考附圖1，在本發(fā)明的實(shí)踐中，當(dāng)最小直徑(d1)和最大直徑(d2)與從凸輪3的中心軸4到與試驗樣品2的接觸表面的距離(L)之間的關(guān)系滿足d2＞L＞d1時，在連接從凸輪轉(zhuǎn)動軸4到相對試驗樣品2表面的最接近點(diǎn)的線上，產(chǎn)生了力(F)，其向下壓靠在試驗樣品的表面上。在試驗樣品表面的相對材料上產(chǎn)生的力是表面應(yīng)力。在試驗樣品2表面上這種應(yīng)力的產(chǎn)生可如下實(shí)現(xiàn)例如1)將彈性體如彈簧置于樣本夾持器相對側(cè)上的試驗樣品2以下，或2)使試驗樣品懸臂于一個支撐點(diǎn)以外或跨越兩個支撐點(diǎn)。(例如該試驗樣品相似于一根棒，其中夾持器固定該棒的一端并且該棒圍繞凸輪接觸面以彎曲模式上下運(yùn)動。)若選擇例1)的方法，可產(chǎn)生的力的數(shù)量通過將被向下壓的試驗樣品2的量乘以彈簧常數(shù)而獲得。在本發(fā)明該實(shí)施方案的實(shí)踐中，向下的推力(F)的范圍為0-500N和更高。若選擇例2)的方法，將試驗樣品在一端或兩端固定，并且進(jìn)行設(shè)置使得該樣品的另一端或中心被向下壓，從而產(chǎn)生的力對應(yīng)于試驗樣品2的彈簧常數(shù)。
若希望直接測量在試驗中試驗樣品接觸表面產(chǎn)生的表面應(yīng)力，一個方法是將應(yīng)變傳感器嵌到凸輪3接觸區(qū)域的內(nèi)側(cè)上。另一個方法是將測壓元件安裝在支撐彈簧的底端。這些布置使得可以檢測試驗期間施加到試驗樣品接觸表面的力隨時間的變化。
在本發(fā)明中，兩個接觸的試驗樣品上的一個或兩個接觸表面是彎曲表面。理論上，若該試驗樣品是完全剛性體，則接觸表面呈點(diǎn)或線接觸形式。該彎曲表面可能是拱形、橢圓形或一些其它形狀。然而，若從轉(zhuǎn)動軸4的中心到凸輪表面極端點(diǎn)(即凸輪的最長半徑)的距離已知為拱形，則在各接觸點(diǎn)產(chǎn)生的應(yīng)力可容易測得。
在本發(fā)明中，“間歇”指隨著通過這些要素之一或兩者轉(zhuǎn)動期間，試驗樣品2和凸輪3突角表面處于摩擦接觸，將會出現(xiàn)凸輪和突角并未接觸的時候。提供了這樣的時間其中試驗樣品2處于這種相互分離的狀態(tài)，從而阻礙了溫度由于摩擦熱而連續(xù)上升，并且也幫助使得由于接觸表面之間磨耗產(chǎn)生的粉末持續(xù)積累產(chǎn)生的次級誤差最小化。
本發(fā)明中凸輪形狀可以具有任何數(shù)量的突角，只要滿足上述關(guān)系。甚至簡單的偏心凸輪也是可接受的，只要其周期性地在試驗樣品接觸表面產(chǎn)生固定應(yīng)力。而且，在本發(fā)明中，通過改變轉(zhuǎn)動軸和試驗樣品2的接觸表面之間的距離(L)，接觸頻率和接觸應(yīng)力可以輕易地調(diào)節(jié)。若本發(fā)明中該凸輪試驗樣品2由金屬或陶瓷制成，其可通過例如切割、擠出、流延或鍛造的操作而構(gòu)造。若其由塑料或橡膠制成，其可通過注塑、擠出或切割(機(jī)械加工)而構(gòu)造。而且，在磨耗試驗中，由于可以測量僅接觸部分(例如凸輪外表面和試驗樣品表面接觸區(qū)域)的狀態(tài)，則沒有必要制造相同材料的整個凸輪。該設(shè)計預(yù)期可以是這樣的一種其中由目標(biāo)材料(即需要試驗?zāi)Σ梁湍p行為的材料)制成的彎曲表面僅在與試驗樣品表面接觸的區(qū)域被引入凸輪狀基材。可以采用這種方法的實(shí)例包括將薄膜狀材料施加到凸輪的彎曲表面，或?qū)⒕哂袕澢砻娴男〔考鳛椴迦胛飪H安置在與試驗樣品材料表面接觸的區(qū)域。這些方法在例如這些情況下是有效的希望比較性地檢查在凸輪試驗樣品側(cè)上的各種材料，因為其消除了單獨(dú)構(gòu)造難以加工的凸輪的需要。而且，不必提供試驗用標(biāo)準(zhǔn)試驗樣品，滑動機(jī)構(gòu)部件在實(shí)際采用的相同類型的凸輪上直接使用，從而保證試驗在實(shí)際裝置零件的使用中遇到的相同情況下執(zhí)行。
使用本發(fā)明磨耗試驗機(jī)或試驗方法的摩擦力測量簡要描述如下。當(dāng)凸輪滑過相對材料表面時產(chǎn)生的摩擦力可通過測量轉(zhuǎn)動凸輪的軸上的扭矩(T)(附圖2中彎曲箭頭22所示)而測定。(本發(fā)明中用于扭矩(T)的凸輪轉(zhuǎn)動可以是逆時針或順時針，如附圖1和2所示。)摩擦的最大動力系數(shù)通過以下方程計算μm＝T·(1/d2)·(1/F)其中T是測得的轉(zhuǎn)動扭矩，d2是最大直徑，和F是施加到接觸表面的垂直力。接觸表面上產(chǎn)生的摩擦力變化可通過使用扭矩傳感器檢測隨時間的轉(zhuǎn)動扭矩而得以追蹤。當(dāng)在試驗期間或由于潤滑劑耗盡出現(xiàn)磨損時變化的摩擦力，可隨轉(zhuǎn)動扭矩中的變化得以靈敏地測得。
該凸輪的轉(zhuǎn)動速率可通過在馬達(dá)側(cè)上安裝轉(zhuǎn)速計而測得。即使當(dāng)在最開始將轉(zhuǎn)動速度設(shè)定到固定值，也將存在其中轉(zhuǎn)動速度隨摩擦系數(shù)改變而改變的時候，因此監(jiān)測轉(zhuǎn)動速度對于試驗結(jié)果的重現(xiàn)性而言也是必需的。
本發(fā)明也保證了對這些情況的試驗其中機(jī)油、脂、固體潤滑劑等被施加到將使用試驗方法來實(shí)施的滑動區(qū)域，該方法包括將潤滑劑施加到該試驗樣品。也可以檢查該方法，通過該方法出現(xiàn)的效果是磨損或摩擦系數(shù)的產(chǎn)生隨著接觸表面之間的潤滑劑在試驗過程中的消失而增大。
以下參考附圖2以及附圖3詳細(xì)描述本發(fā)明的磨耗試驗機(jī)和試驗方法的實(shí)施方案，附圖2是顯示了本發(fā)明磨耗試驗機(jī)的主要特征的示意圖并且包括部分內(nèi)部結(jié)構(gòu)的剖面圖，附圖3顯示了使用本發(fā)明磨耗試驗機(jī)的摩擦力測量的結(jié)果。附圖2顯示了本發(fā)明磨耗試驗機(jī)的主要特征，并且還包括部分內(nèi)部結(jié)構(gòu)的剖面圖。具體而言，該示圖顯示了凸輪10、和通過聯(lián)結(jié)器12連接于馬達(dá)13的轉(zhuǎn)動軸11。馬達(dá)13上的馬達(dá)軸14具有扭矩計15和連接于其上的數(shù)字轉(zhuǎn)速計16，保證了轉(zhuǎn)動速度和扭矩的持續(xù)測量。
凸輪10接觸相對的試驗樣品17，該樣品固定于圓筒鼓18上。圓筒鼓18中安置了螺旋彈簧19。因此，隨著凸輪10垂直地移動該試驗樣品17，彈簧19的排斥力在凸輪10和試驗樣品17之間的接觸表面處升高。在彈簧19另一端出現(xiàn)的力由該處下方附于介入的支撐基座20的應(yīng)力/張力計21測定。來自扭矩計、轉(zhuǎn)速計和張力計的信號送至計算機(jī)和具有讀數(shù)器的輸出，使得可以實(shí)施完整的分析。
現(xiàn)參考附圖3A和3B，其顯示當(dāng)本實(shí)施例中未強(qiáng)化尼龍即由Delaware，Wilmington的E.I.duPont de Nemours & Co.生產(chǎn)的尼龍66的滑動特性通過根據(jù)本發(fā)明的磨耗試驗機(jī)測量時獲得的實(shí)際結(jié)果。附圖3A的圖表軸是滑動力(牛頓)與時間(秒)。附圖3A中低于0的滑動力是彈性體運(yùn)動的回彈效應(yīng)(即彈簧效應(yīng))所致。附圖3B的圖表軸是表面上的擠壓應(yīng)力(N)與時間(秒)。
在該情況下所用的凸輪具有12.5mm的最小直徑和16.5mm的最大直徑，并且由5mm厚的S45C鋼制成。所用的相對材料是未強(qiáng)化6，6-尼龍制成的試驗樣品17，施加鋰皂化的脂在接觸表面上。從凸輪軸到用作相對材料的試驗樣品17的距離調(diào)節(jié)到13.5mm。垂直施加到試驗樣品17的接觸表面的最大平面應(yīng)力通過凸輪擠壓量(即調(diào)節(jié)到約3mm)和螺旋彈簧的彈簧常數(shù)(即在本情況中采用107N/mm)被測定為約321N。附圖3B顯示了實(shí)際最大負(fù)荷測量值(即力峰)為約270N，其由于彈性體(即彈簧，見附圖2)慣性效應(yīng)而比321N低51N。此外，接觸寬度(凸輪10在其上接觸試驗樣品17的相對材料表面)經(jīng)計算為約14.5mm。凸輪被設(shè)置為30rpm的轉(zhuǎn)動速度并且應(yīng)力峰間隔為2秒。附圖3B顯示了螺旋彈簧底端壓力計中的變化。據(jù)此，很明顯當(dāng)凸輪10間歇地接觸試驗樣品時試驗樣品17上最大應(yīng)力通常保持固定。附圖3A顯示了由凸輪轉(zhuǎn)動扭矩引起的滑動力。據(jù)此很明顯測量期間壓力計的位移保持始終恒定，顯示了施加到接觸表面上的應(yīng)力保持固定和不變。
根據(jù)本實(shí)施例中的測量同樣明顯的是使用本發(fā)明磨耗試驗機(jī)保證了滑動機(jī)構(gòu)中微小變化得以被追蹤。
因此，很明顯根據(jù)本發(fā)明提供了磨耗試驗機(jī)和試驗方法，其充分滿足了此前所述的目標(biāo)和優(yōu)點(diǎn)。盡管本發(fā)明結(jié)合其特定實(shí)施方案加以描述，但是顯然很多備選、修改、和變化方案對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是顯而易見的。因此，意圖涵蓋落入所附權(quán)利要求精神和寬廣范圍內(nèi)的這些備選、修改和變化方案。
權(quán)利要求
1.一種磨耗試驗機(jī)，其包括用于夾持試驗樣品的樣本夾持器；擠壓工具，其壓靠在該試驗樣品上以在擠壓工具和試驗樣品之間產(chǎn)生摩擦磨損；和驅(qū)動單元，其偶聯(lián)于擠壓工具，其中該驅(qū)動單元使該擠壓工具在試驗樣品平面內(nèi)產(chǎn)生給定運(yùn)動，同時該擠壓工具給試驗樣品施加給定壓力，其中該擠壓工具是凸輪，該凸輪具有最小直徑(d1)和最大直徑(d2)且轉(zhuǎn)動中心軸位于距試驗樣品表面給定距離(L)處，其通過驅(qū)動單元圍繞轉(zhuǎn)動中心軸轉(zhuǎn)動，當(dāng)d1＜L＜d2時，間歇地與試驗樣品直接接觸，并且以在接觸時的最大應(yīng)力固定的方式受控地壓靠在試驗樣品上；且其中樣本夾持器，通過偶聯(lián)于其上的彈性元件，使得該試驗樣品響應(yīng)于施加到該試驗樣品的壓力而相對于該擠壓工具位移。
2.一種磨耗試驗方法，其包括用樣本夾持器夾持試驗樣品；使擠壓工具壓靠在該試驗樣品上從而在擠壓工具和試驗樣品之間產(chǎn)生摩擦磨損；和使用偶聯(lián)于擠壓工具的驅(qū)動單元，從而使該擠壓工具在試驗樣品平面內(nèi)產(chǎn)生給定運(yùn)動，同時該擠壓設(shè)備給試驗樣品施加給定壓力；該方法特征在于該擠壓工具包括凸輪，該凸輪具有最小直徑(d1)和最大直徑(d2)，具有位于距試驗樣品表面給定距離(L)處的轉(zhuǎn)動中心軸，其通過驅(qū)動單元圍繞轉(zhuǎn)動中心軸轉(zhuǎn)動，當(dāng)d1＜L＜d2時，間歇地與試驗樣品直接接觸，并且以在接觸時的最大應(yīng)力固定的方式受控地壓靠在試驗樣品上；且特征還在于樣本夾持器，通過偶聯(lián)于其上的彈性元件，使得該試驗樣品響應(yīng)于施加到該試驗樣品的壓力而相對于該擠壓工具位移。
3.使用權(quán)利要求1的磨耗試驗機(jī)的驅(qū)動系統(tǒng)馬達(dá)。
4.使用權(quán)利要求2的磨耗試驗方法的驅(qū)動系統(tǒng)馬達(dá)。
全文摘要
用于測試甚至在使用潤滑油時材料和部件的摩擦磨損特性的磨耗試驗機(jī)和試驗方法。該磨耗和試驗方法保證了可靠的磨耗試驗得以執(zhí)行，其中可獲得與實(shí)際裝置零件中滑動特性的良好一致性。
文檔編號G01N19/02GK1890549SQ200480035916
公開日2007年1月3日 申請日期2004年12月2日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月5日
發(fā)明者K·施諾哈拉, T·布施馬塔 申請人:納幕爾杜邦公司