CN108168689B - 一种线接触滚滑摩擦振动噪声试验台及试验分析方法 - Google Patents
一种线接触滚滑摩擦振动噪声试验台及试验分析方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108168689B CN108168689B CN201711254640.5A CN201711254640A CN108168689B CN 108168689 B CN108168689 B CN 108168689B CN 201711254640 A CN201711254640 A CN 201711254640A CN 108168689 B CN108168689 B CN 108168689B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- test specimen
- fixed
- mobile
- friction
- slot
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01H—MEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
- G01H17/00—Measuring mechanical vibrations or ultrasonic, sonic or infrasonic waves, not provided for in the preceding groups
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N19/00—Investigating materials by mechanical methods
- G01N19/02—Measuring coefficient of friction between materials
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)
Abstract
本发明提供了一种线接触滚滑摩擦振动噪声试验台及试验分析方法。可以真实的模拟线接触齿轮、车轨等机械部件中的摩擦形式，进行动态实时采集摩擦力矩、相对滑动速度、滚动速度以及噪声信号，方便的实现线接触摩擦振动噪声的研究，并能够变工况的进行试验；具有方便更换试验试件的安装结构，能够方便地进行拆装，使得试验台工作在不同工况下，实现对不同载荷、不同材料以及不同试件尺寸下滚滑摩擦噪声的研究；采用一个伺服电机驱动一个单输入双输出的分流齿轮箱，从而形成功率封闭的驱动形式，既减小试验台体积，也节省成本。
Description
技术领域
本发明属机械工程技术领域，具体涉及一种线接触滚滑摩擦振动噪声试验台及试验分析方法。
背景技术
界面摩擦引起的振动与噪声是一种非常复杂的物理现象，涉及多种学科的相关知识，包括摩擦学、接触力学、动力学以及声学等。因此，摩擦振动噪声与表面粗糙度、材料特性、系统的刚度以及环境条件等多种因素有关。已有的研究多采用动力学建模的方法来建立摩擦噪声的模型，而且目前试验研究较多的是点面接触时的滑动摩擦噪声，以及面面接触时的滑动摩擦噪声，而对于线接触形式的滚滑摩擦噪声研究较少，且仅限于建立理论数学模型的研究。相关的摩擦学研究表明，一方面理论模型对于界面特性考虑的较为粗糙，另一方面缺乏相关的试验研究，这主要是由于摩擦噪声试验涉及因素较多、测试精度高、对环境要求高等。
现有技术中，针对滑动摩擦振动噪声研究的接触形式多为点接触和面接触，如专利号为201210189588.0的专利“一种摩擦噪声的试验分析方法及其试验装置”和文献“王安宇等，表面粗糙度对摩擦尖叫噪声特性的影响[J].摩擦学学报，2014，34(4)：400-407”及文献“H.Ben et al.An experimental study on roughness noise of dry flat surfaces[J].wear,2010,268:335-345”所公开的试验台，能够分别完成点接触及面接触形式滑动摩擦噪声的测量与研究，但对于线接触形式的滚动滑动摩擦噪声，上述试验台均不能实现。申请号为201620261624.3的专利“一种摩擦噪声研究装置”公开了的一种用于测试摩擦噪声的消声或者隔声装置，用途类似于消声室，但并未提供具体产生摩擦噪声的试验装置。从已有专利和文献中可知，有关摩擦噪声的研究还缺乏线接触形式滚滑摩擦噪声研究用相关试验台，且存在试验台需消除背景噪声干扰的问题。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种可用于研究线接触滚滑摩擦振动噪声的试验台，该装置能够方便的实现线接触摩擦振动噪声的研究，并能够变工况的进行试验。
一种线接触滚滑摩擦振动噪声试验台，其特征在于：主要包括小方钢支架(65)、大方钢支架(70)、T型槽平台(32)、固定T型槽台(1)、移动T型槽台(16)、隔声罩(55)、固定加载台(56)、移动主轴(8)、第一同步带轮(21)、同步带(22)、第二同步带轮(23)、传动轴(25)、伺服电机(37)、分流齿轮箱(40)、扭矩传感器(44)、固定主轴(46)、传声器(72)；其中，小方钢支架(65)和大方钢支架(70)分别采用地脚螺栓固连在地面上主要起到支撑试验台的作用，小方钢支架(65)通过螺栓与固定T型槽台(1)和固定加载台(56)连接，大方钢支架(70)通过螺栓与T型槽平台(32)连接，固定T型槽台(1)、固定加载台(56)通过螺栓与T型槽平台(32)水平连接，以提高支撑系统的刚度；固定T型槽台(1)加工有T型槽用于从动试件(69)及其支撑部件的安装；固定加载台(56)加工有燕尾型槽与移动T型槽台(16)连接，在移动T型槽台(16)上表面加工有T型槽用于主动试件(68)及其支撑部件的安装；T型槽平台(32)上加工有T型槽用于伺服电机(37)、分流齿轮箱(40)、传动轴(25)和扭矩传感器(44)的定位安装；伺服电机(37)通过联轴器与分流齿轮箱(40)的输入轴相连，将运动输入；分流齿轮箱(40)的一个输出轴通过联轴器与扭矩传感器(44)相连，扭矩传感器(44)的另一端与固定主轴(46)相连，固定主轴(46)上安装有从动试件(69)，扭矩传感器(44)可以实时测量固定主轴(46)上由从动试件(69)所受摩擦力产生的摩擦扭矩；分流齿轮箱(40)的另一个输出轴通过联轴器和传动轴(25)相连；传动轴(25)的另一端安装有第一同步带轮(21)，第一同步带轮(21)与同步带(22)啮合将运动传递至第二同步带轮(23)，第二同步带轮(23)安装在移动主轴(8)上，移动主轴(8)上安装有主动试件(68)；
所述的隔声罩(55)将试验过程中噪声较大的部件进行隔离，包括伺服电机(37)、分流齿轮箱(40)、传动轴(25)、右轴承座(26)和扭矩传感器(44)；
所述的传声器(72)安装在地面支架上，可以根据不同试件对接触位置的变化而移动，并进行实时声压采集；
所述的移动T型槽台(16)侧壁通过螺钉连接压力传感器(62)，压力传感器(62)中心有螺纹孔，通过螺纹连接固定在固定加载台(56)上的加载丝杠(60)，移动T型槽台(16)在固定加载台(56)上受燕尾槽约束只存在水平直线方向的移动自由度；
所述的伺服电机(37)通过螺钉与电机支架(36)相连，电机支架(36)通过螺栓连接在T型槽平台(32)的T型槽中；
所述的传动轴(25)安装于左轴承座(24)和右轴承座(26)上，左轴承座(24)和右轴承座(26)分别通过螺栓安装于T型槽平台(32)上；
所述的扭矩传感器(44)通过螺栓安装在传感器支架(43)上；
所述的主动试件(68)通过胀套安装在移动主轴(8)上，从动试件(69)通过胀套安装在固定主轴(46)上；
所述的移动主轴(8)分别通过角接触球轴承安装在移动台动轴承座(10)与移动台定轴承座(51)上，移动台动轴承座(10)和移动台定轴承座(51)分别通过螺栓与移动T型槽台(16)连接；
所述的固定主轴(46)分别通过角接触球轴承安装在固定台动轴承座(4)和固定台定轴承座(49)上，固定台动轴承座(4)和固定台定轴承座(49)分别通过螺栓与固定T型槽台(1)连接；
所述的移动主轴(8)和固定主轴(46)上分别放置有测量转速的霍尔转速传感器，用于实时采集两轴的准确转速。
本发明试验台采用功率封闭形式，伺服电机提供的功率主要用于克服系统中摩擦损耗以及试验件的摩擦耗能，不改变试件尺寸时通过设定伺服电机(37)的输出速度曲线，实现在试件滑滚比不变的情况下相对滑动速度按照特定的曲线变化；改变试件尺寸可以实现不同滚滑比运动条件下的摩擦噪声的测量。
本发明还提供涉及基于上述试验台的一种线接触滚滑摩擦振动噪声试验分析方法，可进行动态实时采集摩擦力矩、相对滑动速度、滚动速度以及噪声信号，从而较准确地分析摩擦噪声与界面及系统动力学特性之间的关系及影响规律，以揭示线接触滚滑运动形式下摩擦振动噪声产生的机理，为控制并降低摩擦过程中出现的振动噪声、改进机械设备的声学设计、提高装备及器械的使用性能与寿命提供更准确可靠的试验依据。
一种线接触滚滑摩擦振动噪声试验分析方法，其特征在于作法如下：
步骤1：启动电机，利用布置于试件周围声场的传声器(72)采集背景噪声，然后，通过加载丝杠(60)推动移动T型槽台(16)，从而带动安装在移动T型槽台(16)上的主动试件(68)与从动试件(69)产生挤压，利用压力传感器(62)测量两个试件接触时的正压力；伺服电机(37)驱动分流齿轮箱(40)，分流齿轮箱(40)输出两路旋转方向相反的运动，一路运动通过扭矩传感器(44)将传递至从动试件(69)，另一路运动通过传动轴(25)和带轮传递至主动试件(68)，即使得主动试件(68)与从动试件(69)形成线接触的摩擦副；利用霍尔转速传感器实时采集主动试件(68)和从动试件(69)的转速，利用扭矩传感器(44)采集主动试件(68)和从动试件(69)之间的摩擦扭矩，同时，利用传声器(72)采集两个试件摩擦副的摩擦振动噪声。
步骤2：利用扭矩传感器(44)采集的摩擦扭矩数据除以从动试件(69)半径可以得到摩擦力大小，摩擦力除以压力传感器(62)测量得到的压力数据可以得到摩擦副的摩擦系数，将传声器(72)采集的摩擦振动噪声信号除去背景噪声得到摩擦副的摩擦振动噪声；根据主动试件(68)和从动试件(69)的半径尺寸和利用两个霍尔转速传感器采集的转速，可以分别得到两个试件圆周上的线速度v1和v2，再利用公式va＝v1-v2计算得到两个试件表面的相对滑动速度va，利用公式vb＝(v1+v2)/2得到滚动速度vb，利用公式Ac＝2(v1-v2)/(v1+v2)计算得到滑滚比Ac，至此，分别得到摩擦系数、相对滑动速度、滚动速度、滑滚比与摩擦振动噪声的对应值。
步骤3：通过改变电机转速或电机输出速度曲线、更换不同材料的试件对、不同尺寸的试件对和不同表面粗糙度的试件组合进行试验，即可获得摩擦振动噪声与各种因素之间的关系，所述的各种因素包括摩擦系数、相对滑动速度、滚动速度、滑滚比。
本发明的有益效果是：可以真实的模拟线接触齿轮、车轨等机械部件中的摩擦形式，实现线接触摩擦振动噪声的研究；具有方便更换试验试件的安装结构，能够方便地进行拆装，使得试验台工作在不同工况下，实现对不同载荷、不同材料以及不同试件尺寸下滚滑摩擦噪声的研究；采用一个伺服电机驱动一个单输入双输出的分流齿轮箱，从而形成功率封闭的驱动形式，既减小了试验台体积，也节省了成本。
附图说明
图1是本发明的一种线接触滚滑摩擦振动噪声试验台的装配俯视示意图
图2是本发明的一种线接触滚滑摩擦振动噪声试验台的装配右视示意图
图3是本发明的一种线接触滚滑摩擦振动噪声试验台的装配主视示意图
图4是本发明的一种线接触滚滑摩擦振动噪声试验台中分流齿轮箱的装配示意图
图5是本发明的一种线接触滚滑摩擦振动噪声试验台的结构前视示意图
图6是本发明的一种线接触滚滑摩擦振动噪声试验台的结构俯视示意图
图中，1-固定T型槽台；2-拉杆；3-六角螺母；4-固定台动轴承座；5-第一轴承盖；6-第一螺钉组；7-第一螺栓组；8-移动主轴；9-第一内六角螺栓组；10-移动台动轴承座；11-第一胀套；12-第一角接触球轴承；13-第二螺钉组；14-第二轴承盖；15-第二胀套；16-移动T型槽台；17-第一霍尔转速传感器；18-第一支架；19-第一键；20-第二键；21-第一同步带轮；22-同步带；23-第二同步带轮；24-左轴承座；25-传动轴；26-右轴承座；27-第三轴承盖；28-第一T型槽螺栓组；29-第四轴承盖；30-第一联轴器；31-第一输出轴；32-T型槽平台；33-输入轴；34-第二联轴器；35-第二T型槽螺栓组；36-电机支架；37-伺服电机；38-第二内六角螺栓组；39-第三螺钉组；40-分流齿轮箱；41-第二输出轴；42-第三联轴器；43-传感器支架；44-扭矩传感器；45-第四联轴器；46-固定主轴；47-第二支架；48-第二霍尔转速传感器；49-固定台定轴承座；50-第二角接触球轴承；51-移动台定轴承座；52-第三胀套；53-第三角接触球轴承；54-第四胀套；55-隔声罩；56-固定加载台；57-第一螺母；58-键；59-第二螺母；60-加载丝杠；61-第四螺钉组；62-压力传感器；63-螺母；64-T型槽螺栓；65-小方钢支架；66-第三内六角螺栓；67-第四内六角螺栓组；68-主动试件；69-从动试件；70-大方钢支架；71-第二螺栓组；72-传声器；73-第三支架；74-惰轮轴。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明，本发明包括但不仅限于下述实施例。
本发明提供一种研究线接触滚滑摩擦噪声的试验台，该装置能够方便的实现线接触摩擦噪声的研究，并能够变工况的进行试验。如图1-图6所示，本发明的试验台主要包括小方钢支架65、大方钢支架70、T型槽平台32、固定T型槽台1、移动T型槽台16、隔声罩55、固定加载台56、移动主轴8、第一同步带轮21、同步带22、第二同步带轮23、传动轴25、伺服电机37、分流齿轮箱40、扭矩传感器44、固定主轴46、传声器72。
小方钢支架65和大方钢支架70分别采用地脚螺栓固连在地面上主要起到支撑试验台的作用，其中，小方钢支架65通过分布在其上表面四周的第四内六角螺栓组67与固定T型槽台1相连，同时，通过第一内六角螺栓组9和第三内六角螺栓组66与固定加载台56连接；大方钢支架70通过分布在其上表面四周的第二内六角螺栓组38与T型槽平台32固连，起到支撑作用，同时提供便于安装操作的高度。为了提高支撑系统的刚度，将固定T型槽台1、固定加载台56分别通过第二螺栓组71与T型槽平台32连接。固定T型槽台1加工有T型槽用于从动试件69及其支撑部件的安装，固定加载台56加工有燕尾型槽与移动T型槽台16连接，T型槽平台32上加工有T型槽用于伺服电机37、分流齿轮箱40、扭矩传感器44以及传动轴25支撑架各部件的定位与安装，移动T型槽16上表面加工有T型槽用于主动试件68及其支撑部件的安装，移动T型槽16侧壁通过第四螺钉组61连接压力传感器62，压力传感器62中心有螺纹孔，通过螺纹连接加载丝杠60，加载丝杠60通过第一螺母57和第二螺母59固定在固定加载台56上。对试验件加载时，由于在加载丝杠60中部未加工螺纹并在中部加工有键槽，在固定加载台56上安装加载丝杠60的孔内加工有键槽，因此通过放置在孔内的键58约束了加载丝杠60的周向转动，所以通过转动第二螺母59使加载丝杠60产生水平移动，从而对压力传感器62产生推力，进而推动移动T型槽16，移动T型槽16底面加工有凸形燕尾槽与固定加载台56水平面上的凹形燕尾槽相配合，移动T型槽台16与固定T型槽台1之间留有间隙，可以保证丝杠62施加的压力完全由主动试件68和从动试件69所承担。移动T型槽台16与固定T型槽台1上有定位面，分别用于移动台动轴承座10、移动台定轴承座51、固定台动轴承座4、固定台定轴承座49的定位。
驱动伺服电机37通过第三螺钉组39与电机支架36相连，电机支架36通过第二T型槽螺栓组35连接在T型槽平台32的T型槽中；同时，伺服电机37通过第二联轴器34与分流齿轮箱40的输入轴33相连，将运动输入。
分流齿轮箱40将旋转运动转换为旋转方向相反的两路传出，一路由传动轴25通过带传动在不改变旋转方向情况下将运动传递给主动试件68，另一路通过第三联轴器42连接扭矩传感器44，扭矩传感器44通过第四联轴器45连接固定主轴46，从而将运动传递至从动试件69，最终使得主动试件68和从动试件69产生旋转运动，移动T型槽台16在推力作用下使主动试件68靠近从动试件69，两试件在压力的作用下发生滚动滑动摩擦。所述的主动试件68通过第二胀套15安装在移动主轴8上，从动试件69通过第三胀套52安装在固定主轴46上。图4为分流齿轮箱40的装配示意图。分流齿轮箱40内并排分布4根轴，其中，惰轮轴74使得第一输出轴31和第二输出轴41的转向相反，以保证主动试件68与从动试件69接触部位的线速度同向。分流齿轮箱40的第一输出轴31通过第一联轴器30与传动轴25相连，传动轴25安装于左轴承座24和右轴承座26，轴承座通过第三轴承盖27和第四轴承盖29对传动轴25进行定位；左轴承座24和右轴承座26通过第一T型槽螺栓组28安装于T型槽平台32上，传动轴25的另一端通过第二键20安装第一同步带轮21，通过与同步带22啮合将运动传递至第二同步带轮23，第二同步带轮23通过第一键19安装在移动主轴8上，主动试件68采用第二胀套15安装在移动主轴8上。由于移动T型槽台16在加载丝杠60加载过程中会带动移动主轴8产生少量位移，因此，伺服电机37与移动主轴8之间不能采用刚性的连接方式，如联轴器，而必须采用中心距可变的传动方式，因此，本发明采用带传动连接。
移动主轴8安装在移动台动轴承座10与移动台定轴承座51上，采用第二螺钉组13将第二轴承盖14装配在移动台动轴承座10上进行密闭消声；对移动台定轴承座51也做类似处理。更换主动试件68时，移动台定轴承座51不需要拆卸，移动主轴8直接通过角接触球轴承安装在移动台定轴承座51上；只需要拆卸移动台动轴承座10，移动主轴8一端首先安装第一胀套11，在第一胀套11的外径安装第一角接触球轴承12并安装在移动台动轴承座10上。拆换主动试件68时，首先拆卸第二轴承盖14，然后拧松第一胀套11以及用于移动台动轴承座10安装的部分小螺栓组64，然后将移动台动轴承座10向外移动，接着拆卸第二胀套15，从而将主动试件68从移动主轴8上取下。移动台动轴承座10和移动台定轴承座51通过小螺栓组64与移动T型槽台16连接，移动T型槽台16通过底面加工的燕尾槽结构与固定加载台56相连。
固定主轴46通过第二角接触球轴承50安装在固定台定轴承座49上及通过第四胀套54和第三角接触球轴承53安装在固定台动轴承座4上。更换从动试件69时，固定台定轴承座49不需要拆卸，固定主轴46直接通过角接触球轴承安装在固定台定轴承座49上，需要拆卸的是固定台动轴承座4，固定主轴46一端首先安装第四胀套54，在第四胀套54的外径通过安装第三角接触球轴承53安装在固定台动轴承座4上。固定台动轴承座4和固定台定轴承座49通过第一螺栓组7与固定T型槽台1相连。拆换从动试件69时，首先拆卸第一螺钉组6及其所固定的第一轴承盖5，然后拧松第四胀套54以及第一螺栓组7，然后将固定台动轴承座4向外移动，接着拆卸第三胀套52，从而将从动试件69从固定主轴46上取下。
移动主轴8和固定主轴46的轴段上分别加工有一段齿轮轴，在距离该齿轮轮齿1-3mm的位置处放置有测量移动主轴8转速的第一霍尔转速传感器17和测量固定主轴46转速的第二霍尔转速传感器48，通过两个转速传感器分别实时采集两轴的准确转速；第一霍尔转速传感器17通过第一支架18安装在移动T型槽台16上，第二霍尔转速传感器48通过第二支架47安装在固定T型槽台1上。
电机支架36、传感器支架43、固定台动轴承座4、固定台定轴承座49、移动台动轴承座10、移动台定轴承座51、左轴承座24、右轴承座26的底部都加工有U型孔，方便调整各轴的同轴度。
带轮采用键连接方式安装在各轴上，同时轴端设计有轴端挡圈对带轮进行轴向定位；所用的联轴器均与轴采用键连接方式，并在相应的轴段上设计有轴肩对联轴器进行定位。
隔声罩55将试验过程中噪声大的部件进行隔离，包括伺服电机37、分流齿轮箱40、传动轴25、右轴承座26和扭矩传感器44。
传声器72安装在第三支架73上，第三支架73放置在地面上，可以根据不同试件对接触位置的变化而移动，并且靠近滚滑接触位置进行实时声压的采集。
试验台采用功率封闭形式，伺服电机提供的功率主要用于克服系统中摩擦损耗以及试验件的摩擦耗能，不改变试件尺寸时通过设定伺服电机的输出速度曲线，可实现在试件滑滚比不变的情况下相对滑动速度按照特定的曲线变化；改变试件尺寸可实现不同滚滑比运动条件的摩擦噪声的测量。
本试验台采用胀套形成一种简支轴上方便拆卸零件的方案，以便更换不同试验组性试验件。
利用上述试验台进行线接触滚滑摩擦振动噪声的试验分析时，首先启动电机，利用布置于试件周围声场的传声器72采集背景噪声，然后，通过加载丝杠60推动移动T型槽台16，从而带动安装在移动T型槽台16上的主动试件68与从动试件69产生挤压，利用压力传感器62测量两个试件接触时的正压力；伺服电机37驱动分流齿轮箱40，分流齿轮箱40输出两路旋转方向相反的运动，一路运动通过扭矩传感器44将传递至从动试件69，另一路运动通过传动轴25和带轮传递至主动试件68，即产生主动试件68与从动试件69线接触的摩擦副，分别利用第一霍尔转速传感器17和第二霍尔转速传感器48实时采集主动试件68和从动试件69的转速，利用扭矩传感器44采集主动试件68和从动试件69之间的摩擦扭矩，同时，利用传声器72分别采集两个试件接触后的摩擦振动噪声。
利用扭矩传感器44采集的摩擦扭矩数据除以从动试件69半径可以得到摩擦力大小，摩擦力除以压力传感器62测量得到的压力数据可以得到摩擦副的摩擦系数，将传声器72采集的摩擦振动噪声信号除去背景噪声得到摩擦副的摩擦振动噪声，从而得到摩擦系数与摩擦噪声之间的关系；根据主动试件68和从动试件69的半径尺寸和利用两个霍尔转速传感器采集的转速，可以分别得到两个试件圆周上的线速度v1，v2，通过公式(v1-v2)得到两个试件表面的相对滑动速度、通过公式(v1+v2)/2得到滚动速度及通过公式2(v1-v2)/(v1+v2)得到滑滚比，从而得到相对滑动速度、滚动速度以及滑滚比与摩擦噪声之间的关系。
通过改变电机转速或电机输出速度曲线、更换不同材料的试件对、不同尺寸的试件对和不同表面粗糙度的试件组合进行试验，即可获得摩擦振动噪声与各种因素之间的关系。
Claims (2)
1.一种线接触滚滑摩擦振动噪声试验台，其特征在于：主要包括小方钢支架(65)、大方钢支架(70)、T型槽平台(32)、固定T型槽台(1)、移动T型槽台(16)、隔声罩(55)、固定加载台(56)、移动主轴(8)、第一同步带轮(21)、同步带(22)、第二同步带轮(23)、传动轴(25)、伺服电机(37)、分流齿轮箱(40)、扭矩传感器(44)、固定主轴(46)、传声器(72)；其中，小方钢支架(65)和大方钢支架(70)分别采用地脚螺栓固连在地面上主要起到支撑试验台的作用，小方钢支架(65)通过螺栓与固定T型槽台(1)和固定加载台(56)连接，大方钢支架(70)通过螺栓与T型槽平台(32)连接，固定T型槽台(1)、固定加载台(56)通过螺栓与T型槽平台(32)水平连接，以提高支撑系统的刚度；固定T型槽台(1)加工有T型槽用于从动试件(69)及其支撑部件的安装；固定加载台(56)加工有燕尾型槽与移动T型槽台(16)连接，在移动T型槽台(16)上表面加工有T型槽用于主动试件(68)及其支撑部件的安装；T型槽平台(32)上加工有T型槽用于伺服电机(37)、分流齿轮箱(40)、传动轴(25)和扭矩传感器(44)的定位安装；伺服电机(37)通过联轴器与分流齿轮箱(40)的输入轴相连，将运动输入；分流齿轮箱(40)的一个输出轴通过联轴器与扭矩传感器(44)相连，扭矩传感器(44)的另一端与固定主轴(46)相连，固定主轴(46)上安装有从动试件(69)，扭矩传感器(44)可以实时测量固定主轴(46)上由从动试件(69)所受摩擦力产生的摩擦扭矩；分流齿轮箱(40)的另一个输出轴通过联轴器和传动轴(25)相连；传动轴(25)的另一端安装有第一同步带轮(21)，第一同步带轮(21)与同步带(22)啮合将运动传递至第二同步带轮(23)，第二同步带轮(23)安装在移动主轴(8)上，移动主轴(8)上安装有主动试件(68)；
所述的隔声罩(55)将试验过程中噪声较大的部件进行隔离，包括伺服电机(37)、分流齿轮箱(40)、传动轴(25)、右轴承座(26)和扭矩传感器(44)；
所述的传声器(72)安装在地面支架上，可以根据不同试件对接触位置的变化而移动，并进行实时声压采集；
所述的移动T型槽台(16)侧壁通过螺钉连接压力传感器(62)，压力传感器(62)中心有螺纹孔，通过螺纹连接固定在固定加载台(56)上的加载丝杠(60)，移动T型槽台(16)在固定加载台(56)上受燕尾槽约束只存在水平直线方向的移动自由度；
所述的伺服电机(37)通过螺钉与电机支架(36)相连，电机支架(36)通过螺栓连接在T型槽平台(32)的T型槽中；
所述的传动轴(25)安装于左轴承座(24)和右轴承座(26)上，左轴承座(24)和右轴承座(26)分别通过螺栓安装于T型槽平台(32)上；
所述的扭矩传感器(44)通过螺栓安装在传感器支架(43)上；
所述的主动试件(68)通过胀套安装在移动主轴(8)上，从动试件(69)通过胀套安装在固定主轴(46)上；
所述的移动主轴(8)分别通过角接触球轴承安装在移动台动轴承座(10)与移动台定轴承座(51)上，移动台动轴承座(10)和移动台定轴承座(51)分别通过螺栓与移动T型槽台(16)连接；
所述的固定主轴(46)分别通过角接触球轴承安装在固定台动轴承座(4)和固定台定轴承座(49)上，固定台动轴承座(4)和固定台定轴承座(49)分别通过螺栓与固定T型槽台(1)连接；
所述的移动主轴(8)和固定主轴(46)上分别放置有测量转速的霍尔转速传感器，用于实时采集两轴的准确转速。
2.基于如权利要求1所述试验台的一种线接触滚滑摩擦振动噪声试验分析方法，其特征在于作法如下：
步骤1：启动电机，利用布置于试件周围声场的传声器(72)采集背景噪声，然后，通过加载丝杠(60)推动移动T型槽台(16)，从而带动安装在移动T型槽台(16)上的主动试件(68)与从动试件(69)产生挤压，利用压力传感器(62)测量两个试件接触时的正压力；伺服电机(37)驱动分流齿轮箱(40)，分流齿轮箱(40)输出两路旋转方向相反的运动，一路运动通过扭矩传感器(44)将传递至从动试件(69)，另一路运动通过传动轴(25)和带轮传递至主动试件(68)，即使得主动试件(68)与从动试件(69)形成线接触的摩擦副；利用霍尔转速传感器实时采集主动试件(68)和从动试件(69)的转速，利用扭矩传感器(44)采集主动试件(68)和从动试件(69)之间的摩擦扭矩，同时，利用传声器(72)采集两个试件摩擦副的摩擦振动噪声；
步骤2：利用扭矩传感器(44)采集的摩擦扭矩数据除以从动试件(69)半径可以得到摩擦力大小，摩擦力除以压力传感器(62)测量得到的压力数据可以得到摩擦副的摩擦系数，将传声器(72)采集的摩擦振动噪声信号除去背景噪声得到摩擦副的摩擦振动噪声；根据主动试件(68)和从动试件(69)的半径尺寸和利用两个霍尔转速传感器采集的转速，可以分别得到两个试件圆周上的线速度v1和v2，再利用公式va＝v1-v2计算得到两个试件表面的相对滑动速度va，利用公式vb＝(v1+v2)/2得到滚动速度vb，利用公式Ac＝2(v1-v2)/(v1+v2)计算得到滑滚比Ac，至此，分别得到摩擦系数、相对滑动速度、滚动速度、滑滚比与摩擦振动噪声的对应值；
步骤3：通过改变电机转速或电机输出速度曲线、更换不同材料的试件对、不同尺寸的试件对和不同表面粗糙度的试件组合进行试验，即可获得摩擦振动噪声与各种因素之间的关系，所述的各种因素包括摩擦系数、相对滑动速度、滚动速度、滑滚比。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201711254640.5A CN108168689B (zh) | 2017-12-04 | 2017-12-04 | 一种线接触滚滑摩擦振动噪声试验台及试验分析方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201711254640.5A CN108168689B (zh) | 2017-12-04 | 2017-12-04 | 一种线接触滚滑摩擦振动噪声试验台及试验分析方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN108168689A CN108168689A (zh) | 2018-06-15 |
| CN108168689B true CN108168689B (zh) | 2019-07-19 |
Family
ID=62524283
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201711254640.5A Expired - Fee Related CN108168689B (zh) | 2017-12-04 | 2017-12-04 | 一种线接触滚滑摩擦振动噪声试验台及试验分析方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN108168689B (zh) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109060648B (zh) * | 2018-08-28 | 2021-02-05 | 河南科技大学 | 一种球形颗粒滚动摩擦系数测量方法 |
| CN111380606A (zh) * | 2018-12-27 | 2020-07-07 | 观致汽车有限公司 | 转向管柱的噪声检测方法 |
| GB201912908D0 (en) * | 2019-09-08 | 2019-10-23 | Pcs Instr Ltd | Testing method and apparatus |
| CN111209698B (zh) * | 2019-12-31 | 2022-05-13 | 西南交通大学 | 一种考虑界面不确定性和时变性的摩擦振动噪声预测方法 |
| CN111982275A (zh) * | 2020-08-06 | 2020-11-24 | 东莞市励骏高分子材料有限公司 | 一种拉杆箱水平噪声测试方法 |
| CN112683772B (zh) * | 2020-11-30 | 2024-03-12 | 中国汽车工程研究院股份有限公司 | 材料摩擦异响试验台模块式切换结构 |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5689058A (en) * | 1996-12-20 | 1997-11-18 | Cooper Industries, Inc. | Friction material evaluation apparatus |
| KR100671017B1 (ko) * | 2005-04-14 | 2007-01-17 | 조길수 | 직물 마찰음 측정장치 |
| JP2006337079A (ja) * | 2005-05-31 | 2006-12-14 | Takenaka Komuten Co Ltd | 軋み音模擬装置および軋み音模擬方法 |
| FR2917495B1 (fr) * | 2007-06-15 | 2009-08-28 | Renault Sas | Procede et installation permettant de determiner des couples de materiaux susceptibles de generer entre eux du bruit par frottement |
| CN202676281U (zh) * | 2012-06-11 | 2013-01-16 | 西南交通大学 | 一种摩擦噪声的试验分析装置 |
| CN102680083B (zh) * | 2012-06-11 | 2013-10-16 | 西南交通大学 | 一种摩擦噪声的试验分析方法及其试验装置 |
| CN104502271A (zh) * | 2015-01-04 | 2015-04-08 | 哈尔滨工程大学 | 用于低速重载水润滑轴承摩擦系数测量的装置 |
| CN205748624U (zh) * | 2016-03-30 | 2016-11-30 | 中国科学院兰州化学物理研究所 | 一种摩擦噪声研究装置 |
-
2017
- 2017-12-04 CN CN201711254640.5A patent/CN108168689B/zh not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN108168689A (zh) | 2018-06-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108168689B (zh) | 一种线接触滚滑摩擦振动噪声试验台及试验分析方法 | |
| CN102269654B (zh) | 水润滑轴承及传动系统综合性能实验平台 | |
| CN103543010B (zh) | 一种高速丝杠及丝杠副综合检查试验台 | |
| CN111307437B (zh) | 一种实现振动解耦的旋转式摩擦学行为模拟试验台 | |
| CN203231962U (zh) | 一种实时动态观测摩擦界面的端面扭动摩擦磨损试验机 | |
| CN201637518U (zh) | 滚动轴承摩擦力矩测试仪 | |
| CN103344553B (zh) | 高速滚动接触疲劳试验机 | |
| CN101957296B (zh) | 再制造零部件表面涂层加速磨损寿命试验机及其检测方法 | |
| CN103061745A (zh) | 一种模拟底部钻具组合力学特性的试验装置及试验方法 | |
| CN205483567U (zh) | 一种曲沟球轴承性能试验装置 | |
| CN205404023U (zh) | 自润滑关节轴承无载启动力矩测量仪 | |
| CN107238497B (zh) | 一种卧式往复旋转减速机产品综合试验测试台 | |
| CN105067467A (zh) | 一种关节曲面结合面摩擦磨损特性测试装置及测试方法 | |
| CN103398809A (zh) | 汽车轮毂轴承摩擦力矩试验机 | |
| CN212228697U (zh) | 一种实现振动解耦的旋转式摩擦学行为模拟试验台 | |
| CN203595605U (zh) | 用于对比两对轴承的摩擦性能的装置 | |
| CN203396525U (zh) | 汽车轮毂轴承摩擦力矩试验机 | |
| CN107991045B (zh) | 线接触滑动摩擦振动噪声试验台 | |
| CN102353540B (zh) | 一种高速滚动轴承滑差试验装置 | |
| CN109187330A (zh) | 一种变工况条件下摩擦系数测量方法 | |
| CN208780605U (zh) | 一种变工况条件下摩擦系数测量装置 | |
| CN104155032B (zh) | 汽车门锁拉丝拉力的测量装置 | |
| CN216501649U (zh) | 用于汽车执行器细长丝杠直线度的校直装置 | |
| CN202886105U (zh) | 一种浮空器发动机推力测试平台 | |
| CN114878163A (zh) | 一种高精度动压止推箔片轴承动静同步加载测试装置 |
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 | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20190719 Termination date: 20211204 |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |