Page 73 - 理化检验-化学分册2017第八期

孙宝瑞, 等: 关节轴承衬垫摩擦性能试验机结构设计与运动分析

１ 结构设计

由摩擦学理论可知, 摩擦力与物理表面所受的
正压力有关, 发生滑动摩擦的物体之间要有相对运
动, 由于摩擦的产生导致磨损现象的发生, 正压力要
补偿磨损量, 实时保证物体表面的正压力.所设计
的关节轴承衬垫摩擦性能试验机采用两个直线作动
器实现对衬垫进行正向加载和往复摩擦运动, 可同
时对两组衬垫进行摩擦性能试验.
夹具结构如图 １ 所示, 衬垫粘贴在衬垫载体上, 图 ３ 往复运动加载结构示意图
并通过楔块将衬垫固定在夹具体上.主机外形结构 Fi g 敭３ Schematicdia g ramofreci p rocatin gmotionloadstructure
如图 ２ 所示, 摩擦载体两边各有一个夹具, 摩擦载体 正向加载结构如图 ４ 所示, 加载框架主要包括
的摩擦面与衬垫接触, 夹具固定在加载框架上, 正向 左加载板、 右加载板、 框架立柱、 作动器固定板.正
加载作动器固定在加载框架上对夹具施加正压力, 向加载作动器固定在作动器固定板上, 右加载板通
加载框架固定在导轨上可自由移动, 补偿衬垫的损 过自润滑轴承可在框架立柱上移动.正向加载传感
耗, 保证两个衬垫正常磨损, 消除偏磨现象. 器一端固定在右加载板上, 另一端与正向加载作动
器活塞杆连接, 主要用于测试衬垫正向加载力.两
个装有衬垫的夹具分别通过推力关节轴承与左加载
板、 右加载板连接, 夹具能够自动调整角度, 使衬垫
与摩擦载体可靠接触, 从而保证衬垫在试验过程中
自动找正, 消除偏磨现象.

图 １ 夹具结构示意图
Fi g 敭１ Schematicdia g ramofthefixturestructure

图 ４ 正向加载结构示意图
Fi g 敭４ Schematicdia g ramof p ositiveloadin g structure

２ 运动学理论分析

试验机测试精度是试验机设计的重要指标, 所
设计的关节轴承衬垫摩擦性能试验机主要运动包括
正向加载运动和往复摩擦运动, 其测试参数主要包
图 ２ 主机外形结构示意图 括正向加载力、 往复运动位移、 衬垫摩擦力、 衬垫磨
Fi g 敭２ Schematicdia g ramofhoststructure
损量等.往复运动位移依靠往复运动作动器位移传
往复运动加载结构如图 ３ 所示, 导向座内嵌自 感器测量, 精度达到满量程的 ±１％ ; 衬垫磨损量依
润滑轴承, 摩擦载体两端通过自润滑轴承支撑, 保证 靠非 接 触 激 光 传 感 器 测 量, 精 度 达 到 满 量 程 的
其在往复运动中变形小, 消除正向载荷产生弯矩的 ±０．５％ ; 正向加载力依靠正向加载传感器测量; 衬
影响.往复运动传感器一端与摩擦载体连接, 另一 垫摩擦力依靠往复运动传感器测量.
端与往复摩擦作动器连接, 实现摩擦载体与衬垫之 正向加载 传 感 器 测 量 值 F n 包 括 正 向 加 载 力
间的相对运动, 产生滑动摩擦, 从而测试两个衬垫与 F n１ 以及自润滑轴承与框架立柱的摩擦力 f １ 其中
,
摩擦载体之间的摩擦力. f １ 与衬垫摩擦力 F １ 有关; 往复运动传感器测量值
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