一种多功能摩擦磨损试验装置的制作方法

1.本发明涉及磨损试验技术领域，特别涉及一种多功能摩擦磨损试验装置。


背景技术：

2.摩擦磨损是机械构件或工具在服役过程中经常遇到的问题，如油气勘探开发钻井作业过程中，钻具不可避免的会和井壁或上层套管发生接触，产生摩擦磨损。在工件表面进行耐蚀表面处理是减少摩擦磨损、提高工件使用寿命的常用技术手段。因此，需要通过试验来评价工件服役过程中的摩擦磨损性能。目前，国内外评价材料摩擦磨损性能的设备品种繁多，功能和对试样的要求也各不相同，但这些设备往往只能检测一种摩擦磨损方式，且对摩擦力的施加、控制手段和精度有限，不能实现根据用户需要进行耐磨材料的适用性评价。


技术实现要素：

3.鉴以此，本发明提出一种多功能摩擦磨损试验装置，可以提供多种不同介质的磨损试验，并可以调节摩擦时的接触压力，以便于根据不同的实际需求试验得到适用性评价。
4.本发明的技术方案是这样实现的：
5.一种多功能摩擦磨损试验装置，包括旋转动力轴、磨损试验机构、摩擦介质输送机构、底座以及位移机构，所述磨损试验机构包括摩擦副a以及摩擦副b，所述旋转动力轴带动摩擦副a旋转，所述摩擦副b设置在摩擦副a一侧，并与摩擦副a接触，所述位移机构设置在底座上，用于带动摩擦副b移动以调节摩擦副a与摩擦副b之间的接触压力；所述摩擦介质输送机构包括辅助管路以及管道输送介质，所述辅助管路的出口位于摩擦副a与摩擦副b的接触面一侧，所述管道输送介质位于辅助管路内部。
6.优选的，所述位移机构包括固定板、支撑板以及弹簧，所述摩擦副b嵌入到固定板上，所述支撑板滑动设置在底座上，所述弹簧连接固定板以及支撑板。
7.优选的，所述位移机构还包括螺栓以及螺母，所述螺栓一端穿过支撑板与固定板连接，所述支撑板与螺栓活动设置，所述螺母与螺栓螺纹连接，用于对支撑板进行锁紧。
8.优选的，所述支撑板底面设置有滑块，所述底座顶面设置有滑槽，所述滑块位于滑槽中。
9.优选的，还包括设备外壳保护罩，所述旋转动力轴、磨损试验机构、摩擦介质输送机构、底座以及位移机构均设置在设备外壳保护罩中。
10.优选的，所述位移机构还包括第一电动推杆以及u型架，所述支撑板上设置有穿行孔，所述第一电动推杆设置在穿行孔底面上，其输出轴与u型架的凸面连接，所述u型架的凹面朝上设置，所述螺栓位于u型架的凹面中。
11.优选的，还包括磨损方式调节机构，所述磨损方式调节机构包括嵌入框体、移动环以及第二电动推杆，所述嵌入框体嵌入到摩擦副a中，所述移动环设置在嵌入框体内部，并与嵌入框体滑动连接，所述第二电动推杆对称设置在嵌入框体内侧壁，其输出轴与移动环外壁连接，所述旋转动力轴穿过移动环内部。
12.优选的，所述嵌入框体内顶面以及内底面均设置有轨道，所述移动环顶面以及底面伸入到轨道中。
13.优选的，还包括介质选取机构，所述介质选取机构包括液压杆、电动滑台、受力块、拉力传感器、拉力弹簧、连杆、检测块以及主控单元，所述液压杆设置在设备外壳保护罩内侧壁，其输出轴与电动滑台连接，所述受力块设置在电动滑台的动子上，所述拉力传感器设置在受力块侧壁，所述连杆一端与电动滑台侧壁滑动连接，另一端与检测块连接，所述拉力弹簧连接检测块以及拉力传感器，所述摩擦副a位于检测块一侧，所述摩擦介质输送机构还包括下料管、电磁阀以及若干输送子管，若干所述输送子管设置在辅助管路内部，所述下料管一端伸入辅助管路内部与所有的输送子管连接，另一端位于摩擦副a与摩擦副b的接触面一侧，所述电磁阀设置在输送子管上，不同的所述管道输送介质设置在不同输送子管内，所述主控单元设置在设备外壳保护罩内侧壁，并分别与液压杆、电动滑台、拉力传感器以及电磁阀电连接。
14.优选的，所述电动滑台侧壁设置有条形槽，所述连杆端部设置有凸起块，所述凸起块嵌入到条形槽中。
15.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
16.本发明提供了一种多功能摩擦磨损试验装置，其中摩擦副a和摩擦副b分别为待进行摩擦试验的两种材料，通过辅助管路可以将不同的管道输送介质输送到摩擦副a和摩擦副b的接触面处，从而可以实现不同介质下的摩擦磨损试验，而通过所设置的位移机构可以带动摩擦副b进行移动，调节摩擦副a与摩擦副b之间的接触压力，以适应不同的摩擦磨损试验要求，可以根据实际情况对摩擦磨损试验的要素进行调节，以便于获得对应的适应性评价。
附图说明
17.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的优选实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
18.图1为本发明的一种多功能摩擦磨损试验装置的第一实施例的结构示意图；
19.图2为本发明的一种多功能摩擦磨损试验装置的第二实施例的支撑板与螺栓的连接结构示意图；
20.图3为本发明的一种多功能摩擦磨损试验装置的第三实施例的磨损方式调节机构与摩擦副a的连接结构示意图；
21.图4为本发明的一种多功能摩擦磨损试验装置的第四实施例的磨损方式调节机构与摩擦副a的连接结构示意图；
22.图5为本发明的一种多功能摩擦磨损试验装置的第四实施例的连杆与电动滑台的连接结构示意图；
23.图6为本发明的一种多功能摩擦磨损试验装置的第四实施例的摩擦介质输送机构的结构示意图；
24.图中，1为旋转动力轴，2为摩擦副a，3为摩擦副b，4为固定板，5为支撑板，6为螺栓，
7为弹簧，8为螺母，9为底座，10为辅助管路，11为管道输送介质，12为设备外壳保护罩，13为滑块，14为滑槽，15为第一电动推杆，16为u型架，17为穿行孔，18为嵌入框体，19为移动环，20为第二电动推杆，21为轨道，22为液压杆，23为电动滑台，24为受力块，25为拉力传感器，26为拉力弹簧，27为连杆，28为检测块，29为主控单元，30为动子，31为下料管，32为电磁阀，33为输送子管，34为条形槽，35为凸起块。
具体实施方式
25.为了更好理解本发明技术内容，下面提供一具体实施例，并结合附图对本发明做进一步的说明。
26.参见图1所示的第一实施例，本实施例提供的一种多功能摩擦磨损试验装置，包括旋转动力轴1、磨损试验机构、摩擦介质输送机构、底座9以及位移机构，所述磨损试验机构包括摩擦副a2以及摩擦副b3，所述旋转动力轴1带动摩擦副a2旋转，所述摩擦副b3设置在摩擦副a2一侧，并与摩擦副a2接触，所述位移机构设置在底座9上，用于带动摩擦副b3移动以调节摩擦副a2与摩擦副b3之间的接触压力；所述摩擦介质输送机构包括辅助管路10以及管道输送介质11，所述辅助管路10的出口位于摩擦副a2与摩擦副b3的接触面一侧，所述管道输送介质11位于辅助管路10内部。
27.本实施例的一种多功能摩擦磨损试验装置，用于对两种材料进行摩擦磨损试验，待进行摩擦磨损试验的两种材料分别为摩擦副a2和摩擦副b3，摩擦副a2和摩擦副b3接触在一起，并形成接触面，在摩擦磨损试验过程中，摩擦副b3静止不动，而摩擦副a2会在旋转动力轴1的带动下进行转动，摩擦副a2在转动的过程中，可以与摩擦副b3进行摩擦，实现摩擦磨损试验，而为了使试验的结果更加贴近实际工程，在摩擦副a2和摩擦副b3的接触面一侧设置了摩擦介质输送机构，辅助管路10可以将其内部的管道输送介质11输送到接触面处，从而在介质的作用下进行摩擦磨损试验，另外的，通过所设置的位移机构可以带动摩擦副b3移动，调节摩擦副a2与摩擦副b3之间的接触压力，以便于适用不同的试验要求，由于接触压力、管道输送介质11以及摩擦副a2和摩擦副b3的材质等均可以自行选择，因此可以快速的获得不同材料的摩擦磨损适应性评价。
28.本实施例的摩擦副a2为圆环形，摩擦副b3为平板型，摩擦副a2的圆心和摩擦副b3的中心位于同一高度平面，而旋转动力轴1可以是穿过摩擦副a2的圆心处，也可以穿过摩擦副a2的除圆心外的地方，从而可以实现摩擦副a2的正常旋转以及偏心旋转，除了可以提供恒定接触压力摩擦外，还可以提供冲击摩擦或撞击摩擦等摩擦方式。
29.而管道输送介质11包括但不限于砂石、清水以及泥浆等，另外的，通过控制旋转动力轴1的转速和旋转时间也可以对摩擦磨损试验要求进行调节。
30.优选的，所述位移机构包括固定板4、支撑板5以及弹簧7，所述摩擦副b3嵌入到固定板4上，所述支撑板5滑动设置在底座9上，所述弹簧7连接固定板4以及支撑板5，所述位移机构还包括螺栓6以及螺母8，所述螺栓6一端穿过支撑板5与固定板4连接，所述支撑板5与螺栓6活动设置，所述螺母8与螺栓6螺纹连接，用于对支撑板5进行锁紧。
31.对于摩擦副a2和摩擦副b3之间的接触压力的调节，本实施例采用弹簧7调节的形式，通过转动螺母8，可以带动支撑板5在底座9上进行移动，使弹簧7的压缩量发生改变，最终弹簧7反馈给固定板4的弹力也会改变，因此位于固定板4上的摩擦副b3与摩擦副a2之间
的接触压力也会改变。
32.优选的，所述支撑板5底面设置有滑块13，所述底座9顶面设置有滑槽14，所述滑块13位于滑槽14中。
33.支撑板5在移动的过程中，其底部设置的滑块13会沿着底座9上的滑槽14进行移动，避免支撑板5的移动发生偏移，对于支撑板5的位移而言，其调节精度高于0.02mm。
34.优选的，还包括设备外壳保护罩12，所述旋转动力轴1、磨损试验机构、摩擦介质输送机构、底座9以及位移机构均设置在设备外壳保护罩12中。
35.所设置的设备外壳保护罩12可以对其内部的设备进行保护，其采用透明塑钢材料制成，可以通过设备外壳保护罩12观察到内部设备的运转状态。
36.本实施例的摩擦副a2和摩擦副b3的部分实施方式如下所示：
37.①
管道输送介质11astm g65要求的砂石，摩擦副a2为标准中的胶轮，摩擦副b3为标准中要求的试块尺寸，即可进行astm g65标准要求的磨粒磨损试验；
38.②
摩擦副a2为一种耐磨带材料，摩擦副b3为套管材料，即可以评价该耐磨带材料与不同套管材料间的摩擦磨损对比评价试验，获得试验数据，为优选耐磨带材料提供试验数据支持；
39.③
摩擦副a2为偏心轮，通过旋转摩擦副a2，即可实现摩擦副a2与摩擦副b33的非连续性接触摩擦，从而实现冲击摩擦或撞击式摩擦形式；
40.④
摩擦副a2采用钻杆接头耐磨带材料，摩擦副b3采用钻杆接头材料，管道输送介质11为泥浆，即可模拟钻井工况下钻杆接头偏磨时的摩擦磨损情况；
41.⑤
摩擦副a2采用钻杆接头耐磨带材料，摩擦副b3采用不同的岩石，即可模拟评价钻井工况下钻杆接头与井壁岩石的摩擦磨损情况。
42.参照图2所示的第二实施例，所述位移机构还包括第一电动推杆15以及u型架16，所述支撑板5上设置有穿行孔17，所述第一电动推杆15设置在穿行孔17底面上，其输出轴与u型架16的凸面连接，所述u型架16的凹面朝上设置，所述螺栓6位于u型架16的凹面中。
43.摩擦副b3除了可以在支撑板5的带动下进行水平方向的位移调节外，还可以进行竖直方向上的位移调节，通过所设置的第一电动推杆15可以带动u型架16调节高度，从而u型架16带动螺栓6进行高度调节，在高度调节完成后，在通过螺栓6进行锁紧固定，以便于适用不同的试验需求。
44.参照图3所示的第三实施例，还包括磨损方式调节机构，所述磨损方式调节机构包括嵌入框体18、移动环19以及第二电动推杆20，所述嵌入框体18嵌入到摩擦副a2中，所述移动环19设置在嵌入框体18内部，并与嵌入框体18滑动连接，所述第二电动推杆20对称设置在嵌入框体18内侧壁，其输出轴与移动环19外壁连接，所述旋转动力轴1穿过移动环19内部。
45.在进行磨损试验时，不同材料之间的摩擦方式存在差异，摩擦方式包括稳定摩擦，冲击摩擦以及撞击摩擦等，为此，本实施例设置了磨损方式调节机构，在摩擦副a2中嵌入设置的嵌入框体18，嵌入框体18的中心与摩擦副a2的圆心一致，第二电动推杆20可以带动移动环19在嵌入框体18内的移动，使移动环19移动到不同的位置，而旋转动力轴1穿过移动环19设置，可以带动移动环19进行转动，当移动环19的圆心与摩擦副a2的圆心一致时，摩擦副a2进行正常的圆周运动，摩擦方式为稳定摩擦，当移动环19在嵌入框体18内移动到不同的
位置时，摩擦副a2会进行偏心圆周运动，此时摩擦方式为冲击摩擦或者撞击摩擦，且偏心角度可以进行调节。
46.优选的，所述嵌入框体18内顶面以及内底面均设置有轨道21，所述移动环19顶面以及底面伸入到轨道21中。
47.第二电动推杆20在带动移动环19进行移动时，移动环19可以沿着轨道21进行移动，避免移动环19移动发生偏移。
48.参照图4-6所示的第四实施例，还包括介质选取机构，所述介质选取机构包括液压杆22、电动滑台23、受力块24、拉力传感器25、拉力弹簧26、连杆27、检测块28以及主控单元29，所述液压杆22设置在设备外壳保护罩12内侧壁，其输出轴与电动滑台23连接，所述受力块24设置在电动滑台23的动子30上，所述拉力传感器25设置在受力块24侧壁，所述连杆27一端与电动滑台23侧壁滑动连接，另一端与检测块28连接，所述拉力弹簧26连接检测块28以及拉力传感器25，所述摩擦副a2位于检测块28一侧，所述摩擦介质输送机构还包括下料管31、电磁阀32以及若干输送子管33，若干所述输送子管33设置在辅助管路10内部，所述下料管31一端伸入辅助管路10内部与所有的输送子管33连接，另一端位于摩擦副a2与摩擦副b3的接触面一侧，所述电磁阀32设置在输送子管33上，不同的所述管道输送介质11设置在不同输送子管33内，所述主控单元29设置在设备外壳保护罩12内侧壁，并分别与液压杆22、电动滑台23、拉力传感器25以及电磁阀32电连接。
49.对于不同的摩擦材料，所使用的管道输送介质11也各不相同，为了实现高度的自动化，在辅助管路10内设置了多根输送子管33，每根输送子管33内输送的管道输送介质11不同，下料管31与所有的输送子管33连接，而每根输送子管33之间通过电磁阀32进行开关，通过开启不同的电磁阀32可以使不同的管道输送介质11通过下料管31输送到摩擦副a2和摩擦副b3的接触面处。
50.在进行摩擦磨损试验前，先通过介质选取机构对摩擦副a2的材质进行检测，判断摩擦副a2的材料种类，以便于根据摩擦副a2的材料种类来选择相应的管道输送介质11，主控单元29控制液压杆22带动电动滑台23向摩擦副a2方向移动，使检测块28与摩擦副a2的外壁接触后，开启电动滑台23，电动滑台23的动子30会向上移动，带动受力块24同步移动，使拉力弹簧26逐渐被拉伸，拉伸的过程中拉力传感器25的数值不断增大，初始情况下检测块28由于与摩擦副a2的摩擦力静止不动，在拉力不断增大到大于摩擦力时，检测块28发生移动，而拉力传感器25的数值会瞬间减小，主控单元29将拉力传感器25检测的瞬间减小前的拉力数据作为检测块28与摩擦副a2之间的摩擦力，通过摩擦力的大小判断摩擦副a2的材料，以便于选择对应的管道输送介质11。
51.本实施例的主控单元29选用stm32系列单片机来实现，而拉力传感器25型号为blr-dgb。
52.优选的，所述电动滑台23侧壁设置有条形槽34，所述连杆27端部设置有凸起块35，所述凸起块35嵌入到条形槽34中。
53.为了保证检测块28的稳定，通过连杆27将检测块28与电动滑台23的侧壁滑动连接，连杆27端部的凸起块35嵌入到条形槽34中，检测块28在受力发生移动时，可以带动连杆27移动，使凸起块35沿着条形槽34进行移动。
54.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精
神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种多功能摩擦磨损试验装置，其特征在于，包括旋转动力轴、磨损试验机构、摩擦介质输送机构、底座以及位移机构，所述磨损试验机构包括摩擦副a以及摩擦副b，所述旋转动力轴带动摩擦副a旋转，所述摩擦副b设置在摩擦副a一侧，并与摩擦副a接触，所述位移机构设置在底座上，用于带动摩擦副b移动以调节摩擦副a与摩擦副b之间的接触压力；所述摩擦介质输送机构包括辅助管路以及管道输送介质，所述辅助管路的出口位于摩擦副a与摩擦副b的接触面一侧，所述管道输送介质位于辅助管路内部。2.根据权利要求1所述的一种多功能摩擦磨损试验装置，其特征在于，所述位移机构包括固定板、支撑板以及弹簧，所述摩擦副b嵌入到固定板上，所述支撑板滑动设置在底座上，所述弹簧连接固定板以及支撑板。3.根据权利要求2所述的一种多功能摩擦磨损试验装置，其特征在于，所述位移机构还包括螺栓以及螺母，所述螺栓一端穿过支撑板与固定板连接，所述支撑板与螺栓活动设置，所述螺母与螺栓螺纹连接，用于对支撑板进行锁紧。4.根据权利要求2所述的一种多功能摩擦磨损试验装置，其特征在于，所述支撑板底面设置有滑块，所述底座顶面设置有滑槽，所述滑块位于滑槽中。5.根据权利要求1所述的一种多功能摩擦磨损试验装置，其特征在于，还包括设备外壳保护罩，所述旋转动力轴、磨损试验机构、摩擦介质输送机构、底座以及位移机构均设置在设备外壳保护罩中。6.根据权利要求3所述的一种多功能摩擦磨损试验装置，其特征在于，所述位移机构还包括第一电动推杆以及u型架，所述支撑板上设置有穿行孔，所述第一电动推杆设置在穿行孔底面上，其输出轴与u型架的凸面连接，所述u型架的凹面朝上设置，所述螺栓位于u型架的凹面中。7.根据权利要求1所述的一种多功能摩擦磨损试验装置，其特征在于，还包括磨损方式调节机构，所述磨损方式调节机构包括嵌入框体、移动环以及第二电动推杆，所述嵌入框体嵌入到摩擦副a中，所述移动环设置在嵌入框体内部，并与嵌入框体滑动连接，所述第二电动推杆对称设置在嵌入框体内侧壁，其输出轴与移动环外壁连接，所述旋转动力轴穿过移动环内部。8.根据权利要求7所述的一种多功能摩擦磨损试验装置，其特征在于，所述嵌入框体内顶面以及内底面均设置有轨道，所述移动环顶面以及底面伸入到轨道中。9.根据权利要求5所述的一种多功能摩擦磨损试验装置，其特征在于，还包括介质选取机构，所述介质选取机构包括液压杆、电动滑台、受力块、拉力传感器、拉力弹簧、连杆、检测块以及主控单元，所述液压杆设置在设备外壳保护罩内侧壁，其输出轴与电动滑台连接，所述受力块设置在电动滑台的动子上，所述拉力传感器设置在受力块侧壁，所述连杆一端与电动滑台侧壁滑动连接，另一端与检测块连接，所述拉力弹簧连接检测块以及拉力传感器，所述摩擦副a位于检测块一侧，所述摩擦介质输送机构还包括下料管、电磁阀以及若干输送子管，若干所述输送子管设置在辅助管路内部，所述下料管一端伸入辅助管路内部与所有的输送子管连接，另一端位于摩擦副a与摩擦副b的接触面一侧，所述电磁阀设置在输送子管上，不同的所述管道输送介质设置在不同输送子管内，所述主控单元设置在设备外壳保护罩内侧壁，并分别与液压杆、电动滑台、拉力传感器以及电磁阀电连接。10.根据权利要求9所述的一种多功能摩擦磨损试验装置，其特征在于，所述电动滑台
侧壁设置有条形槽，所述连杆端部设置有凸起块，所述凸起块嵌入到条形槽中。

技术总结
本发明提供一种多功能摩擦磨损试验装置，包括旋转动力轴、磨损试验机构、摩擦介质输送机构、底座以及位移机构，磨损试验机构包括摩擦副A以及摩擦副B，摩擦介质输送机构包括辅助管路以及管道输送介质，通过位移机构可以调节摩擦副A与摩擦副B之间的接触压力，而辅助管路中输送的不同管道输送介质，可以实现干摩擦、沙粒充填、清水润滑、泥浆润滑等多种润滑条件下的摩擦，实现一机多能，另外的，通过改变旋转动力轴与摩擦副A之间的连接位置，可以提供恒定摩擦、冲击摩擦、碰撞摩擦等多种摩擦磨损方式，方便直接，精度高，可操作性强，且校验更方便。便。便。


技术研发人员：杨俊杰 杨东泉 杨超 王亮
受保护的技术使用者：海南锐普迪斯科技有限公司
技术研发日：2023.08.03
技术公布日：2023/9/14