專利名稱：再制造零部件表面涂層加速磨損壽命試驗(yàn)機(jī)及其檢測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種試驗(yàn)機(jī)，具體地說(shuō)是一種再制造零部件表面涂層加速磨損壽命試 驗(yàn)機(jī)及利用其檢測(cè)再制造零部件表面涂層加速磨損壽命的方法。
背景技術(shù)：
目前再制造零件表面通常需要涂覆有耐磨涂層，而耐磨涂層的壽命直接影響再制 造零件的使用壽命。目前沒(méi)有一種方法及裝置可以有效的檢測(cè)出再制造零件表面涂層在加 速磨損的情況下使用時(shí)間。無(wú)法準(zhǔn)確判斷其加速磨損的壽命就無(wú)法準(zhǔn)確控制工業(yè)生產(chǎn)及零 部件的維修及更換。目前市場(chǎng)上的試驗(yàn)機(jī)主要對(duì)零件表面涂層摩擦系數(shù)、磨損量等磨損性能的對(duì)比評(píng) 價(jià)，還沒(méi)有一種專門能涉及到涂層加速磨損壽命層面的試驗(yàn)機(jī)。由于再制造零部件表面涂層在加速破壞條件下，其需要快速經(jīng)歷跑合磨損期、穩(wěn) 定磨損期以及劇烈磨損期，以上三個(gè)不同時(shí)期振動(dòng)、溫度、摩擦力和位移的變化規(guī)律很復(fù) 雜，如何找到涂層磨損失效時(shí)間判據(jù)點(diǎn)，從而得到涂層磨損壽命一直是本領(lǐng)域技術(shù)人員難 以克服的技術(shù)難題?；谏鲜鰞?nèi)容，本領(lǐng)域技術(shù)人員急需一種有效的方式解決上述問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供一種再制造零部件表面涂層加速磨損壽命試驗(yàn)機(jī)。本發(fā)明再一目的在于提出一種利用上述試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行再制造零部件表面涂層的檢 測(cè)方法。為了達(dá)成上述目的，本發(fā)明思路如下本發(fā)明針對(duì)工程應(yīng)用中再制造零部件表面涂層磨損壽命的評(píng)估要求，研制的磨損 壽命試驗(yàn)機(jī)主要功能就是測(cè)量模擬在不同條件下，再制造零部件表面涂層的磨損壽命。判 斷是否達(dá)到涂層磨損壽命的主要有以下幾個(gè)標(biāo)準(zhǔn)A摩擦溫度劇烈上升；B磨損垂直位移量達(dá)到預(yù)警值；C振動(dòng)量劇烈上升；D摩擦力 劇烈變化。鑒于此，涂層磨損壽命試驗(yàn)中需要測(cè)量的參數(shù)有(1)對(duì)磨銷與對(duì)磨盤之間的摩 擦力；(2)涂層磨損的垂直位移量；(3)對(duì)磨銷與對(duì)磨盤之間的振動(dòng)量；(4)對(duì)磨銷與對(duì)磨 盤之間摩擦溫度。為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是一種再制造零部件表面涂層加速磨損壽命試驗(yàn)機(jī)，所述試驗(yàn)機(jī)包括摩擦驅(qū)動(dòng)部 件、自由度加載部件和信號(hào)測(cè)試采集部件；摩擦驅(qū)動(dòng)部件的作用是保證摩擦副主軸以一定轉(zhuǎn)速平穩(wěn)旋轉(zhuǎn)，主要包括電機(jī)驅(qū)動(dòng) 系統(tǒng)控制驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)主動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)，主動(dòng)輪與從動(dòng)輪之間通過(guò)傳動(dòng)帶連接， 從動(dòng)輪套設(shè)于摩擦副主軸外并帶動(dòng)其旋轉(zhuǎn)，摩擦副主軸上設(shè)有對(duì)磨盤；選定了額定功率為
4400W，轉(zhuǎn)速范圍0 4000r/min的無(wú)刷直流電機(jī)作為整個(gè)試驗(yàn)機(jī)的動(dòng)力裝置。采用48V電 源供電，通過(guò)WS-32C高性能驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)電機(jī)，使得電機(jī)實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)和無(wú)級(jí)變速功能，并保 證運(yùn)行平穩(wěn)、振動(dòng)小、噪音低。試驗(yàn)機(jī)核心部分——摩擦副采用銷-盤式接觸，模擬實(shí)際工況中的面-面接觸。對(duì) 磨盤為GCrl5或陶瓷材料，通過(guò)電機(jī)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)。對(duì)磨銷采用調(diào)質(zhì)45#鋼，銷底面為待測(cè)噴涂 層。摩擦副主軸主要是受扭轉(zhuǎn)力，根據(jù)軸受扭轉(zhuǎn)時(shí)的強(qiáng)度校核條件確立軸的最小直徑，并考 慮與軸承的配合以及軸向定位。自由度加載部件包括加載杠桿，加載杠桿上設(shè)有對(duì)磨銷，對(duì)磨銷位于所述對(duì)磨盤 一側(cè)；對(duì)磨銷上端設(shè)有加載臺(tái)；加載杠桿另一端設(shè)有轉(zhuǎn)動(dòng)塊；一轉(zhuǎn)動(dòng)軸貫穿于轉(zhuǎn)動(dòng)塊，且其 下部連接有加載支座。試驗(yàn)機(jī)加載系統(tǒng)的要求是能夠?qū)δΣ粮碧峁┓€(wěn)定載荷，為了節(jié)約成本，試驗(yàn)機(jī)采 用杠桿原理加載，載荷在試驗(yàn)過(guò)程中由兩部分組成，一是由砝碼(為圖1中加載臺(tái)與砝碼支 架之間部件)通過(guò)杠桿裝置所施加的載荷，二是由杠桿系統(tǒng)的質(zhì)量所產(chǎn)生的載荷。通過(guò)稱 量方式找出組成杠桿系統(tǒng)上的所有零件(包括傳感器、對(duì)磨銷和支承座等)的公共質(zhì)心位 置和質(zhì)量，即可求得試驗(yàn)載荷P。為了測(cè)量摩擦力大小，將加載杠桿通過(guò)四個(gè)滾動(dòng)軸承組合， 設(shè)計(jì)加工可以實(shí)現(xiàn)上下左右轉(zhuǎn)動(dòng)裝置，以便在試驗(yàn)過(guò)程中通過(guò)測(cè)量加載桿轉(zhuǎn)動(dòng)量確定摩擦 力大小。信號(hào)測(cè)試采集部件包括霍爾傳感器、溫度傳感器、加速度傳感器、壓力傳感器、位 移傳感器。所述霍爾傳感器位于軸承端蓋上，通過(guò)摩擦副主軸上安裝的磁鐵旋轉(zhuǎn)，測(cè)量摩擦 副轉(zhuǎn)數(shù)。所述溫度傳感器位于對(duì)磨銷上，實(shí)時(shí)反應(yīng)磨損區(qū)溫度。所述加速傳感器位于加載 杠桿端部，所述壓力傳感器安裝于一 L型支架上抵住加載杠桿，測(cè)量摩擦力，通過(guò)壓力傳感 器，檢測(cè)出由對(duì)磨銷和對(duì)磨盤之間摩擦力產(chǎn)生的加載桿轉(zhuǎn)動(dòng)力。所述位移傳感器位于砝碼 支架上，該砝碼支架與加載臺(tái)連接，位移傳感器測(cè)量涂層垂直磨損位移。上述各傳感器通過(guò) 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換裝置傳到計(jì)算機(jī)處理。利用上述試驗(yàn)機(jī)檢測(cè)再制造零部件表面涂層加速磨損壽命的方法，步驟如下(1)按試驗(yàn)要求將所需檢測(cè)的對(duì)磨盤和對(duì)磨銷的表面加工為平面，之后把涂層材 料用涂層工藝設(shè)備噴涂在對(duì)磨銷下底面上；(2)將對(duì)磨銷放入加載杠桿前段中并用螺母固定，啟動(dòng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)，調(diào)整轉(zhuǎn)速，然后 加載；(3)啟動(dòng)信號(hào)采集信號(hào)測(cè)試采集部件，調(diào)整所述各傳感器位置；主動(dòng)輪通過(guò)傳動(dòng) 帶帶動(dòng)從動(dòng)輪和摩擦副主軸轉(zhuǎn)動(dòng)，并將各傳感器檢測(cè)信號(hào)通過(guò)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換裝置傳到計(jì)算機(jī)處 理；(4)啟動(dòng)計(jì)算機(jī)壽命測(cè)試系統(tǒng)軟件，設(shè)置計(jì)算機(jī)串口，并預(yù)設(shè)壽命報(bào)警值；(5)通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，進(jìn)行試驗(yàn)；(6)結(jié)束試驗(yàn)，并保存試驗(yàn)數(shù)據(jù)。本發(fā)明所述試驗(yàn)參數(shù)條件測(cè)試轉(zhuǎn)速500 4000r/min，潤(rùn)滑條件干摩擦、油潤(rùn)滑 和含磨粒磨損；測(cè)試材料為熱噴涂層。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)及有益效果
1、在磨損壽命試驗(yàn)機(jī)中引入位移傳感器和加速度傳感器，通過(guò)對(duì)試驗(yàn)中采集的磨 損位移和振動(dòng)量分析，增加了判斷涂層磨損失效目前以摩擦系數(shù)、磨損量為主的特征參量， 豐富了準(zhǔn)確獲取噴涂層磨損壽命的手段。2、實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)對(duì)振動(dòng)、溫度、摩擦力和磨損位移信號(hào)實(shí)時(shí)采集，繪制實(shí)時(shí) 曲線。通過(guò)預(yù)設(shè)試驗(yàn)壽命數(shù)據(jù)報(bào)警值，當(dāng)達(dá)到報(bào)警值，數(shù)據(jù)采集自動(dòng)結(jié)束，生成試驗(yàn)報(bào)告方 便對(duì)磨損壽命的提取，為試驗(yàn)后續(xù)研究提供原始數(shù)據(jù)。3、試驗(yàn)機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊，穩(wěn)定性好。不僅可以完成長(zhǎng)時(shí)間的常規(guī)磨損壽命試驗(yàn)，也可通 過(guò)調(diào)整摩擦副設(shè)置，可以完成重載、潤(rùn)滑油中添加微納米磨粒、干摩擦、高轉(zhuǎn)速四種不同加 速條件的加速磨損試驗(yàn)。下面結(jié)合附圖及最佳實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明，以使公眾對(duì)本發(fā)明內(nèi)容有 整體和充分的了解，而并非對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限定。前述部分已經(jīng)充分公開(kāi)了本發(fā)明可 以實(shí)施的保護(hù)范圍，因此凡依照本發(fā)明公開(kāi)內(nèi)容進(jìn)行的任何本領(lǐng)域公知的等同替換，均屬 于對(duì)本發(fā)明的侵犯。


圖1為再制造零部件表面涂層加速磨損壽命試驗(yàn)機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為摩擦驅(qū)動(dòng)部分機(jī)械結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為自由度加載部分機(jī)械結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為圖3中轉(zhuǎn)動(dòng)軸和轉(zhuǎn)動(dòng)塊結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為實(shí)施例2振動(dòng)量的變化規(guī)律示意圖；圖6為實(shí)施例2摩擦系數(shù)變化規(guī)律示意圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1如圖1至4所示，一種再制造零部件表面涂層加速磨損壽命試驗(yàn)機(jī)，所述試驗(yàn)機(jī)包 括摩擦驅(qū)動(dòng)部件、自由度加載部件和信號(hào)測(cè)試采集部件；摩擦驅(qū)動(dòng)部件位于上頂板4和下底板1之間(上頂板4和下底板1通過(guò)箱體支架 2連接)包括電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)15控制驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)19，驅(qū)動(dòng)電機(jī)19由電機(jī)支柱17支撐并置 于摩擦副下底板16上；驅(qū)動(dòng)電機(jī)19驅(qū)動(dòng)主動(dòng)輪18旋轉(zhuǎn)，主動(dòng)輪18與從動(dòng)輪25之間通過(guò) 傳動(dòng)帶20連接，從動(dòng)輪25套設(shè)于摩擦副主軸21外并帶動(dòng)其旋轉(zhuǎn)，摩擦副主軸21上端設(shè)有 一上軸承22，下端設(shè)有一下軸承29 ；上軸承22外設(shè)有上軸承端蓋24，下軸承29外設(shè)有下 軸承端蓋27 ；上下軸承端蓋之間設(shè)有端蓋支柱26。摩擦副主軸21頂部設(shè)有對(duì)磨盤23 ；自由度加載部件包括加載杠桿32，加載杠桿32上設(shè)有對(duì)磨銷31，對(duì)磨銷31位于 所述對(duì)磨盤23 —側(cè)；對(duì)磨銷31上端設(shè)有加載臺(tái)33 ；加載杠桿32另一端設(shè)有轉(zhuǎn)動(dòng)塊34 ； — 轉(zhuǎn)動(dòng)軸35貫穿于轉(zhuǎn)動(dòng)塊34，且其下部連接有加載支座36 ；加載杠桿32端部轉(zhuǎn)動(dòng)塊34 —側(cè) 的端部還設(shè)有配重桿14。信號(hào)測(cè)試采集部件包括霍爾傳感器3、溫度傳感器5、加速度傳感器6、壓力傳感器 7、位移傳感器9。轉(zhuǎn)動(dòng)塊34內(nèi)部設(shè)有旋轉(zhuǎn)支柱37及四個(gè)滾動(dòng)軸承38，該滾動(dòng)軸承38可控制加載杠桿32上下左右轉(zhuǎn)動(dòng)以便在試驗(yàn)過(guò)程中通過(guò)測(cè)量加載杠桿32轉(zhuǎn)動(dòng)量確定摩擦力大小。霍爾傳感器3設(shè)于軸承端蓋24上，通過(guò)摩擦副主軸上安裝的磁鐵旋轉(zhuǎn)，測(cè)量摩擦 副轉(zhuǎn)數(shù)。溫度傳感器5位于對(duì)磨銷31上，實(shí)時(shí)反應(yīng)磨損區(qū)溫度。加速傳感器6位于加載杠桿32端部。壓力傳感器7安裝于一 L型支架上抵住加載杠桿32，檢測(cè)出由對(duì)磨銷31和對(duì)磨盤 23之間摩擦力產(chǎn)生的加載杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)力。位移傳感器9位于砝碼支架8上，該砝碼支架8與加載臺(tái)33之間設(shè)置砝碼81，砝 碼支架8上設(shè)有位移傳感器連接塊10，該位移傳感器連接塊10與支架13通過(guò)支架連接塊 12和連桿11連接；支架13與上頂板連接，位移傳感器9測(cè)量涂層垂直磨損位移?；魻杺鞲衅?、溫度傳感器5、加速度傳感器6、壓力傳感器7、位移傳感器9通過(guò)數(shù) 據(jù)轉(zhuǎn)換裝置傳到計(jì)算機(jī)處理。對(duì)磨盤23為GCrl5或陶瓷材料；對(duì)磨銷31采用調(diào)質(zhì)45#鋼，對(duì)磨銷31底面為待 測(cè)噴涂層。電機(jī)為額定功率為400W，轉(zhuǎn)速范圍0 4000r/min的無(wú)刷直流電機(jī)作。利用上述試驗(yàn)機(jī)檢測(cè)再制造零部件表面涂層加速磨損壽命的方法，步驟如下(1)按試驗(yàn)要求將所需檢測(cè)的對(duì)磨盤和對(duì)磨銷的表面加工為平面，之后把涂層材 料用涂層工藝設(shè)備噴涂在對(duì)磨銷下底面上；(2)將待測(cè)對(duì)磨銷放入加載杠桿前段中并用螺母固定，啟動(dòng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)，調(diào)整轉(zhuǎn)速， 然后加載；(3)啟動(dòng)信號(hào)采集信號(hào)測(cè)試采集部件，調(diào)整所述各傳感器位置；主動(dòng)輪通過(guò)傳動(dòng) 帶帶動(dòng)從動(dòng)輪和摩擦副主軸轉(zhuǎn)動(dòng)，并將各傳感器檢測(cè)信號(hào)通過(guò)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換裝置傳到計(jì)算機(jī)處 理；(4)啟動(dòng)計(jì)算機(jī)壽命測(cè)試系統(tǒng)軟件，設(shè)置計(jì)算機(jī)串口，并預(yù)設(shè)壽命報(bào)警值；(5)通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，進(jìn)行試驗(yàn)；(6)結(jié)束試驗(yàn)，并保存試驗(yàn)數(shù)據(jù)。試驗(yàn)參數(shù)條件可以為測(cè)試轉(zhuǎn)速0 4000r/min，潤(rùn)滑條件干摩擦、油潤(rùn)滑和含磨 粒磨損；測(cè)試材料為熱噴涂層?？傮w硬件電路設(shè)計(jì)根據(jù)要求，選用C8051F060/2微控制器。該系列器件是完全集 成的混合信號(hào)片上系統(tǒng)型MCU，具有59個(gè)數(shù)字I/O引腳，片內(nèi)集成了兩個(gè)16位、IMsps的 ADC0五路傳感器輸出的模擬電壓信號(hào)、電流信號(hào)或脈沖信號(hào)經(jīng)過(guò)信號(hào)調(diào)理電路的I/V轉(zhuǎn) 換，進(jìn)入C8051F060/2片內(nèi)16位模/數(shù)轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換結(jié)束由一個(gè)狀態(tài)位指示，并可產(chǎn)生中 斷。在轉(zhuǎn)換完成后，16位轉(zhuǎn)換結(jié)果數(shù)據(jù)字被鎖存到兩個(gè)特殊功能寄存器中。片內(nèi)提供的 DMA接口可以從ADC讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果，并將數(shù)據(jù)直接存儲(chǔ)到內(nèi)部或外部RAM。本發(fā)明設(shè)計(jì)的 實(shí)時(shí)在線磨損壽命檢測(cè)系統(tǒng)，不但要求它能完成數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集，而且要求它能實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù) 據(jù)實(shí)時(shí)處理和涂層磨損失效時(shí)提供預(yù)警顯示的功能，以便試驗(yàn)人員可以觀察到試驗(yàn)的實(shí)時(shí) 變化狀況，并采取相應(yīng)行動(dòng)。軟件檢測(cè)系統(tǒng)以單片機(jī)和PC機(jī)為測(cè)試系統(tǒng)核心。單片機(jī)主 程序主要完成復(fù)位，包括存儲(chǔ)區(qū)的初始化、標(biāo)志位清零等，子程序包括A/D轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)處理、 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和線性補(bǔ)償?shù)瘸绦颍挛粰C(jī)程序用匯編語(yǔ)言編寫(xiě)。PC機(jī)程序主要完成串口通訊、標(biāo)度變換、數(shù)字濾波和圖形處理等，上位機(jī)程序用CVI編寫(xiě)。LabWindows/CVI是National Instruments公司推出的一套面向測(cè)控領(lǐng)域的軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)。它以ANSI C為核心，將功能 強(qiáng)大，使用靈活的C語(yǔ)言平臺(tái)與數(shù)據(jù)采集，分析和表達(dá)的測(cè)控專業(yè)工具有機(jī)地接和起來(lái)。它 的集成化開(kāi)發(fā)平臺(tái)，交互式編程方法，豐富的控件和庫(kù)函數(shù)大大增強(qiáng)了 C語(yǔ)言的功能，為熟 悉C語(yǔ)言的開(kāi)發(fā)人員建立檢測(cè)系統(tǒng)，自動(dòng)測(cè)量環(huán)境，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，過(guò)程監(jiān)控系統(tǒng)等提供了 一個(gè)理想的軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境。利用此軟件平臺(tái)進(jìn)行上位機(jī)軟件編寫(xiě)，進(jìn)行各種曲線繪制、數(shù)據(jù) 計(jì)算、數(shù)據(jù)分析和控制。數(shù)據(jù)采集板進(jìn)行信號(hào)調(diào)理、放大、濾波、A/D轉(zhuǎn)換后通過(guò)RS232接口將數(shù)據(jù)通訊到 上位機(jī)軟件中，在上位機(jī)軟件中進(jìn)行數(shù)據(jù)計(jì)算、存儲(chǔ)、繪制曲線、報(bào)警處理等。主要功能如 下一、預(yù)設(shè)采樣步長(zhǎng)和可調(diào)縱坐標(biāo)刻度；二、預(yù)設(shè)試驗(yàn)數(shù)據(jù)報(bào)警值，一達(dá)到報(bào)警值，數(shù)據(jù)采集自動(dòng)結(jié)束；三、繪制實(shí)時(shí)曲線；四、自動(dòng)生成試驗(yàn)報(bào)告。實(shí)施例2具體應(yīng)用例本具體實(shí)施方式
采用高速電弧噴涂3Crl3涂層作為實(shí)驗(yàn)涂層。實(shí)驗(yàn)之前，按試驗(yàn)要求將所需檢測(cè)的對(duì)磨盤和對(duì)磨銷的表面加工為平面，之后將 3Crl3涂層通過(guò)高速電弧噴涂設(shè)備噴涂到對(duì)磨銷底面，并通過(guò)磨削，使涂層保持一定厚度。 將對(duì)磨銷放入加載杠桿前段中并用螺母固定，啟動(dòng)電機(jī)調(diào)整轉(zhuǎn)速，然后加載，啟動(dòng)信號(hào)采集 裝置。由變頻電動(dòng)機(jī)的主動(dòng)輪通過(guò)傳動(dòng)帶帶動(dòng)小從動(dòng)輪和摩擦副主軸轉(zhuǎn)動(dòng)，并將速度信號(hào) 傳給速度傳感器。根據(jù)試驗(yàn)要求，進(jìn)行干摩擦試驗(yàn)時(shí)，將砝碼放置砝碼支架，通過(guò)加載杠桿放大所施 加的載荷。對(duì)磨盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，與對(duì)磨銷摩擦產(chǎn)生的溫度變化，通過(guò)溫度傳感器傳輸?shù)綌?shù)據(jù)采集 裝置。對(duì)磨盤和對(duì)磨銷產(chǎn)生的摩擦力，通過(guò)加載桿杠傳遞給壓力傳感器。對(duì)磨銷底部的垂 直磨損位移量通過(guò)砝碼支架，傳遞給位移傳感器。最后涂層磨損壽命采集系統(tǒng)通過(guò)控制軟 件設(shè)定溫度信號(hào)、位移信號(hào)、振動(dòng)信號(hào)、摩擦力信號(hào)閥值實(shí)現(xiàn)急停，完成磨損壽命采集。具體 試驗(yàn)參數(shù)如表1所示。表1具體試驗(yàn)參數(shù)
載荷轉(zhuǎn)速涂層厚度潤(rùn)滑條件
/N/(r-min")/mm508000.2干摩擦 從摩擦力(可以換算為摩擦系數(shù))和振動(dòng)量的變化規(guī)律來(lái)看，如圖5和圖6所示， 試驗(yàn)機(jī)測(cè)定的摩擦系數(shù)和振動(dòng)量在經(jīng)歷跑合磨損和穩(wěn)定磨損期后，在劇烈磨損期時(shí)出現(xiàn)了 突變的特征，從而得到試驗(yàn)涂層干摩擦磨損壽命1800s。
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權(quán)利要求
一種再制造零部件表面涂層加速磨損壽命試驗(yàn)機(jī)，其特征在于，所述試驗(yàn)機(jī)包括摩擦驅(qū)動(dòng)部件、自由度加載部件和信號(hào)測(cè)試采集部件；所述摩擦驅(qū)動(dòng)部件包括電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(15)控制驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)(19)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)(19)驅(qū)動(dòng)主動(dòng)輪(18)旋轉(zhuǎn)，主動(dòng)輪(18)與從動(dòng)輪(25)之間通過(guò)傳動(dòng)帶(20)連接，從動(dòng)輪(25)套設(shè)于摩擦副主軸(21)外并帶動(dòng)其旋轉(zhuǎn)，摩擦副主軸(21)上設(shè)有對(duì)磨盤(23)；自由度加載部件包括加載杠桿(32)，加載杠桿(32)上設(shè)有對(duì)磨銷(31)，對(duì)磨銷(31)位于所述對(duì)磨盤(23)一側(cè)；對(duì)磨銷上端設(shè)有加載臺(tái)(33)；加載杠桿(32)另一端設(shè)有轉(zhuǎn)動(dòng)塊(34)；一轉(zhuǎn)動(dòng)軸(35)貫穿于轉(zhuǎn)動(dòng)塊(34)，且其下部連接有加載支座(36)；信號(hào)測(cè)試采集部件包括霍爾傳感器(3)、溫度傳感器(5)、加速度傳感器(6)、壓力傳感器(7)、位移傳感器(9)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的再制造零部件表面涂層加速磨損壽命試驗(yàn)機(jī)，其特征在于， 所述轉(zhuǎn)動(dòng)塊內(nèi)部設(shè)有四個(gè)滾動(dòng)軸承，該滾動(dòng)軸承可控制加載杠桿上下左右轉(zhuǎn)動(dòng)以便在試驗(yàn) 過(guò)程中通過(guò)測(cè)量加載桿轉(zhuǎn)動(dòng)量確定摩擦力大小。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的再制造零部件表面涂層加速磨損壽命試驗(yàn)機(jī)，其特征在于， 所述霍爾傳感器位于軸承端蓋上，通過(guò)摩擦副主軸上安裝的磁鐵旋轉(zhuǎn)，測(cè)量摩擦副轉(zhuǎn)數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的再制造零部件表面涂層加速磨損壽命試驗(yàn)機(jī)，其特征在于， 所述溫度傳感器位于對(duì)磨銷上，實(shí)時(shí)反應(yīng)磨損區(qū)溫度。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的再制造零部件表面涂層加速磨損壽命試驗(yàn)機(jī)，其特征在于， 所述加速傳感器位于加載杠桿端部。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的再制造零部件表面涂層加速磨損壽命試驗(yàn)機(jī)，其特征在于， 所述壓力傳感器安裝于一 L型支架上抵住加載杠桿，檢測(cè)出由對(duì)磨銷和對(duì)磨盤之間摩擦力 產(chǎn)生的加載桿轉(zhuǎn)動(dòng)力。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的再制造零部件表面涂層加速磨損壽命試驗(yàn)機(jī)，其特征在于， 所述位移傳感器位于砝碼支架上，該砝碼支架與加載臺(tái)連接，位移傳感器測(cè)量涂層垂直磨 損位移。
8.根據(jù)權(quán)利要求2至7中任意一項(xiàng)所述的再制造零部件表面涂層加速磨損壽命試驗(yàn) 機(jī)，其特征在于，所述霍爾傳感器、溫度傳感器、加速度傳感器、壓力傳感器、位移傳感器通 過(guò)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換裝置傳到計(jì)算機(jī)處理。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的再制造零部件表面涂層加速磨損壽命試驗(yàn)機(jī)，其特征在于， 所述對(duì)磨盤為GCrl5或陶瓷材料；對(duì)磨銷采用調(diào)質(zhì)45#鋼，對(duì)磨銷底面為待測(cè)噴涂層。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的再制造零部件表面涂層加速磨損壽命試驗(yàn)機(jī)，其特征在于， 所述電機(jī)為額定功率為400W，轉(zhuǎn)速范圍0 4000r/min的無(wú)刷直流電機(jī)作。
11.利用權(quán)利要求1所述試驗(yàn)機(jī)檢測(cè)再制造零部件表面涂層加速磨損壽命的方法，其 特征在于，所述步驟如下(1)按試驗(yàn)要求將所需檢測(cè)的對(duì)磨盤和對(duì)磨銷的表面加工為平面，之后把涂層材料用 涂層工藝設(shè)備噴涂在對(duì)磨銷下底面上；(2)將待測(cè)對(duì)磨銷放入加載杠桿前段中并用螺母固定，啟動(dòng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)，調(diào)整轉(zhuǎn)速，然后 加載；(3)啟動(dòng)信號(hào)采集信號(hào)測(cè)試采集部件，調(diào)整所述各傳感器位置；主動(dòng)輪通過(guò)傳動(dòng)帶帶動(dòng)從動(dòng)輪和摩擦副主軸轉(zhuǎn)動(dòng)，并將各傳感器檢測(cè)信號(hào)通過(guò)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換裝置傳到計(jì)算機(jī)處理；(4)啟動(dòng)計(jì)算機(jī)壽命測(cè)試系統(tǒng)軟件，設(shè)置計(jì)算機(jī)串口，并預(yù)設(shè)壽命報(bào)警值；(5)通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，進(jìn)行試驗(yàn)；(6)結(jié)束試驗(yàn)，并保存試驗(yàn)數(shù)據(jù)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述試驗(yàn)參數(shù)條件測(cè)試轉(zhuǎn)速500 4000r/min，潤(rùn)滑條件干摩擦、油潤(rùn)滑和含磨粒磨損；測(cè)試材料為熱噴涂層。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種再制造零部件表面涂層加速磨損壽命試驗(yàn)機(jī)，所述試驗(yàn)機(jī)包括摩擦驅(qū)動(dòng)部件、自由度加載部件和信號(hào)測(cè)試采集部件。本發(fā)明引入位移傳感器和加速度傳感器，增加了判斷涂層磨損失效目前以摩擦系數(shù)、磨損量為主的特征參量，豐富了準(zhǔn)確獲取噴涂層磨損壽命的手段。通過(guò)預(yù)設(shè)試驗(yàn)壽命數(shù)據(jù)報(bào)警值，當(dāng)達(dá)到報(bào)警值，數(shù)據(jù)采集自動(dòng)結(jié)束，生成試驗(yàn)報(bào)告方便對(duì)磨損壽命的提取，為試驗(yàn)后續(xù)研究提供原始數(shù)據(jù)。試驗(yàn)機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊，穩(wěn)定性好。不僅可以完成長(zhǎng)時(shí)間的常規(guī)磨損壽命試驗(yàn)，也可通過(guò)調(diào)整摩擦副設(shè)置，可以完成重載、潤(rùn)滑油中添加微納米磨粒、干摩擦、高轉(zhuǎn)速四種不同加速條件的加速磨損試驗(yàn)。本發(fā)明具有很好的應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)G01N3/56GK101957296SQ20101016733
公開(kāi)日2011年1月26日 申請(qǐng)日期2010年4月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月30日
發(fā)明者徐濱士, 樸鐘宇, 濮春歡, 王海斗 申請(qǐng)人:中國(guó)人民解放軍裝甲兵工程學(xué)院