具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即所描述的实施例仅仅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。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的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。

需要说明的是，本发明的具体实施方式中可能出现的术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，可能出现的术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，可能出现的语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，可能出现的术语“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；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，可能出现的术语“设有”应做广义理解，例如，“设有”的对象可以是本体的一部分，也可以是与本体分体布置并连接在本体上，该连接可以是可拆连接，也可以是不可拆连接。对于本领域技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以下结合实施例对本发明作进一步的详细描述。

本发明中所提供的球铰摩擦磨损性能试验机的实施例1：

如图1至图3所示，球铰摩擦磨损试验机包括加载架2和支撑底座1，加载架2包括支撑在支撑底座1上的多根立柱8，立柱8的上端固定有支撑板。

支撑底座1上设有承载座11、环境箱支架12及加载缸支架13，承载座11的上表面形成承载摩擦面112，以支撑待测球铰6，并在待测球铰6移动时与待测球铰6之间产生摩擦。环境箱支架12供环境箱7支撑安装。加载缸支架13用于支撑安装水平加载装置5。

加载架2上设有加载头穿孔，以供固定在加载架2上的竖向加载装置4的加载头21穿过。

环境箱7的顶部设有上通孔，以供竖向加载装置4的加载头21穿入，环境箱7的底部设有下通孔，以供承载座11穿入，环境箱7的周侧筒壁上设有7个传感器安装孔71和1个避让孔，对应各传感器安装孔71分别设有一个温度传感器72，其中三个温度传感器72为一组，分别用于检测位于球铰夹具3上方的待测球铰6的球头座61、球头螺杆62以及上安装板32的温度，还有三个温度传感器72为另一组，分别用于检测位于球铰夹具3下方的待测球铰6的球头座61、球头螺杆62以及下安装板32的温度，两组温度传感关于环境箱7在水平方向上的中心轴线对称，另外一个温度传感器72位于该中心轴线的上方，用于检测环境箱7的内部温度。避让孔供推拉杆52穿入环境箱7。环境箱7也称高低温环境箱，为现有技术，用于实现高低温测试环境，具体结构此处不再具体说明。

球铰夹具3包括套筒31，套筒31沿上下方向延伸，套筒31的上端固设有上安装板32，上安装板32上设有设有穿孔，该穿孔作为上连接结构，供位于球铰夹具3上方的待测球铰6的球头螺杆62穿过，并通过紧固螺母将该待测球铰6固定在上安装板32上。下安装板33上同样设有穿孔，该穿孔作为下连接结构，供位于球铰夹具3下方的待测球铰6的球头螺杆62穿过，并通过紧固螺母将该待测球铰6固定在下安装板33上。上安装板32的下表面和下安装板33的上表面均设有限位槽331，套筒31的上端和下端分别嵌装在两个安装板的限位槽331中。

为了将两安装板固定在套筒31上，两安装板上还设有螺栓穿孔，套筒31的两端对应贯通设有螺栓安装孔，通过穿装螺栓，以将两安装板分别固定安装在套筒31的两端。

竖向加载装置4包括竖向加载缸41和加载头21，竖向加载缸41与加载架2螺栓连接。竖向加载缸41的下方设有竖向力传感器42，竖向力传感器42整体为圆盘状，竖向力传感器42中间位置设有中心螺栓安装孔，以与竖向加载缸41螺栓装配，用于检测竖向加载缸41向下施加的压紧力，竖向力传感器42上绕该中心螺栓安装孔的周向设有一圈的螺栓安装孔，用于与加载头21螺栓连接。

加载头21整体为柱状结构，沿上下方向延伸，加载头21的下部经环境箱7上的上通孔穿入环境箱7中，其底部端面形成加载面，以在竖向加载缸41驱动加载头21下行时，加载头21顶压位于球铰夹具3上侧的待测球铰6，以对该待测球铰6的球头座61施加方向向下的试验载荷，并且该加载面还作为上摩擦面212与待测球铰6的球头座61产生摩擦。

水平加载装置5包括水平加载缸51。水平加载缸51通过加载缸支架13固定安装在支撑底座1上，水平加载缸51的左端设有水平力传感器53，水平力传感器53整体圆盘状，水平力传感器53与水平加载缸51螺栓连接，以测得水平加载缸51施加的水平力。水平力传感器53上设有螺纹孔，用于与推拉杆52螺栓连接。

推拉杆52沿左右方向延伸，推拉杆52的右端与水平力传感器53连接，推拉杆52的左端与套筒31固定连接，连接的位置位于上安装板32与所述下安装板33的对称轴线上。推拉杆52水平移动时时驱动套筒31水平移动，进而带动位于球铰夹具3两侧的待测球铰6水平移动。

在本实施例中，为了使得环境箱7能够达到试验所需温度，在环境箱7的上方设置上加热环9，上加热环9套装在加载头21上，在环境箱7的下方设置下加热环91，下加热环91套装在承载座11上，两个加热环用于对环境箱7进行加热。具体实施时，加载头21的外周面上于上加热环9的上方设有上环槽211，承载座11的外周面上于下加热环91的下方设有下环槽111，两环槽作为隔热结构，减少了加载头21和承载座11的尺寸，以减少加载头21、承载座11及环境箱7向其他位置的热量传递。

进行球铰摩擦磨损试验时，先将两个待测球铰6分别安装在上安装板32上和下安装板33上，然后启动竖向加载缸41，使得加载头21下行，加载头21的上摩擦面212与位于球铰夹具3上侧的待测球铰6的球头座61顶压接触，承载座11的承载摩擦面112与位于球铰夹具3下侧的待测球铰6的球头座61顶压接触，施加预压载荷；然后设定环境箱7温度，实时监测加载头21、承载座11及两待测球铰6的球头座61、球头螺杆62的温度，各温度传感器72对应测得的上述各位置的温差不大于5℃时，再次启动竖向加载缸41，缓慢连续均匀的向下施加试验载荷，监测竖向力传感器42的数值，直至达到规定数值F，启动水平加载缸51，水平加载缸51驱动推拉杆52水平移动，推拉杆52通过套筒31和相应安装板带动两个待测球铰6移动，在两个待测球铰6移动的一瞬间，水平加载缸51停止水平加载，读取此时水平力传感器53的数值为f。

由于推拉杆52同时克服了位于球铰夹具3上侧的待测球铰6与上摩擦面212之间的摩擦力和位于球铰夹具3下侧的待测球铰6与承载摩擦面112之间的摩擦力，并且上安装板32和下安装板33上下对称布置，水平加载的位置在套筒31的中间位置，所以位于球铰夹具3上侧的待测球铰6与上摩擦面212之间的摩擦力与位于球铰夹具3下侧的待测球铰6与承载摩擦面112之间的摩擦力大小相等。因此，根据摩擦力计算公式f＝μ_s·F和F＝2f即可得到单次试验的待测球铰6的球头座61底面的摩擦系数，连续重复五次上述过程，求出五次所得结果的平均值，即为待测球铰6球头座61的底面摩擦系数。

该球铰摩擦磨损性能试验机还可用于检测待测球铰的耐久性，试验时，水平加载缸51连续均匀地驱动推拉杆52按照设定速度左右移动，两个待测球铰6球头座61分别与承载座11和加载头21之间不断摩擦，持续摩擦过程中，待测球铰6球头座61的底面摩擦系数会不断增大，当检测到待测球铰6球头座61的底面摩擦系数超过设定值时，即可判定待测球铰6失效。

还可在两个待测球铰6球头座61分别与承载座11和加载头21之间的持续摩擦过程中，通过待测球铰6上的垫层30的磨损量，对待测球铰6的耐久性进行判断，当垫层30的磨损量超过设定值时，即可判定待测球铰失效。

本发明提供的球铰摩擦磨损性能试验机，球铰夹具3的上下端分别安装有一个待测球铰6，上端的待测球铰6与加载头21的上摩擦面212顶压接触，并在水平加载装置加载时产生摩擦，下端的待测球铰6与承载座11的承载摩擦面112顶压接触，并在水平加载装置加载时产生摩擦，通过球铰夹具3将两个待测球铰6上下对称布置，从而使得水平加载装置5对上下两个待测球铰6的球头座61以相同的试验状况进行检测，以获得摩擦磨损的情况，进而实现对待测球铰6的检测。

本发明中所提供的球铰摩擦磨损性能试验机的实施例2：

本实施例与实施例1的不同之处在于，实施例1中，推拉杆52沿左右方向延伸，推拉杆52的左端与套筒31固定连接，推拉杆52的右端与水平力传感器53连接，水平力传感器53连接在水平加载缸51的输出端，水平加载缸启动时，驱动推拉杆左右移动。而本实施例中，推拉杆52沿前后方向延伸，水平力传感器连接在水平加载缸51的输出端，水平加载缸51启动时，水平加载缸51顶推推拉杆52沿套筒31的中心轴线转动，以带动套筒31沿其自身的中心轴线旋转，使得两个待测球铰6的球头与球头座61产生摩擦。

进行球铰摩擦磨损试验时，先将两个待测球铰6分别安装在上安装板32上和下安装板33上，然后启动竖向加载缸41，使得加载头21下行，加载头21的上摩擦面212与位于球铰夹具3上侧的待测球铰6的球头座61顶压接触，承载座11的承载摩擦面112与位于球铰夹具3下侧的待测球铰6的球头座61顶压接触，施加预压载荷；然后设定环境箱7温度，实时监测加载头21、承载座11及两待测球铰6的球头座61、球头螺杆62的温度，各温度传感器72对应测得的上述各位置的温差不大于5℃时，再次启动竖向加载缸41，缓慢连续均匀的向下施加试验载荷，监测竖向力传感器42的数值，直至达到规定数值，启动水平加载缸51，水平加载缸51推动推拉杆52水平转动，推拉杆52通过套筒31和安装板带动两个待测球铰6转动，在两个待测球铰6转动的一瞬间，水平加载缸51停止水平加载，读取此时水平力传感器53的数值为P。环境箱7上的推拉杆穿孔可以是长孔，也可以是孔径较大的孔。

由于推拉杆52同时克服了位于球铰夹具3上侧的待测球铰6的球头座61与球头螺杆62之间的摩擦力和位于球铰夹具3上侧的待测球铰6的球头座61与球头螺杆62的摩擦力，并且，并且上安装板32和下安装板33上下对称布置，水平加载的位置在套筒31的中间位置，所以位于球铰夹具3上侧的待测球铰6的球头与球头座62之间的摩擦力与位于球铰夹具3下侧的待测球铰6的球头与球头座62的摩擦力大小相等。待测球铰6的转矩满足公式M＝μd_kP/2，由此可得，单次试验的待测球铰6的球头座61的摩擦系数为μ＝2M_转/(d_k·P)，此处，M_转＝P·L/2，L为从推拉杆52与水平力传感器53接触的位置到推拉杆52转动中心的距离，d_k为待测球铰6的球头球径。连续重复三次上述过程，求出三次所得结果的平均值，即为待测球铰6球头座61与球头螺杆62之间的静摩擦系数。

本发明中所提供的球铰摩擦磨损性能试验机的实施例3：

本实施例与实施例1的不同之处在于，实施例1中，球铰夹具3包括套筒31，套筒31的两端分别与上安装板和下安装板连接。而本实施例中，球铰夹具为支撑柱，支撑柱的两端分别与上安装板和下安装板连接，两个安装板及支撑柱上对应设有螺栓安装孔，两个待测球铰的球头螺杆分别与两个安装板及支撑柱螺旋装配。

本发明中所提供的球铰摩擦磨损性能试验机的实施例4：

本实施例与实施例1的不同之处在于，实施例1中，待测球铰6的球头螺杆62固定在套筒两端的安装板上。而本实施例中，套筒的两端分别与上安装杆和下安装杆固定连接，两安装杆上均设有球头螺杆穿孔，供待测球铰的球头螺杆穿过。

本发明中所提供的球铰摩擦磨损性能试验机的实施例5：

本实施例与实施例1的不同之处在于，实施例1中，上安装板和下安装板朝向套筒31的侧面上设有限位槽331。而本实施例中，两安装板上均未设置限位槽。

本发明中所提供的球铰摩擦磨损性能试验机的实施例6：

本实施例与实施例1的不同之处在于，实施例1中，环境箱7通过环境箱支架12安装在支撑底座1上。而本实施例中，未设置环境箱支架，环境箱直接安装在支撑底座上，环境箱与支撑底座之间设有隔热材料。

本发明中所提供的球铰摩擦磨损试验性能试验机的实施例7：

本实施例与实施例1的不同之处在于，实施例1中，球铰夹具3位于环境箱7中。而本实施例中，未设置环境箱。

本发明中所提供的球铰摩擦磨损性能试验机的实施例8：

本实施例与实施例2的不同之处在于，实施例2中，水平加载缸51驱动推拉杆52转动，以带动待测球铰6的球头螺杆62转动。而本实施例中，支撑底座上设有电机支架，电机支架上设有电机，电机的输出端固设设有主动齿轮，绕套筒的外周面上设有从动齿轮，主动齿轮与从动齿轮通过链条传动连接，环境箱的侧壁上设有链条穿孔。电机启动时，主动齿轮带动从动齿轮旋转，进而带动待测球铰的球头螺杆旋转。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，本发明的专利保护范围以权利要求书为准，凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。