CN101832901A - 一种接触式摩擦界面粘滑特性在线检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及摩擦界面粘滑特性研究领域，公开了一种接触式摩擦界面粘滑特性在线检测装置。它包括实验台(1)，设置在实验台(1)上的一维电动位移台(8)、第一三维手动位移台(2)、第二三维手动位移台(7)，所述第一三维手动位移台(2)、第二三维手动位移台(7)分别位于一维电动位移台(8)两侧；所述一维电动位移台(8)上固定有夹持摩擦基体(10)的基体夹具(9)；所述第一三维手动位移台(2)上固定有夹持摩擦滑块(11)的加载机构(4)；所述第二三维手动位移台(7)上固定有卡具(6)，卡具(6)上设置有测量摩擦滑块(11)位移的触针式位移传感器(5)。

Description

一种接触式摩擦界面粘滑特性在线检测装置

技术领域

本发明涉及摩擦界面粘滑特性研究领域，具体地说，涉及一种接触式摩擦界面粘滑特性在线检测装置。

背景技术

精密定位技术广泛用于航天、微机电系统、计量科学、光学与光电子工程、精密工程、生物工程等领域。尤其，随着工业领域如超精密加工、超精密测量和机器人系统对定位精度的要求不断提高，精密定位技术的研究变得更加重要。在定位过程中，由于定位台和导轨的摩擦表面存在粘滑力，运动就会呈现不连续的stick-slip运动，即爬行现象，而这种现象严重影响精密定位中的定位精度。因此，定位台与导轨的摩擦是影响精密定位设备精度的关键。

发明内容

本发明的目的在于提出一种接触式摩擦界面粘滑特性在线检测装置，它能够检测不同的接触表面在滑动摩擦中由于表面粘滑特性而出现的stick-slip现象和相关表征参数。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现。

一种摩擦界面粘滑特性在线检测装置，其特征在于，包括实验台，设置在实验台上的一维电动位移台、第一三维手动位移台、第二三维手动位移台，所述第一三维手动位移台、第二三维手动位移台分别位于一维电动位移台两侧；所述一维电动位移台上固定有夹持摩擦基体的基体夹具；所述第一三维手动位移台上固定有夹持摩擦滑块的加载机构；所述第二三维手动位移台上固定有卡具，卡具上设置有测量摩擦滑块位移的触针式位移传感器。

本发明的进一步改进和特点在于：所述加载机构包括保护套，一端固定在保护套内的摩擦测量传感器，摩擦测量传感器的另一端固定有夹持摩擦滑块的滑块夹具；所述摩擦测量传感器包含中间连接块，与保护套固定的左连接块，与滑块夹具固定的右连接块，左连接块、中间连接块、右连接块之间依次设置有第一金属片梁、第二金属片梁，对应第一金属片梁、第二金属片梁表面贴附有第一应变片和第二应变片，并且两个金属片梁中，一个水平放置，一个垂直放置。

本发明中，一维电动位移台上固定有夹持摩擦基体的基体夹具，第一三维手动位移台上固定有夹持摩擦滑块的加载机构，第二三维手动位移台上固定有卡具，卡具上设置有测量摩擦滑块位移的触针式位移传感器；第一三维手动位移台手轮可以带动摩擦滑块夹持加载机构相下移动使摩擦滑块和摩擦基体接触，电动位移台带动摩擦基体和摩擦滑块滑动接触，触针式位移传感器测量摩擦滑块的位移；此外，加载机构中设置摩擦测量传感器，摩擦测量传感器一端固定在保护套上，另一端固定有夹持摩擦滑块的滑块夹具，能够同时在线测试摩擦滑块和摩擦基体的摩擦系数以及摩擦滑块的位移变化情况，详细表征stick-slip运动现象，为摩擦界面粘滑特性研究奠定基础。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

图1本发明的一种摩擦界面粘滑特性检测装置的总体结构示意图；图2为一维电动位移台的结构示意图；图3为第二三维手动位移台的结构示意图；图4为加载摩擦滑块的第一三维手动位移台的结构示意图；图5为加载机构的爆炸示意图；图中：1、实验台；2、第一三维手动位移台；3、支架；4、加载机构；401、保护套；402、摩擦测量传感器；402-1、左连接块；402-2、中间连接块；402-3、右连接块；402-4、第一金属片梁；402-5、第二金属片梁；402-6、第一应变片；402-7、第二应变片；403、滑块夹具；5、触针式位移传感器；501、伸出杆；502、测量针头；6、卡具；7、第二三维手动位移台；8、一维电动位移台；9、基体夹具；10、摩擦基体；11、摩擦滑块。

具体实施方式

参照图1，为本发明的一种摩擦界面粘滑特性在线检测装置，主要包括实验台1，设置在实验台1上的一维电动位移台8、第一三维手动位移台2、第二三维手动位移台7，第一三维手动位移台2、第二三维手动位移台7分别位于一维电动位移台8的左右两侧。

结合图2，一维电动位移台8由基座、设置在基座上的轨道、沿轨道滑动的位移台、设置在基座一端的步进电机、以及连接步进电机和位移台的丝杠组成，步进电机可以通过丝杠带动位移台前后运动。位移台上设置基体夹具9，用于夹持摩擦基体10。

结合图3，第二三维手动位移台7上固定有卡具6，卡具6上卡装触针式位移传感器5。触针式位移传感器5的伸出杆501前端有测量针头502，测量针头502可以在伸出杆501内自由收缩。使用时，转动第二三维手动位移台7手轮使测量针头502与摩擦滑块11相接触，摩擦滑块11的位移由触针式位移传感器5测量。

结合图4、5，第一三维手动位移台2通过其上的支架3固定加载机构4。加载机构4包括保护套401，一端固定在保护套401内的摩擦测量传感器402，摩擦测量传感器402的另一端固定有夹持摩擦滑块11的滑块夹具403。

摩擦测量传感器(402)主要由中间连接块402-2，与保护套401固定的左连接块402-1，与滑块夹具403固定的右连接块402-3，以及左连接块402-1、中间连接块402-2、右连接块402-3之间依次设置有第一金属片梁402-4、第二金属片梁402-5组成，对应第一金属片梁402-4、第二金属片梁402-5表面贴附有第一应变片402-6和第二应变片402-7。两个金属片梁中，第一金属片梁402-4为水平放置的单片梁，用于测量摩擦滑块和摩擦基体之间的正压力，第二金属片梁402-5为垂直放置的双片梁，用于测量摩擦滑块和摩擦基体之间的摩擦力。两个金属片梁在左连接块402-1、中间连接块402-2、右连接块402-3之间的位置可以互换。

夹持摩擦滑块11的加载机构4固定在第一三维手动位移台2上，当旋转第一三维手动位移台2手柄带动加载机构4下移使摩擦滑块11和摩擦基体10接触时，摩擦测量传感器402中的第一金属片梁402-4上的第一应变片402-6测量获取接触正压力。当摩擦基体10滑动时，由于摩擦和粘滑作用，摩擦滑块11将在摩擦基体10运动方向出现stick-slip运动，摩擦测量传感器4的第二金属片梁402-5上的第二应变片402-7测量获取摩擦力，摩擦滑块11的位移信号由触针式位移传感器5测量获取。

采用上述摩擦界面粘滑特性在线检测装置的实验过程说明如下：(1)实验前准备工作：将实验台搭建好，一维电动位移台经控制器和计算机相连，设置好步进电机的参数(速度，距离)。摩擦测量传感器和触针式位移传感器经信号采集板连到计算机上，设置好采样频率。

(2)实验过程：先开始采样后，再转动第一三维手动位移台手轮，使加载机构缓慢下移至摩擦滑块和摩擦基体接触，再继续下移至摩擦滑块和摩擦基体之间加载有一定的载荷，载荷大小可由摩擦测量传感器上的第一应变片获得经信号采集板显示到计算机上。然后，旋转第二三维手动位移台的手轮使触针式位移传感器的测量针头和摩擦滑块接触并有一定的收缩。此时，启动一维动电动位移台带动基体和滑块滑动接触。

(3)重复测试：当一维电动位移台走满一个行程后停止，此时转动第二三维手动位移台手轮使触针式位移传感器的测量针头和摩擦滑块分离，卸载摩擦滑块和摩擦基体之间的载荷，退回一维电动位移台到初始位置。然后，继续实验过程(2)重复测量。

Claims (2)

1.一种摩擦界面粘滑特性在线检测装置，其特征在于，包括实验台(1)，设置在实验台(1)上的一维电动位移台(8)、第一三维手动位移台(2)、第二三维手动位移台(7)，所述第一三维手动位移台(2)、第二三维手动位移台(7)分别位于一维电动位移台(8)两侧；

所述一维电动位移台(8)上固定有夹持摩擦基体(10)的基体夹具(9)；所述第一三维手动位移台(2)上固定有夹持摩擦滑块(11)的加载机构(4)；所述第二三维手动位移台(7)上固定有卡具(6)，卡具(6)上设置有测量摩擦滑块(11)位移的触针式位移传感器(5)。

2.根据权利要求1所述的摩擦界面粘滑特性在线检测装置，其特征在于，所述加载机构(4)包括保护套(401)，一端固定在保护套(401)内的摩擦测量传感器(402)，摩擦测量传感器(402)的另一端固定有夹持摩擦滑块(11)的滑块夹具(403)；

所述摩擦测量传感器(402)包含中间连接块(402-2)，与保护套(401)固定的左连接块(402-1)，与滑块夹具(403)固定的右连接块(402-3)，左连接块(402-1)、中间连接块(402-2)、右连接块(402-3)之间依次设置有第一金属片梁(402-4)、第二金属片梁(402-5)，对应第一金属片梁(402-4)、第二金属片梁(402-5)表面贴附有第一应变片(402-6)和第二应变片(402-7)，并且两个金属片梁中，一个水平放置，一个垂直放置。

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