阅读说明：本技术 智能微量润滑系统及具有该系统的环块摩擦磨损试验机 (Intelligent micro-lubricating system and ring block friction wear testing machine with same ) 是由 郭鑫 陈领 樊明浩 赵武 王洋 曹娟 於辉 杜琳 王府 余波 于 2019-09-12 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种智能微量润滑系统及具有该系统的环块摩擦磨损试验机,包括可调式润滑剂供给管路和可调式气体供给管路,所述可调式润滑剂供给管路和可调式气体供给管路通过油气混合器与喷头相连,所述可调式气体供给管路通过气动频率发生器为可调式润滑剂供给管路提供动力。其能够根据需要控制混合前气体和液体的压力、流量等,从而控制微量润滑剂的雾化程度,实现微量润滑系统的智能控制；同时在环块摩擦磨损试验机上实现了微量润滑状态下的材料摩擦磨损机理及微量润滑润滑机理的研究。(The invention discloses an intelligent micro-lubricating system and a ring block friction wear testing machine with the same. The pressure, flow and the like of gas and liquid before mixing can be controlled according to requirements, so that the atomization degree of the trace lubricant is controlled, and the intelligent control of a trace lubricating system is realized; meanwhile, the research on the material friction and wear mechanism and the minimal quantity lubrication and lubrication mechanism in a minimal quantity lubrication state is realized on a ring block friction and wear testing machine.)

智能微量润滑系统及具有该系统的环块摩擦磨损试验机

技术领域

本发明涉及摩擦磨损试验机技术领域，尤其涉及一种智能微量润滑系统及具有该系统的环块摩擦磨损试验机。

背景技术

环块摩擦磨损试验机主要用于各种金属、非金属材料及涂层的磨损性能研究，也用于润滑油和润滑脂的润滑性能测试，尤其适用中、高挡汽车齿轮油抗擦伤性能的评定。

目前摩擦磨损试验机主要利用润滑油、润滑脂等传统方式进行润滑，润滑剂使用量大，缺乏微量润滑的润滑方式。而微量润滑MQL(Minimal Quantity Lubrication)技术是在压缩空气中混入微量的无公害润滑剂代替大量润滑剂实施冷却和润滑。微量润滑的主要优点是其作为一种有效的绿色加工方式，润滑剂以高速雾粒供给，增加了润滑剂的渗透性，提高了冷却和润滑效果，改善了工件的表面加工质量，润滑剂的使用量仅为传统冷却液用量的万分之一或者更低，从而大大降低了冷却液成本，其次，微量润滑是将润滑剂雾化或超细化，在高速气流的携带下直接进入到摩擦区域实现充分润滑，润滑效果明显，可以有效改善摩擦。但是现有的微量润滑系统不能进行闭环控制压力和流量及雾化程度，结构较为粗犷，不能满足智能精细化控制的要求。

发明内容

本发明旨在提供一种智能微量润滑系统及具有该系统的环块摩擦磨损试验机，很好的解决了上述问题，其能够根据需要控制混合前气体和液体的压力、流量等，从而控制微量润滑剂的雾化程度，实现微量润滑系统的智能控制；同时在环块摩擦磨损试验机上实现了微量润滑状态下的材料摩擦磨损机理及微量润滑润滑机理的研究。

本发明的技术方案是一种智能微量润滑系统，包括可调式润滑剂供给管路和可调式气体供给管路，所述可调式润滑剂供给管路和可调式气体供给管路通过油气混合器与喷头相连，所述可调式气体供给管路通过气动频率发生器为可调式润滑剂供给管路提供动力。

通过可调式润滑剂供给管路和可调式气体供给管路的结合，将压缩气体和润滑剂在油气混合器中混合，再通过喷头均匀的喷出，实现了润滑剂的雾化，且对雾化程度可控可调。可调式润滑剂供给管路和可调式气体供给管路可以采用多个管路连接一个油气混合器，也可以采用一个管路连接多个油气混合器，可以根据雾化的需要和实际微量润滑的范围作出合适的调整。

进一步的，所述可调式气体供给管路包括依次通过管道连接的空气压缩机、气源处理器、二位二电磁通阀和分流阀，所述分流阀的第一通路与气动频率发生器连接，所述分流阀的第二通路通过减压阀和节流阀与油气混合器连接。采用一个空气压缩机，既提供压缩空气，又为可调式润滑剂供给管路提供了动力，减少了动力源，节省了生产成本，结构更加合理；且对气体提供管路同时设计减压阀和节流阀，既可以调节输出气体的压力，又可以调节输出气体的流量，做到了对输出气体的精细化调节。

进一步的，所述可调式润滑剂供给管路包括通过管路依次连接的油箱和气动泵，所述气动泵通过减压阀、节流阀与油气混合器连接，所述气动频率发生器与气动泵动力连接。气动频率发生器与气动泵连接，为可调式润滑剂供给管路提供了动力源，为润滑剂的输出提供了动力，且对润滑剂提供管路同时设计减压阀和节流阀，既可以调节输出润滑剂的压力，又可以调节输出润滑剂的流量，做到了对输出润滑剂的精细化调节。

进一步的，所述减压阀和节流阀后部分别连接有压力传感器和流量传感器。压力传感器和流量传感器便于操作人员对管路中压力和流量数据的掌握，进而根据需要进行调节。

进一步的，所述减压阀和节流阀分别为电控减压阀和电控节流阀。电控减压阀和电控节流阀的设计，提高了整个系统的自动化能力，便于电动控制，也为更加细化的调节提供了条件。

本发明还提供了一种环块摩擦磨损试验机，包括有上述的智能微量润滑系统。当然，上述智能微量润滑系统可以通过直接加装的方式嵌入到环块摩擦磨损试验机中，为试验提供微量润滑。

进一步的，还包括试验机壳体，所述试验机壳体上开设有试验腔体，所述试验腔体内设置有摩擦磨损模块和PM2.5传感器，所述试验腔体还设置有密封门。试验腔体为密封腔体，使摩擦磨损试验和微量润滑均处于密封的环境中，避免了微量润滑过程中雾化润滑剂飘散到外部环境中，进而使摩擦磨损试验始终处于一个密闭的微量润滑环境中。PM2.5传感器的设计，使操作人员能够检测试验腔体内润滑剂的雾化程度等参数，便于根据该参数调整润滑剂和压缩气体之间的压力、流量、比例等参数，获得合适的微量润滑条件。

进一步的，所述摩擦磨损模块包括垂直设置的试块安装组件和试环安装组件，所述试块安装组件包括封闭式线性模组、驱动封闭式线性模组的伺服电机和安装在封闭式线性模组上的试块固定轴，所述试环安装组件包括试环固定轴和驱动试环固定轴旋转的伺服电机。试块安装组件和试环安装组件均处于试验腔体这个密封腔体中，避免了雾化润滑剂的飘散。当然为了实现试块的上下移动，也可以采用丝杆、液压伸缩缸等伸缩装置。

进一步的，所述试块固定轴与试环固定轴垂直设置，所述试块固定轴上安装有力传感器，所述试环固定轴上套设有密封圈。密封圈的设计，进一步保证了试环的旋转也处于密封的环境中。而力传感器的设计，使操作人员能够知道试块与试环接触的力度等参数。

进一步的，所述喷头有两个，分别安装在试验腔体上部两侧。使雾化的润滑剂更加充分快捷的充满密封腔体中。

本发明的有益效果是：

1.本发明的智能微量润滑系统，具有可调式润滑剂供给管路和可调式气体供给管路，能够根据需要调节混合前气体和润滑剂的压力、流量等，从而控制微量润滑剂的雾化程度，实现微量润滑系统的智能控制；同时采用了气动频率发生器，即用可调式气体供给管路为可调式润滑剂供给管路提供动力，避免了多组动力源的使用，降低了设备成本，且结构紧凑，设计合理；

2.本发明的环块摩擦磨损试验机采用了本发明的智能微量润滑系统，通过试验腔体内的PM2.5传感器的信号，可以判断试验墙体内的润滑剂雾化程度，进而反馈给可调式润滑剂供给管路和可调式气体供给管路，实现微量润滑剂的智能可调，能够研究基于微量润滑条件下摩擦磨损的机理，也可以研究微量润滑在不同雾化状态下的润滑机理。

附图说明

图1为本发明智能微量润滑系统第一种实施例的原理示意图；

图2为本发明智能微量润滑系统第二种实施例的原理示意图；

图3为本发明智能微量润滑系统第二种实施例的结构示意图；

图4为本发明环块摩擦磨损试验机的一种结构示意图；

图5为本发明环块摩擦磨损试验机的一种内部结构示意图；

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明提供了一种智能微量润滑系统，包括可调式润滑剂供给管路和可调式气体供给管路，所述可调式润滑剂供给管路和可调式气体供给管路通过油气混合器A9与喷头A10相连，所述可调式气体供给管路通过气动频率发生器A5为可调式润滑剂供给管路提供动力。

实施例一，如图1所示，在智能微量润滑系统中，可调式气体供给管路包括依次通过管道连接的空气压缩机A1、气源处理器A2、二位二电磁通阀A3和分流阀A4，分流阀A4的第一通路与气动频率发生器A5连接，分流阀A4的第二通路通过气体减压阀A11和气体节流阀A13与油气混合器A9连接，气体减压阀A11和气体节流阀A13后部分别连接有气体压力传感器A12和气体流量传感器A14，所述气体减压阀A11和气体节流阀A13分别为气体电控减压阀和气体电控节流阀，可以根据气体压力传感器A12和气体流量传感器A14所测得的气体的压力和流量信号对气体电控减压阀和气体电控节流阀进行调节，以得到需要的气体压力和流量。

而可调式润滑剂供给管路包括通过管路依次连接的油箱A7和气动泵A6，所述气动泵A6通过润滑剂减压阀A21、润滑剂节流阀A23与油气混合器A9连接，所述气动频率发生器A5与气动泵A6动力连接，气动频率发生器A5为气动泵A6提供动力。润滑剂减压阀A21和润滑剂节流阀A23后部分别连接有润滑剂压力传感器A22和润滑剂流量传感器A24，所述润滑剂减压阀A21和润滑剂节流阀A23分别为润滑剂电控减压阀和润滑剂电控节流阀，可以根据润滑剂压力传感器A22和润滑剂流量传感器A24所测得的润滑剂的压力和流量信号对润滑剂电控减压阀和润滑剂电控节流阀进行调节，以得到需要的润滑剂压力和流量。

油箱A7和气动泵A6之间还设置有过滤器A8，对进入可调式润滑剂供给管路的润滑剂进行过滤处理。

具体的使用过程为：启动智能微量润滑系统系统，打开二位二通电磁阀，启动气动泵A6；根据各压力传感器和流量传感器反馈回的信号，调节对应的电控减压阀和电控节流阀，使混合前气体和润滑剂的压力、流量达到预设值；气体和润滑剂进入油气混合器A9混合，然后从喷头A10喷出需要雾化程度的微量润滑剂，雾化程度可以根据实际需要调节，调节方式为调节不同位置的电控减压阀和电控节流阀，得到需要的压力和流量，最终得到不同雾化程度的微量润滑剂。

本发明的智能微量润滑系统，具有可调式润滑剂供给管路和可调式气体供给管路，能够根据需要调节混合前气体和润滑剂的压力、流量等，从而控制微量润滑剂的雾化程度，实现微量润滑系统的智能控制；同时采用了气动频率发生器A5，即用可调式气体供给管路为可调式润滑剂供给管路提供动力，避免了多组动力源的使用，降低了设备成本，且结构紧凑，设计合理。实现了闭环控制微量润滑系统的压力和流量及雾化程度。

实施例二，如图2所示，在实施例一的基础上，油气混合器和喷头有两组，使雾化的微量润滑剂更加均匀，喷洒更加快速，雾化程度更加快速的达到预设值。

具体的可调式气体供给管路包括通过管道依次连接的空气压缩机B1、气源处理器B2、二位二电磁通阀B3和第一气体分流阀B4，第一气体分流阀B4的第一通路与气动频率发生器B5连接，第一气体分流阀B4的第二通路连接有第二气体分流阀B6，第二气体分流阀B6的第一通路通过管道依次连接第一气体电控减压阀B101、第一气体压力传感器B102、第一气体电控节流阀B103和第一气体流量传感器B104，然后连接第一油气混合器B10和第一喷头B11，而第二气体分流阀B6的第二通路通过管道依次连接第二气体电控减压阀B201、第二气体压力传感器B202、第二气体电控节流阀B203和第二气体流量传感器B204，然后连接第二油气混合器B20和第二喷头B21。

而可调式润滑剂供给管路包括通过管道依次连接的油箱7和气动泵9，气动泵B9与气动频率发生器B5动力连接，气动泵B9连接润滑剂分流阀B12，润滑剂分流阀B12的第一通路通过管道依次连接有第一润滑剂电控减压阀B301、第一润滑剂压力传感器B302、第一润滑剂电控节流阀B303和第一润滑剂流量传感器B304，然后连接第一油气混合器B10和第一喷头B11；润滑剂分流阀B12的第二通路通过管道依次连接有第二润滑剂电控减压阀B401、第二润滑剂压力传感器B402、第二润滑剂电控节流阀B403和第二润滑剂流量传感器B404，然后连接第二油气混合器B20和第二喷头B21。油箱B7和气动泵B9之间还设置有过滤器B8，对进入可调式润滑剂供给管路的润滑剂进行过滤处理。油箱B7内放置润滑剂，油箱B7上还设置有液位报警器13。

实现了同一气源和同一润滑剂油箱分离出了两条可调式气体供给管路和可调式润滑剂供给管路，结构设计合理，润滑剂雾化程度调节更加快速可靠。

本发明还提供了一种环块摩擦磨损试验机，包括试验机壳体1，试验机壳体1上半部分开设有试验腔体2，试验腔体2外设置有密封门3，试验腔体2与密封门3构成了一个密闭腔体，试验腔体2内设置有摩擦磨损模块、PM2.5传感器4和智能微量润滑系统的喷头，上述智能微量润滑系统的可调式润滑剂供给管路和可调式气体供给管路位于试验机壳体1下部。

所述摩擦磨损模块包括垂直设置的试块安装组件和试环安装组件，所述试块安装组件包括封闭式线性模组5、驱动封闭式线性模组的伺服电机和安装在封闭式线性模组5上的试块固定轴6，所述试环安装组件包括试环固定轴7和驱动试环固定轴旋转的伺服电机。所述试块固定轴6与试环固定轴7垂直设置，所述试块固定轴6上安装有力传感器8，所述试环固定轴7上套设有密封圈9。

优选的，喷头有两个，为第一喷头B11和第二喷头B21，分别安装在试验腔体2上部两侧，即试块固定轴6上方的两侧，使喷出的雾化微量润滑剂更加均匀，可以更加快速的充满试验腔体。

环块摩擦磨损试验机的工作流程为：

1)将试验用的试块、试环分别安装在试块固定轴6和试环固定轴7上，关闭密封门3；

2)启动智能微量润滑系统，打开二位二通电磁阀，启动精密气动泵；

3)根据压力传感器和流量传感器反馈回的信号，调节对应的电控减压阀和电控节流阀，使混合前气体和润滑剂液体的压力、流量达到预设值；

4)根据PM2.5传感器4的信号判断试验腔体内微量润滑剂的雾化程度是否到达预设值；

5)雾化程度达到预设值，启动驱动封闭式线性模组的伺服电机，封闭式线性模组带动试块压向试环；

6)根据力传感器8反馈的信号判断试块和试环的正向压力是否达到预设值；

7)正向压力达到预设值，启动驱动试环固定轴旋转的伺服电机，伺服电机带动试环旋转，试块和试环产生摩擦，力传感器记录摩擦力；

8)试环旋转时间达到预设时间，记录试验过程中气体压力及流量、润滑剂液体压力及信号、试块试环正向压力及摩擦力、PM2.5传感器信号；

9)关闭系统。

根据实际的试验目的，设定不同的参数，可以实现不同的试验。如研究在微量润滑条件下材料摩擦磨损机理、微量润滑润滑机理等。本发明的环块摩擦磨损试验机采用了本发明的智能微量润滑系统，通过试验腔体内的PM2.5传感器的信号，可以判断试验墙体内的润滑剂雾化程度，进而反馈给可调式润滑剂供给管路和可调式气体供给管路，实现微量润滑剂的智能可调，能够研究基于微量润滑条件下摩擦磨损的机理，也可以研究微量润滑在不同雾化状态下的润滑机理。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。