CN107607468A - 一种材料摩擦噪声测试装置及测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种材料摩擦噪声测试装置及测试方法，测试装置包括支撑组件、固定在支撑组件上的固定摩擦件、设在固定摩擦件上可相对固定摩擦件做直线运动的运动摩擦件、向运动摩擦件施加载荷以改变运动摩擦件与固定摩擦件间的摩擦力的载荷施加装置、驱动运动摩擦件相对固定摩擦件做直线运动的驱动机构、用于采集运动摩擦件相对固定摩擦件做直线运动时所产生的摩擦噪声和振动信号的麦克风和传感器，麦克风和传感器相对运动摩擦件固定设置。该测试装置结构简单，成本低，可得到不同摩擦力和不同运动速度下的材料摩擦噪声及振动信号，从而为进一步研究摩擦噪声产生机理、控制并降低材料摩擦而产生的振动噪声提供基础。
Description
技术领域
本发明涉及机械工程中的摩擦噪声技术领域，具体涉及一种材料摩擦噪声测试装置及测试方法。
背景技术
当今社会，经济快速发展的同时，噪声、空气、水污染变得越来越严重，给人们的生活带来了严重危害。由于噪声是一种没有污染物的物理污染，不会积累，因此对人们造成的危害往往容易被忽视。摩擦发出声音在自然界是非常普遍的现象，尤其在机加工和车辆运行过程中摩擦接触部位产生的摩擦噪声最为严重。
摩擦噪声是由摩擦产生的一种频率和声压级都不规则变化的声音，通常频率分为200-500Hz的低声压级噪声和频率在1kHz以上的高声压级噪声。摩擦引起的振动噪声是很复杂的一个自然现象，其声压级大小与摩擦部件的刚度、摩擦副的材料性能、接触面情况和环境等因素均有关。目前大部分研究都是从动力学角度分析系统不稳定性与噪声的关系。实际应用中，人们往往关注最多的是摩擦部件的磨损、使用寿命等，对此开展了大量的试验，而忽视了摩擦噪声。在材料样品加工完成后、装配之前进行材料样品的摩擦噪声试验，分析不同材料摩擦时的噪声特性，对后期装配后控制摩擦部件间的摩擦噪声有重要的意义。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中的问题，提供一种材料摩擦噪声测试装置，以便于在材料样品研发阶段对材料的声学摩擦特性进行测试分析，可有效避免后期材料样品装配后产生的摩擦噪声问题。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种材料摩擦噪声测试装置，包括支撑组件、固定设置在所述支撑组件上的固定摩擦件、设置在所述固定摩擦件上并能够相对所述固定摩擦件做直线运动的运动摩擦件、用于向所述运动摩擦件施加载荷从而改变所述运动摩擦件与所述固定摩擦件之间的摩擦力的载荷施加装置、用于驱动所述运动摩擦件相对所述固定摩擦件做直线运动的驱动机构、用于采集所述运动摩擦件相对所述固定摩擦件做直线运动时所产生的摩擦噪声的麦克风和用于采集所述运动摩擦件相对所述固定摩擦件做直线运动时所产生的振动信号的传感器，所述麦克风和所述传感器相对所述运动摩擦件固定设置。
优选地，所述驱动机构包括设置在所述支架上的电机和由所述电机驱动的直线导轨滚珠丝杠机构，所述直线导轨滚珠丝杠机构包括固定设置在所述支撑组件上的第一直线导轨和能够沿所述第一直线导轨的长度延伸方向滑动地设置在所述第一直线导轨上的第一滑块，所述驱动机构还包括一端部固定设置在所述第一滑块上的连接板，所述连接板的另一端部与所述运动摩擦件相固定连接。
进一步地，所述麦克风和所述传感器均固定设置在所述连接板上，所述麦克风靠近所述连接板的另一端部，且所述麦克风的听筒朝向所述运动摩擦件。
进一步地，所述运动摩擦件与所述连接板的另一端部通过胶粘相固定连接。
进一步地，所述测试装置还包括在所述运动摩擦件相对所述固定摩擦件做直线运动时提供导向的导向机构。
更进一步地，所述导向机构包括分别设置在所述连接板的两侧的第二直线导轨、能够沿所述第二直线导轨的长度延伸方向滑动地设置在所述第二直线导轨上的第二滑块，所述第二直线导轨固定设置在所述支撑组件上，所述第二直线导轨与所述第一直线导轨相平行设置，所述连接板的一端部与所述第二滑块相固定连接。
优选地，所述载荷施加装置为固定设置在所述运动摩擦件上的质量块，所述质量块有多种重量规格。
进一步地，所述质量块与所述运动摩擦件通过胶粘相固定连接。
优选地，所述传感器为三向加速度传感器。
本发明还提供一种材料摩擦噪声测试方法，采用如上述任一项所述的测试装置进行测试，所述测试方法为：
（1）通过所述载荷施加装置在所述运动摩擦件上施加载荷；
（2）通过所述驱动机构使所述运动摩擦件相对所述固定摩擦件做直线运动；
（3）通过所述麦克风及所述传感器获得所述运动摩擦件相对所述固定摩擦件做直线运动过程中的摩擦噪声及振动信号；
（4）改变测试参数，并通过所述麦克风及所述传感器获得对应参数下的所述运动摩擦件相对所述固定摩擦件做直线运动过程中的摩擦噪声及振动信号。
由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：本发明的材料摩擦噪声测试装置结构简单，成本低，可得到不同摩擦力和不同运动速度下的材料摩擦噪声及振动信号，从而为进一步研究摩擦噪声产生机理、控制并降低材料摩擦而产生的振动噪声提供基础。
附图说明
附图1为本发明的材料摩擦噪声测试装置的立体图；
附图2为本发明的材料摩擦噪声测试装置的俯视图。
其中：1、支撑组件；11、支架；12、脚杯；13、第一固定座；14、第二固定座；2、固定摩擦件；3、运动摩擦件；4、质量块；5、驱动机构；51、电机；52、直线导轨滚珠丝杠机构；53、连接板；6、麦克风；7、传感器；81、第二直线导轨；82、第二滑块。
具体实施方式
下面结合附图来对本发明的技术方案作进一步的阐述。
如图1和图2所示，本发明的材料摩擦噪声测试装置包括支撑组件1、固定摩擦件2、运动摩擦件3、载荷施加装置、驱动机构5、麦克风6和传感器7。
支撑组件1包括支架11和脚杯12，支架11由40*40*T1.5mm的铝型材搭建而成，在支架11的底部的四个角落位置各设置一个脚杯12，脚杯12支撑于地面。
支架11上固定设有第一固定座13，固定摩擦件2固定设置在第一固定座13上，运动摩擦件3设置在固定摩擦件2上，且运动摩擦件3能够相对固定摩擦件2做直线运动，当运动摩擦件3相对固定摩擦件2做直线运动时，在二者的接触面之间产生摩擦，载荷施加装置用于向运动摩擦件3施加载荷，当载荷施加装置在运动摩擦件3上施加不同载荷时，运动摩擦件3相对固定摩擦件2做直线运动时产生的摩擦力的大小不同。
本实施例中，载荷施加装置采用质量块4，运动摩擦件3位于固定摩擦件2的上表面上，质量块4固定设置在运动摩擦件3的上表面上，质量块4的形状及尺寸与运动摩擦件3相匹配。质量块4有多种重量规格形式，从而实现向运动摩擦件3施加不同大小的载荷。而且质量块4的成本低，加载范围广，灵活性强。
当运动摩擦件3的厚度相对较小时，优选质量块4通过胶粘固定在运动摩擦件3的上表面上，当需要更换不同重量规格的质量块4时，使质量块4与运动摩擦件3分离即可。
驱动机构5用于驱动运动摩擦件3相对固定摩擦件2做直线运动。驱动机构5包括固定设置在支架11上的第二固定座14、固定设置在第二固定座14上的电机51和直线导轨滚滚珠丝杠机构52，本实施例中，电机51采用步进电机，直线导轨滚珠丝杠机构52由该步进电机驱动动作，直线导轨滚滚珠丝杠机构52包括固定设置在第二固定座14上的第一直线导轨和能够沿第一直线导轨的长度延伸方向滑动地设置在第一直线导轨上的第一滑块，驱动机构5还包括连接板53，连接板53的一端部固定连接在第一滑块上，连接板53的另一端部与运动摩擦件3相固定连接，当运动摩擦件3的厚度相对较小时，优选连接板53通过胶粘与运动摩擦件相固定连接。这样，当步进电机动作时，驱动直线导轨滚珠丝杠机构52动作，使第一滑块沿第一直线导轨滑动，第一滑块滑动时通过连接板53带动运动摩擦件3相对固定摩擦件2做直线运动，在运动摩擦件3与固定摩擦件2之间即产生摩擦。调节步进电机的转速可改变运动摩擦件3的运动速度，从而使运动摩擦件3与固定摩擦件2之间的摩擦的程度不同，通过步进电机还可实现运动摩擦件3的往复直线运动。
该材料摩擦噪声测试装置还包括在运动摩擦件3相对固定摩擦件2做直线运动时提供导向的导向机构，导向机构包括第二直线导轨81和能够沿第二直线导轨的长度延伸方向滑动地设置在第二直线导轨上的第二滑块82，第二直线导轨81固定设置在第一固定座13上，第二直线导轨81与第一直线导轨沿同一直线方向延伸，连接板53的另一端部固定连接在第二滑块82上。本实施例中，第二直线导轨81分别设置在连接板53的两侧，优选连接板53两侧的第二直线导轨81对称设置，对应的，第二滑块82也分别设置在两侧的第二直线导轨81上。
麦克风6和传感器7均相对运动摩擦件3固定设置，二者能够随同运动摩擦件3一起运动。本实施例中，麦克风6和传感器7均固定设置在连接板53上。当运动摩擦件3相对固定摩擦件2做直线运动时，通过麦克风6同步获得整个运动过程中的摩擦噪声，通过传感器7同步获得整个运动过程的振动信号。为提高噪声测试精度，麦克风6在连接板53上位于靠近连接板53的另一端部的位置，且麦克风6的听筒朝向运动摩擦件3。本实施例中，传感器7采用三向加速度传感器。
采用该材料摩擦噪声测试装置进行噪声测试的测试方法为：
（1）通过载荷施加装置在运动摩擦件3上施加一载荷，本实施中，具体为在运动摩擦件3上粘接某一重量规格的质量块4；
（2）驱动机构5动作，即电机51以某一转速转动，驱动运动摩擦件3相对固定摩擦件2以某一速度做直线运动；
（3）在运动摩擦件3相对固定摩擦件2运动的过程中通过麦克风6同步获得整个运动过程中的摩擦噪声，通过传感器7同步获得整个运动过程的振动信号；
（4）改变测试参数，通过麦克风6同步获得对应参数下的整个运动过程中的摩擦噪声，通过传感器7同步获得对应参数下的整个运动过程的振动信号。
该材料摩擦噪声测试装置具有多种测试参数，主要参数包括固定摩擦件2和运动摩擦件3的材料、质量块4的重量规格、电机51的转速，上述各参数可做单一变化，也可组合变化几个参数。
通过步骤（3）和步骤（4）的结果可分析摩擦噪声与接触面、摩擦力、摩擦速度等的相关性及影响规律，以进一步研究材料的摩擦噪声特性，给材料供应商提供降低材料摩擦噪声及振动的选型依据。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种材料摩擦噪声测试装置，其特征在于：包括支撑组件、固定设置在所述支撑组件上的固定摩擦件、设置在所述固定摩擦件上并能够相对所述固定摩擦件做直线运动的运动摩擦件、用于向所述运动摩擦件施加载荷从而改变所述运动摩擦件与所述固定摩擦件之间的摩擦力的载荷施加装置、用于驱动所述运动摩擦件相对所述固定摩擦件做直线运动的驱动机构、用于采集所述运动摩擦件相对所述固定摩擦件做直线运动时所产生的摩擦噪声的麦克风和用于采集所述运动摩擦件相对所述固定摩擦件做直线运动时所产生的振动信号的传感器，所述麦克风和所述传感器相对所述运动摩擦件固定设置。
2.根据权利要求1所述的材料摩擦噪声测试装置，其特征在于：所述驱动机构包括设置在所述支架上的电机和由所述电机驱动的直线导轨滚珠丝杠机构，所述直线导轨滚珠丝杠机构包括固定设置在所述支撑组件上的第一直线导轨和能够沿所述第一直线导轨的长度延伸方向滑动地设置在所述第一直线导轨上的第一滑块，所述驱动机构还包括一端部固定设置在所述第一滑块上的连接板，所述连接板的另一端部与所述运动摩擦件相固定连接。
3.根据权利要求2所述的材料摩擦噪声测试装置，其特征在于：所述麦克风和所述传感器均固定设置在所述连接板上，所述麦克风靠近所述连接板的另一端部，且所述麦克风的听筒朝向所述运动摩擦件。
4.根据权利要求2所述的材料摩擦噪声测试装置，其特征在于：所述运动摩擦件与所述连接板的另一端部通过胶粘相固定连接。
5.根据权利要求2所述的材料摩擦噪声测试装置，其特征在于：所述测试装置还包括在所述运动摩擦件相对所述固定摩擦件做直线运动时提供导向的导向机构。
6.根据权利要求5所述的材料摩擦噪声测试装置，其特征在于：所述导向机构包括分别设置在所述连接板的两侧的第二直线导轨、能够沿所述第二直线导轨的长度延伸方向滑动地设置在所述第二直线导轨上的第二滑块，所述第二直线导轨固定设置在所述支撑组件上，所述第二直线导轨与所述第一直线导轨相平行设置，所述连接板的一端部与所述第二滑块相固定连接。
7.根据权利要求1所述的材料摩擦噪声测试装置，其特征在于：所述载荷施加装置为固定设置在所述运动摩擦件上的质量块，所述质量块有多种重量规格。
8.根据权利要求7所述的材料摩擦噪声测试装置，其特征在于：所述质量块与所述运动摩擦件通过胶粘相固定连接。
9.根据权利要求1所述的材料摩擦噪声测试装置，其特征在于：所述传感器为三向加速度传感器。
10.一种材料摩擦噪声测试方法，其特征在于：采用如权利要求1~9中任一项所述的测试装置进行测试，所述测试方法为：
（1）通过所述载荷施加装置在所述运动摩擦件上施加载荷；
（2）通过所述驱动机构使所述运动摩擦件相对所述固定摩擦件做直线运动；
（3）通过所述麦克风及所述传感器获得所述运动摩擦件相对所述固定摩擦件做直线运动过程中的摩擦噪声及振动信号；
（4）改变测试参数，并通过所述麦克风及所述传感器再次获得对应参数下的所述运动摩擦件相对所述固定摩擦件做直线运动过程中的摩擦噪声及振动信号。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20180119 |