1.一种实时动态观测摩擦界面的端面扭动摩擦磨损试验机,其特征在于:试验机包括压力加载装置、回转平台、摩擦界面观测装置和调节装置;
所述的压力加载装置包括设在底座(1)上的杠杆支架(2)、以杠杆支架为支点的杠杆(3)、设于杠杆支点一侧的砝码(4)及砝码盘(5)、连接于杠杆另一侧的固定块(8);
所述的回转平台包括步进电机(23)、联轴器(24)、蜗杆(25)和蜗轮(26)、安装于电机轴尾端的连架(27)和轴编码器(28),蜗杆(25)经联轴器(24)连接步进电机的输出轴;
所述的摩擦界面观测装置包括固定在自由角度支架(20)上的高速显微摄像头(9)和光源(10)、螺纹连接于固定块(8)上的上下竖直调节杆件(11),上下竖直调节杆件(11)上端依次安装有压力传感器(12)、扭矩传感器(13)、下夹具(14)和下销试样(15),所述光源(10)搭接在高速显微摄像头(9)的前端,所述下销试样(15)上方设有安装上透明盘试样(16)的上夹具(17),上夹具(17) 固定于回转平台上,回转平台螺纹连接于上撑板(19)上,上撑板(19)通过四根立柱(18) 固定在底座(1)上;
所述的调节装置包括用于左右调节的双头螺柱(7)、可前后调节杠杆支架(2)的底座切槽(22)以及保证杠杆水平放置的水平尺(6);
所述的杠杆(3)与杠杆支架(2)之间安装有减小摩擦,增加耐磨性的聚合物PTFE(21);
所述的双头螺柱(7)、底座切槽(22)、上下竖直调节杆件(11)可对应地进行下销试样(15)的左右、前后、上下调整,实现对心位置的调节;
所述的双头螺柱(7)可左右调节杠杆(3),使下销试样(15)至偏心位置,开展旋转滑动摩擦磨损试验;
所述的回转平台内孔径为Φ90mm,固定在自由角度支架(20)上的高速显微摄像头(9)安装空间大,且可通过内孔以微小视距观测摩擦界面。
2.一种如权利要求1所述试验机的实时动态观测的端面扭动摩擦磨损试验方法,其特征在于包括以下步骤:
a.将上透明盘试样(16)和下销试样(15)分别螺丝紧固在上夹具(17)和下夹具(14)上,上夹具(17)与高精密回转平台螺纹固定,并安装好高速显微摄像头(9),使之正对摩擦界面,调节好视距,开通光源,摄像头对照亮的摩擦界面摄像;
b.调节双头螺柱(7)、底座切槽(22)、上下竖直调节杆件(11)使下销试样(15)的垂直中心线与高精密回转平台旋转轴重合对心,或使下销试样的垂直中心线与高精密回转平台旋转轴偏心半径R,进行旋转滑动摩擦磨损实验;通过压力传感器数据采集控制系统控制砝码的加载,并调节水平尺(6)使上透明盘试样和下销试样两端面水平紧密接触;
c.根据实验要求对紧密接触界面的下销试样(15)加减砝码达设定值载荷P,压力传感器(12)实时将不同压力的信号输出,经USB数据采集卡连接电脑显示压力值P,同时通过数据采集控制系统设置步进电机(23)的转速r和往复扭动次数n、往复扭动幅值θ;
d.启动步进电机(23)由联轴器(24)驱动蜗杆(25)转动,蜗轮(26)经250∶1的大减速比后旋转并带动固定在回转平台的上夹具(17),上透明盘试样(16)随之扭动,在上透明盘试样和下销试样的界面形成端面扭动摩擦磨损;
e.在上透明盘试样和下销试样发生端面扭动摩擦的同时,设在下夹具(14)下方的扭矩传感器(13)实时测出摩擦扭矩Tf,并送至USB数据采集卡,通过数据采集控制系统得出摩擦系数值f以及绘制在规定载荷和转速下的摩擦扭矩角位移曲线;高速显微摄像头实时动态观测透明材料摩擦界面的磨损形貌和磨屑在界面上的运动,并保存动画或图片,从而表征端面扭动摩擦的动力学和磨损特性。