一種便捷的摩擦磨損實驗夾具

供稿|晉茂，趙浩男，耿滔，王彩云，周斌杰，張佳有，岑耀東，李振亮 / JIN Mao, ZHAO Hao-nan,GENG Tao, WANG Cai-yun, ZHOU Bin-jie, ZHANG Jia-you, CEN Yao-dong, LI Zhen-liang

內(nèi)容導讀

摩擦磨損實驗機的耐磨機夾具多采用雙側(cè)卡扣式夾具，在摩擦實驗過程中容易松動，卡扣螺紋容易失效，導致夾具使用壽命縮短，影響實驗結(jié)果的準確性。本文設(shè)計了一種新型銷釘式夾具，在夾具的整體式主體部分的卡槽左側(cè)直接切削加工“L”型溝槽，夾具右側(cè)的活動“L”型擋片采用單側(cè)銷釘固定。新型銷釘式夾具夾持安裝工件更加方便，延長了夾具的使用壽命，增強了實驗過程的穩(wěn)定性，防止了因摩擦等受力產(chǎn)生摩擦角造成實驗誤差，有較好的推廣應(yīng)用價值。

摩擦磨損實驗機是檢測材料耐磨性的重要實驗設(shè)備，是用于研究各種金屬材料及非金屬材料(尼龍、塑料等)在滑動摩擦、滾動摩擦、滾滑復合摩擦和間歇接觸摩擦以及干摩擦、濕摩擦等不同工況下多種狀態(tài)下的耐磨性能以及評定材料的摩擦機理和測定材料的摩擦因數(shù)的機械[1]。材料的磨損特性與材料的強度等力學特性不同，它是與實際使用的工況條件密切相關(guān)的摩擦學系統(tǒng)特性[2]?？蒲腥藛T一般采用摩擦磨損實驗機實現(xiàn)兩種材料的滑動或滾動接觸摩擦，然后通過測試摩擦因數(shù)或磨損量等參數(shù)確定材料的耐磨性能[3-4]。目前，廣泛應(yīng)用的耐磨機夾具大多數(shù)采用卡扣式夾具，該夾具在摩擦實驗過程中容易松動，導致試件夾持不穩(wěn)定，并且螺紋容易失效，導致使用壽命縮短，影響實驗結(jié)果的準確性。

本文對耐磨機夾具的受力特點進行分析，設(shè)計了一種穩(wěn)定性更好的銷釘式夾具，該夾具操作便捷并且可以有效的固定試件，為材料領(lǐng)域的摩擦磨損研究提供了有效的解決方案。

傳統(tǒng)夾具的不足

摩擦磨損實驗機的試件固定系統(tǒng)是摩擦磨損實驗的關(guān)鍵部件，一般采用傳統(tǒng)的卡扣式夾具，如圖1所示。實驗時，需要將夾具兩側(cè)的擋板打開，將試件放入卡槽，通過鎖緊螺紋銷釘使卡扣固定試件。摩擦磨損實驗過程會引起不同程度的震動以及夾具溫度升高，常常會導致銷釘螺紋的表面過量變形，造成螺紋失效，進而造成試件松動以及試件裝夾表面傾斜等誤差影響實驗結(jié)果的準確性。

圖1 傳統(tǒng)摩擦實驗夾具圖

如圖2 所示，夾具受力分析可知，夾具始終會受到向右的Fx分力作用，這是導致螺紋銷釘松動和減少夾具使用壽命的主要原因；合力F會導致試件傾斜，造成實驗數(shù)據(jù)的不精確。夾具松動會造成摩擦面傾角，導致摩擦量測量誤差。

圖2 夾具受力分析

新型夾具的結(jié)構(gòu)

新型夾具如圖3 所示，夾具分為兩個部分：主體部分；活動銷釘擋片部分。夾具的主體部分為整體構(gòu)造，在夾具主體部分的卡槽左側(cè)切削加工“L”型溝槽。夾具的銷釘擋片部分采用單側(cè)銷釘固定，活動擋片設(shè)計為“L”型。目前，該新型夾具已經(jīng)在內(nèi)蒙古科技大學實驗室正式投入使用。

圖3 改進后試件夾具

如圖4 所示，新型夾具最突出的特點是通過單側(cè)銷釘固定“L”型擋片提高了夾具的整體性，使試件裝夾便捷且可靠。夾具左側(cè)處的溝槽方便于試件的裝夾與拆卸。夾具的整體式主體部分提高了夾具的使用壽命?！癓”型的右端擋片限制試件在x，y，z軸方向上的自由度，使零件充分定位，進而保證摩擦磨損實驗測量數(shù)據(jù)的準確性。

圖4 新型夾具示意圖

結(jié)束語

新型夾具相比于卡扣式夾具，有更長的使用壽命，增強了試件實驗過程裝夾穩(wěn)定性，防止因摩擦等受力產(chǎn)生摩擦角造成實驗誤差。新型夾具可以在減少實驗誤差的同時，大幅度降低夾具磨損程度，使夾具具有更穩(wěn)定更耐用的性能，具有廣闊的應(yīng)用市場。