一种球面接触式固体自润滑材料的启动力矩测量装置的制作方法

本发明涉及力矩测量，尤其涉及一种球面接触式固体自润滑材料的启动力矩测量装置。

背景技术：

1、启动力矩指机械元件由静止状态到开始相对转动的瞬间所需要克服的摩擦力矩，是评价机械旋转、摆动灵活性的一项重要指标。启动力矩增大，会降低机械运转灵活性，机械运动受阻。

2、电磁悬浮是一种利用磁场将物体悬浮的技术，是一种无摩擦提升物体的方法。采用电磁悬浮代替滚动轴承实现试件的转动和载荷的承载，可避免引入额外摩擦对自润滑材料转矩测量的影响。

3、现有的测量方法一般在无载状态下进行，通常通过引入滚动轴承等方式实现试件的转动，且测试结果通常忽略滚动轴承的影响，这会影响所测自润滑材料的力矩的测量精度，且存在测量操作过程复杂等缺陷。

技术实现思路

1、针对上述问题，本发明的目的在于提供一种球面接触式固体自润滑材料启动力矩测量装置，能够精确测量在不同载荷、不同摆频、不同摆角工况下固体自润滑材料从静止状态到开始相对运动瞬间的启动力矩及其在动摩擦过程中的实时扭矩，通过采用电磁悬浮代替滚动轴承实现试件的转动和载荷的承载，避免引入额外摩擦对自润滑材料转矩测量产生影响。

2、为了解决上述技术问题本发明采用的技术方案如下：

3、本发明所提出的一种球面接触式固体自润滑材料的启动力矩测量装置，包括：

4、基座，所述基座包括顶板、中部上板、中部下板、下部后板与底板；

5、加载机构，所述加载机构包括立式伺服电动缸、压力传感器和加载轴，所述立式伺服电动缸通过螺钉固连在所述基座的顶板，所述立式伺服电动缸的推杆插入所述压力传感器上端面的圆孔，所述加载轴的上端面与所述压力传感器的下端面通过螺钉固连，所述加载轴的下端轴向穿过所述基座的中部上板的通孔；

6、摩擦试验机构，所述摩擦试验机构包括上试件、滑块联轴器、固体自润滑材料、电磁悬浮承载装置和防转支架，所述上试件通过所述滑块联轴器与所述加载轴的下端连接，所述固体自润滑材料粘接在所述电磁悬浮承载装置中的下试件内的环形表面上，所述防转支架安装在所述基座上；

7、力矩测量机构，所述力矩测量机构包括传感器底座与动态扭矩传感器，所述传感器底座通过螺钉固定在所述基座下部后板上，所述动态扭矩传感器通过螺钉固定在所述传感器底座上；

8、传动机构，所述传动机构包括轴承座、传动轴、角接触球轴承、轴承端盖和联轴器，所述轴承座通过螺钉固定在所述基座下部后板上，所述角接触球轴承固定在所述传动轴上，所述传动轴轴向穿过所述轴承座且通过所述联轴器与所述静态扭矩传感器连接，所述轴承端盖通过螺钉固定在所述轴承座的上下端面；

9、摆动机构，所述摆动机构包括变速电动机、电动机底座、法兰盘、偏心轮、偏心轮轴、深沟球轴承、摇杆和胀紧套，所述电动机底座通过螺栓固定在所述基座的下部后板上，所述变速电动机通过螺栓固定在所述电动机底座上，所述法兰盘与所述变速电动机的输出轴采用键连接，所述偏心轮轴安装在所述偏心轮的通孔中，所述偏心轮通过螺栓固定在所述法兰盘上，所述深沟球轴承通过螺母安装在所述偏心轮轴上且与所述摇杆上的滑槽相配合，所述摇杆通过所述胀紧套安装在所述传动轴上；

10、所述加载机构设置在所述基座的上部，所述摩擦试验机构设置在所述基座的中部，所述力矩测量机构、所述传动机构与所述摆动机构设置在所述基座的下部。

11、优选地，所述电磁悬浮承载装置包括下试件、永磁体、承载件、线圈及线圈底座，所述下试件通过内六角螺钉安装在所述承载件的上端面，所述承载件的上部分的下端面设置卡槽，所述永磁体通过磁力吸附在所述卡槽中，所述线圈安装在所述线圈底座中，所述电磁悬浮承载装置的所述承载件的下部分轴向穿过所述基座的中部下板的通孔，所述承载件下部分与所述扭矩传感器采用键连接。

12、优选地，所述线圈底座和所述永磁体间留有气隙，保证所述承载件的自由旋转。

13、优选地，为避免非工作状态下所述永磁体与所述线圈底座之间产生吸附，在所述永磁体和所述线圈底座间设置可拆卸非导磁垫块。

14、本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

15、相较于目前启动力矩的测量均在无载条件下进行，本发明能够实现在不同载荷、不同摆频、不同摆角的工况下，以球面接触的形式进行固体自润滑材料启动力矩的测量。模拟固体自润滑材料在不同极端条件下的工作环境，使测量结果更贴近实际。

16、相较于目前启动力矩的测量通常通过引入滚动轴承等方式实现试件的转动，且测试结果通常忽略滚动轴承的影响，这会影响所测自润滑材料的力矩的测量精度。本发明用电磁悬浮代替滚动轴承实现试件的转动和载荷的承载，可避免引入额外摩擦对自润滑材料转矩测量的影响。

技术特征：

1.一种球面接触式固体自润滑材料的启动力矩测量装置，其特征在于，所述装置包括：

2.根据权利要求1所述的球面接触式固体自润滑材料的启动力矩测量装置，其特征在于：所述电磁悬浮承载装置包括下试件、永磁体、承载件、线圈及线圈底座，所述下试件通过内六角螺钉安装在所述承载件的上端面，所述承载件的上部分的下端面设置卡槽，所述永磁体通过磁力吸附在所述卡槽中，所述线圈安装在所述线圈底座中，所述电磁悬浮承载装置的所述承载件的下部分轴向穿过所述基座的中部下板的通孔，所述承载件下部分与所述扭矩传感器采用键连接。

3.根据权利要求2所述的球面接触式固体自润滑材料的启动力矩测量装置，其特征在于：所述线圈底座和所述永磁体间留有气隙，保证所述承载件的自由旋转。

4.根据权利要求2所述的球面接触式固体自润滑材料的启动力矩测量装置，其特征在于：为避免非工作状态下所述永磁体与所述线圈底座之间产生吸附，在所述永磁体和所述线圈底座间设置可拆卸非导磁垫块。

技术总结本发明涉及一种球面接触式固体自润滑材料的启动力矩测量装置，包括：基座、加载机构、摩擦试验机构、力矩测量机构、传动机构、摆动机构；加载机构设置在基座的上部；摩擦试验机构设置在基座的中部；力矩测量机构、传动机构与摆动机构设置在基座的下部。通过采用电磁悬浮承载技术替代滚动轴承实现承载和试件的转动，可减小额外误差对自润滑材料启动力矩和稳定摆动摩擦力矩的测量结果。本发明能实现对不同加载条件下由静止到相对运动瞬间摩擦副所克服启动摩擦力矩的测量，同时可以测量摩擦副在稳定摆动时的摩擦力矩。进而得到固体自润滑材料的启动摩擦系数与摆动摩擦系数。技术研发人员：姬海鹏,杜艺曼,郝秀红,焦杰彪,翟宏斌受保护的技术使用者：内蒙合成化工研究所技术研发日：技术公布日：2024/10/10