CN103115834B - 摩擦信号采集系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种摩擦信号采集系统，涉及摩擦信号采集技术领域。该系统有一外桌体，外桌体中套装一与其不接触的内桌体，在外桌体的桌面两侧分别安装一滑轮机构，在外桌体的底部安装一电机安装梁，电机安装梁上对应安装有两个滑轮机构和一个直线电机，内桌体上安装有一用于检测摩擦力和摩擦振动的检测装置，检测装置上设有下摩擦试样，下摩擦试样上设有上摩擦装置，上摩擦装置上设有门形砝码；上摩擦装置上设有牵引绳，牵引绳穿过滑轮机构与直线电机连接，所述的上摩擦装置相对下摩擦试样的往复运动由直线电机通过牵引绳实现；所述的检测装置将其检测到的信号输送至处理器。优点：实验装置结构简单，精度高，便于操作。

Description

摩擦信号采集系统

技术领域

本发明涉及摩擦信号采集技术领域，具体是一种摩擦信号采集系统。

背景技术

机械摩擦副在相对摩擦运动过程中产生的摩擦力、摩擦振动和摩擦噪声等信号包含着能够反映接触表面摩擦磨损状态、机理和行为的信息，通过对摩擦信号的采集和分析可进行摩擦表面在摩擦磨损过程中的摩擦学行为规律研究。这就要求所采集到的摩擦信号有尽量高的信噪比。然而，常用的摩擦信号采集过程通常是在不同形式的摩擦磨损试验机上完成的，由于摩擦磨损试验机的主要用途是对材料的磨损试验，采集摩擦信号并不是其主要功能，如用试验机进行摩擦力、摩擦振动和摩擦噪声信号的采集，所采集到的摩擦信号将受到设备本身的电机、传动机构等产生的振动和噪声的影响，使得信号的真实性存在问题。即便事后对信号进行滤噪处理，也很难得到真实的摩擦信号。因此，研发一种专门用于采集摩擦信号的试验设备，对摩擦磨损的机理和行为规律研究具有十分重要的意义。

发明内容

为了解决摩擦磨损过程中摩擦信号采集的难题，本发明提供一种摩擦信号采集系统，能够在摩擦磨损过程中真实地测量摩擦力和摩擦振动，使采集得到的信号不含因机械传动所产生的振动的影响。

本发明是如下技术方案实现的：一种摩擦信号采集系统，包括一外桌体，外桌体中套装一与其不接触的内桌体，在外桌体的桌面两侧分别安装一滑轮机构，在外桌体的中部安装一电机安装梁，电机安装梁两端安装有两个滑轮机构，中间安装有一个直线电机，内桌体上安装一用于检测摩擦力和摩擦振动的检测装置，检测装置上设有下摩擦试样，下摩擦试样上设有上摩擦装置，上摩擦装置上设有门形砝码；上摩擦装置上设有牵引绳，牵引绳穿过滑轮机构与直线电机连接，所述的上摩擦装置相对下摩擦试样的往复运动由直线电机通过牵引绳实现；所述的检测装置将其检测到的信号输送至处理器；在外桌体的桌面上安装一声级计，声级计将其采集到的信号输送至处理器。

本发明的有益效果是：能够在摩擦磨损过程中真实地测量摩擦力和摩擦振动，使采集得到的信号不含因机械传动所产生的振动的影响；实验装置结构简单，精度高，便于操作。

附图说明

下面结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

图1是本发明的结构示意图；

图2是上摩擦装置结构示意图；

图3是图2的俯视图；

图4是门形砝码结构示意图；

图5是检测装置的一种结构示意图；

图6是检测装置的另一种结构示意图；

图7是检测装置的第三种结构示意图。

图中：1、内桌体；2、电机安装梁；3、外桌体；4、牵引绳；5、滑轮机构；6、检测装置；61、三轴力传感器；62、小车；63、压力传感器；64、拉压传感器；7、下摩擦试样；8、加速度传感器；9、上摩擦装置；91、销；92、销夹具；93、滚花螺钉；94、紧定螺钉；10、门形砝码；101、砝码横梁；102、砝码；11、直线电机；12、声级计。

具体实施方式

如图1-所示一种摩擦信号采集系统，包括一外桌体3，外桌体3中套装一与其不接触的内桌体1，在外桌体3的桌面两侧分别安装一滑轮机构5，在外桌体3的底部安装一电机安装梁2，电机安装梁2上对应安装有两个滑轮机构5和一个直线电机11，内桌体1上安装一用于检测摩擦力和摩擦振动的检测装置6，检测装置6上设有下摩擦试样7，下摩擦试样7上设有上摩擦装置9，上摩擦装置9上设有门形砝码10；门形砝码10上设有牵引绳4，牵引绳4穿过滑轮机构5与直线电机11连接，所述的上摩擦装置相对下摩擦试样7的往复运动由直线电机11通过牵引绳4实现；所述的检测装置6将其检测到的信号输送至处理器。

在外桌体3的桌面上安装一声级计12，声级计12将其采集到的信号输送至处理器。通过声级计12对摩擦噪声的采集。

如图2～图4所示，上摩擦装置9包括销91、销夹具92、两个滚花螺钉93和紧定螺钉94；销夹具92通过紧定螺钉94夹住销91两个滚花螺钉93分别安装在销夹具92上，每个滚花螺钉93上连接一牵引绳，牵引绳的另一端与直线电机10连接；所述的门形砝码10包括砝码横梁101和两个砝码102；砝码横梁101通过内六角螺钉安装在两个砝码94上；销91穿过砝码横梁101与下摩擦试样7接触。

通过砝码横梁93和两个砝码94构成门形砝码作为配重的设计，降低了整个加载机构的重心，保证了销及其销夹具在往复运动过程中的平稳性，同时门形砝码的设计也使得加速度传感器能够直接和销接触，使得垂直胶接在销上的加速度传感器可以准确真实的反映在往复摩擦过程中下摩擦试样和销所产生的微小振动。此外，通过改变门形砝码的配重可以实现载荷的可调化。

利用设在销夹具中的滚花螺钉实现对牵引绳的固定，通过调节滚花螺钉可以对牵引绳施加张紧力，保证牵引绳处于张紧状态，同时减少了张紧机构的设计，使得结构简单化。

利用牵引绳的作用实现销及其销夹具在下摩擦试样上的往复摩擦运动，避免了机械传动产生的振动和噪声对采集摩擦信号的影响，降低机构本身如电机振动和噪声的传递，减少了对摩擦副的影响，保证了摩擦信号采集的真实性和可靠性。

通过采用直线电机，避免了转动形式到直线形式的转换，简化结构，减少振动对摩擦副的影响；同时直线电机振动和噪声小，精度高，利用程序控制直线电机可以实现销及销夹具按照设定的速度作往复直线运动，利用直线电机中磁栅的作用实现销及销夹具按照设定的行程做往复直线运动。

如图5所示，检测装置6包括一安装在内桌体1桌面上的三轴力传感器61和一安装在销上的加速度传感器8。利用三轴力传感器的平面结构，实现下摩擦试样的固定，简化结构，同时可以准确真实的测量在摩擦过程中摩擦力产生的微小变形量。

如图6所示，检测装置6包括一用于安装下摩擦试样7的小车62、安装在内桌体1上的两个压力传感器63以及安装在销上的加速度传感器8；小车的两端与压力传感器63接触。在下摩擦试样与销试样的相对运动过程中分别与对应的压力传感器相作用。在内桌体1上安装有传感器座，压力传感器63固定在传感器座上。

如图7所示，所述的检测装置包括一用于安装下摩擦试样7的小车62、安装在内桌体1上的拉压传感器64以及安装在销上的加速度传感器8；小车与拉压传感器连接。在内桌体1上安装有传感器座，拉压传感器64固定在传感器座上。

工作过程：门形砝码10设在销及其销夹具上，对销91施加法向载荷，牵引绳4通过滑轮机构5改变运动的方向牵引销及其销夹具做往复运动，通过程序设定的直线电机11经滑轮机构5驱动牵引绳4的运动，完成下摩擦试样7和销91的往复摩擦运动；通过检测装置6实现摩擦力和摩擦振动的检测，通过声级计12实现摩擦噪声的检测。

Claims (5)

1.一种摩擦信号采集系统，其特征在于：包括一外桌体（3），外桌体（3）中套装一与其不接触的内桌体（1），在外桌体（3）的桌面两侧分别安装一滑轮机构（5），在外桌体（3）的中部安装一电机安装梁（2），电机安装梁（2）两端安装有两个滑轮机构（5），中间安装有一个直线电机（11），内桌体（1）上安装一用于检测摩擦力和摩擦振动的检测装置（6），检测装置（6）上设有下摩擦试样（7），下摩擦试样（7）上设有上摩擦装置（9），上摩擦装置（9）上设有门形砝码（10）；上摩擦装置（9）上设有牵引绳（4），牵引绳（4）穿过滑轮机构（5）与直线电机（11）连接，所述的上摩擦装置（9）相对下摩擦试样（7）的往复运动由直线电机（11）通过牵引绳（4）实现；所述的检测装置（6）将其检测到的信号输送至处理器；在外桌体（3）的桌面上安装一声级计（12），声级计（12）将其采集到的信号输送至处理器。

2.根据权利要求1所述的摩擦信号采集系统，其特征在于：所述的上摩擦装置（9）包括销（91）、销夹具（92）、两个滚花螺钉（93）和紧定螺钉（94）；销夹具（92）通过紧定螺钉（94）夹住销（91），两个滚花螺钉（93）分别安装在销夹具（92）上，每个滚花螺钉（93）上连接一牵引绳，牵引绳的另一端与直线电机（11）连接；所述的门形砝码（10）包括砝码横梁（101）和两个砝码（102）；砝码横梁（101）通过内六角螺钉安装在两个砝码（94）上；销（91）穿过砝码横梁（101）与下摩擦试样（7）接触。

3.根据权利要求2所述的摩擦信号采集系统，其特征在于：所述的检测装置（6）包括一安装在内桌体（1）桌面上的三轴力传感器（61）和一安装在销上的加速度传感器（8）。

4.根据权利要求2所述的摩擦信号采集系统，其特征在于：所述的检测装置（6）包括一用于安装下摩擦试样（7）的小车（62）、安装在内桌体（1）上的两个压力传感器（63）以及安装在销上的加速度传感器（8）；小车的两端与压力传感器（63）接触。

5.根据权利要求2所述的摩擦信号采集系统，其特征在于：所述的检测装置包括一用于安装下摩擦试样（7）的小车（62）、安装在内桌体（1）上的拉压传感器（64）以及安装在销上的加速度传感器（8）；小车与拉压传感器连接。