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专利摘要

本发明公开了一种多功能振动接触试验机，包括机架、传动系统、旋转系统、试件安装与润滑系统、激振负载系统、测量与采集系统、显示与控制系统；机架包括平台机架和站立机架；传动系统为上下试件安装台提供一定的可移动范围；旋转系统为下试件提供高速旋转运动；试件安装与润滑系统为试件提供安装平台与润滑介质；激振负载系统为上下试件提供横向/垂向/双向振动激励/垂向独立负载；测量与采集系统检测与分析试验所需参数；显示与控制系统实时显示试验参数的变化及控制试验机；本发明所提供的试验机可以完成大范围变载、变频率、变转速、干态及润滑等多工况条件下多种接触形态试件的动态摩擦学特性研究。 ......

基本信息

专利类型:
发明专利
申请/专利号:
CN201910142150.9
申请日期:
2019-02-26
专利申请人:
西南交通大学 ; 成都宝利根自动化技术有限公司
分类号:
G01M7/06 ; G01M7/02
发明/设计人:
张允，王茜，任超，王强，王战江
权利要求: 1.一种多功能振动接触试验机，包括机体、传动系统、旋转系统、试件安装与润滑系统、激振负载系统、测量与采集系统、显示与控制系统，其特征在于：所述机体包括平台机架(21)、站立机架(36)和调整脚垫(19)，站立机架(36)安装于平台机架(21)，调整脚垫(19)安装于平台机架(21)底部；所述传动系统包括第一直线导轨(20)、第一直线导轨滑块(18)、第一梯形丝杠、第一梯形丝杠固定座、第一伺服电机安装座(45)、第一伺服电机(44)、第一联轴器、第二直线导轨(35)、第二直线导轨滑块(46)、第二梯形丝杠(5)、第二梯形丝杠固定座(6)、第二伺服电机(33)、第二伺服电机安装座(34)、第二联轴器、横向运动支架(37)、第三直线导轨(38)、第三直线导轨滑块(43)、第三梯形丝杠(42)、第三梯形丝杠固定座(48)、第三伺服电机(40)、第三伺服电机安装座(39)、第三联轴器和垂向运动安装板(2)；第一直线导轨(20)安装于平台机架(21)，第一直线导轨滑块(18)安装于第一直线导轨(20)，第一梯形丝杠固定座安装于平台机架(21)中部，第一梯形丝杠安装于第一梯形丝杠固定座，第一伺服电机安装座(45)安装于平台机架(21)，第一伺服电机(44)安装于第一伺服电机安装座(45)，第一梯形丝杠和第一伺服电机(44)通过位于第一伺服电机安装座(46)里的第一联轴器连接；第二直线导轨(35)安装于站立机架(36)，第二直线导轨滑块(46)安装于第二直线导轨(35)，第二梯形丝杠(5)固定座安装于站立机架(36)，第二梯形丝杠(5)安装于第二梯形丝杠固定座(6)，第二伺服电机安装座(34)安装于站立机架(36)侧面，第二伺服电机(33)安装于第二伺服电机安装座(34)，第二梯形丝杠(5)和第二伺服电机(33)通过位于第二伺服电机安装座(34)里面的第二联轴器连接，横向运动支架(37)安装于第二直线导轨滑块(46)和第二梯形丝杠螺母；第三直线导轨(38)安装于横向运动支架(37)，第三直线导轨滑块(43)安装于第三直线导轨(38)，第三梯形丝杠固定座安装于横向运动支架(37)，第三梯形丝杠(42)安装于第三梯形丝杠固定座(48)，第三伺服电机安装座(39)安装于横向运动支架(37)顶部，第三伺服电机(40)安装于第三伺服电机安装座(39)，第三梯形丝杠(42)和第三伺服电机(40)通过位于第三伺服电机安装座(39)里的第三联轴器连接，且第三梯形丝杠(42)的轴线与第二梯形丝杠(5)的轴线互相垂直，垂向运动安装板(2)安装于第三梯形丝杠螺母(47)和第三直线导轨滑块(43)；所述旋转系统包括电主轴安装板(22)、电主轴(23)、电主轴保护块(24)和电主轴冷却器；电主轴安装板(22)安装于第一梯形丝杠螺母和第一直线导轨滑块(18)，电主轴(23)法兰式安装于电主轴安装板(22)，电主轴保护块(24)安装于电主轴(23)的输出端，电主轴冷却器通过冷却油管与电主轴(23)连接；所述试件安装与润滑系统包括上试件安装台(26)、下试件安装台(49)、上试件安装台连接杆(29)、试件润滑箱体(25)、润滑箱进回油油管、润滑箱体调节螺杆(17)和用于润滑油供给和润滑油回收的油温控制器；上试件安装台(26)通过横向激振导向块(28)连接于上试件安装台连接杆(29)，下试件安装台(49)穿过电主轴保护块(24)并通过联轴器与电主轴(23)连接；试件润滑箱体(25)安装于电主轴保护块(24)，润滑箱进油油管连接于上试件安装台(26)的进油口，润滑箱回油油管连接于试件润滑箱体(25)底部的回油口，进油管和回油管均分别与油温控制器的出油口和回油口连接，润滑箱体调节螺杆(17)安装于电主轴(23)法兰并与试件润滑箱体(25)底部连接；所述激振负载系统包括第一激振器(41)、第二激振器(30)、柔性连接块安装板(1)、垂向测力传感器安装座(31)、横向激振导向块(28)、柔性连接块(32)、扭矩挡杆(27)、摩擦力传感器安装块(7)、横向加载减速机安装座(3)、横向加载减速机(9)、横向加载伺服电机(4)、横向加载偏心轮(11)、横向加载偏心轮压块(12)、横向加载直线导轨(13)、横向加载直线导轨滑块垫块(10)、横向加载直线导轨滑块(14)和横向加载传感器安装块(15)；第一激振器(41)垂向安装于垂向运动安装板(2)，第二激振器(30)横向安装于垂向运动安装板(2)侧面，并保证第一激振器(41)的轴线在垂直方向且与第二激振器(30)轴线互相垂直和同一平面上，第二激振器(30)的输出杆连接于上试件安装台(26)侧面；柔性连接块安装板(1)安装于垂向运动安装板(2)，垂向测力传感器安装座(31)安装于柔性连接块安装板(1)并卡住柔性连接块(32)，横向激振导向块(28)安装于上试件安装台(26)中部并与上试件安装台连接杆(29)下部连接，柔性连接块(32)与上试件安装台连接杆(29)上部连接，柔性连接块(32)通过螺纹和第一激振器(41)的输出杆连接，扭矩挡杆(27)安装于上试件安装台(26)，摩擦力传感器安装块(7)安装于垂向测力传感器安装座(31)；横向加载减速机安装座(3)安装于垂向运动安装板，横向加载减速机(9)安装于横向加载减速机安装座(3)，横向加载伺服电机(4)安装于横向加载减速机(9)，横向加载偏心轮(11)安装于横向加载减速机(9)的输出轴，横向加载偏心轮压块(12)安装于横向加载减速机(9)输出轴的末端，横向加载直线导轨滑块垫块(10)安装于横向加载减速机安装座(3)，横向加载直线导轨滑块(14)安装于横向加载直线导轨滑块垫块(10)，横向加载直线导轨(13)穿过横向加载直线导轨滑块(14)连接于横向加载偏心轮(11)，横向加载传感器安装块(15)安装于横向加载直线导轨(13)的末端，由此组成横向加载机构；所述测量与采集系统包括第一力传感器(8)、第二力传感器(16)、第三力传感器、加速度传感器、温度传感器、高速相机；所述第一力传感器、第二力传感器、第三力传感器分别为第一应变式力传感器、第二应变式力传感器和第三应变式力传感器；第一应变式力传感器安装于摩擦力传感器安装块(7)；第二应变式力传感器安装于横向加载传感器安装块(15)；第三应变式力传感器安装于垂向测力传感器安装座(31)；所述加速度传感器为三轴加速度传感器，安装于上试件安装台(26)；所述温度传感器为非接触式红外线温度传感器，其探头安装于试件接触区侧面且距离可调节；高速相机安装于上试件安装台(26)；所有传感器采集的信号输入信号分析仪及相关软件进行处理；所述显示与控制系统包括信号发生器、功率放大器、网络适配器、伺服运动机构控制模组，电主轴运动控制模组和工业计算机。2.根据权利要求1所述的一种多功能振动接触试验机，其特征在于：所述第一激振器(41)和第二激振器(30)为压电式激振器、电磁式激振器、惯性式激振器、电动式激振器、气动式激振器或液压式激振器。3.根据权利要求1所述的一种多功能振动接触试验机，其特征在于：上下试件包括上试件和下试件，通过所述第三伺服电机(40)和第三梯形丝杠(42)的配合使用而调整上下试件的相对位置，同时，所述第三伺服电机(40)和第三梯形丝杠(42)组成垂向独立加载机构并向上下试件施加垂向载荷。4.根据权利要求1所述的一种多功能振动接触试验机，其特征在于：由所述第三伺服电机(40)和第三梯形丝杠(42)组成的垂向加载机构和第一激振器(41)、第二激振器(30)互相独立且相互间隔。5.根据权利要求1所述的一种多功能振动接触试验机，其特征在于：通过所述上试件安装台连接杆(29)连接的柔性连接块(32)内部设置有球形铰接头和调心轴承，柔性连接块(32)在角度范围内沿任意方向倾斜，使得上下试件表面始终保持相对平行。6.根据权利要求1所述的一种多功能振动接触试验机，其特征在于：在上下试件接触时，上试件受到下试件旋转时产生的扭矩而发生微小转动，使得所述扭矩档杆(27)压住第一力传感器(8)。7.根据权利要求1所述的一种多功能振动接触试验机，其特征在于：上试件安装于上试件安装台(26)，下试件安装于下试件安装台(49)，当安装好上下试件后，试验机通过预设参数而自动对上下试件进行对中接触并加载至设定的垂向负载。8.根据权利要求1所述的一种多功能振动接触试验机，其特征在于：所述上试件安装台(26)还设置有高速相机，高速相机记录试验过程中摩擦界面的变化情况。9.根据权利要求1所述的一种多功能振动接触试验机，其特征在于：上下试件在试验过程中发生磨损后，第三伺服电机(40)将驱动第三梯形丝杠(42)转动，使上试件随上试件安装台(26)向下移动并始终保持上下试件接触。10.根据权利要求1所述的一种多功能振动接触试验机，其特征在于：通过将上试件和下试件更换为不同接触类型的零件，试验机进行球-平面、球-平面-沟槽、滚子-平面、平块-平面、滚子-平面-沟槽、球-锥面-沟槽、滚子-锥面-沟槽或圆柱-柱面接触形态的动态接触摩擦学试验。