CN108760292B - 一种高频变副脉动循环载荷加载装置 - Google Patents

一种高频变副脉动循环载荷加载装置 Download PDF

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Abstract

本发明公布一种高频变副脉动循环载荷加载装置，属于工程摩擦学实验研究技术领域。该装置主要是由弹簧振子加载单元，测量单元，摩擦片制动装置，强冲量激励发生盘，底座，壳体组成。各个单元相互配合输出一种高频变副脉动循环摩擦力，形成的高频变副脉动循环摩擦力可应用于测量齿轮传动过程中在受到高频变幅强冲击载荷下的疲劳寿命。该装置采用机械式可调结构，结构简单，操作简便，安全可靠；该装置可以通过调节发生盘的初始位置，弹簧的刚度系数和振子质量的方式形成频率、幅值、周期都不同的多种脉动循环载荷，可以满足被测装置对脉动载荷的多种要求。

Description

一种高频变副脉动循环载荷加载装置
技术领域
本发明涉及一种高频变副脉动循环载荷加载装置，属于工程摩擦学实验研究技术领域。
背景技术
随着工业技术突飞猛进的发展，尤其是机械行业的多元化、专业化的技术拓展，齿轮箱的应用领域越来越广泛，其工作环境也多种多样，为了满足关键机械零部件动载下的工作性能实验研究，需要研制出一种变载加载机构。
变载加载的目的是为了研究交变载荷对齿轮箱、轴承等关键机械零件的摩擦学性能和使用寿命的影响，有效评估机械零件在变载荷下的工作性能，从而为关键零部件的设计研发和参数优化提供重要的实验参数依据。由于各类传动和承载零部件的应用领域不同，承受的载荷形式各种各样，因此，对它们的疲劳寿命测试方式也不尽相同。目前存在许多加载机构用来测试机械结构的使用寿命，褚连娣在传统的疲劳轴承试验机的基础上提出了一种轴承变载荷液压加载系统，提高了测试轴承疲劳寿命的效率；何玲等研制了一种冲击加载机构，保证了机构产生冲击脉冲的稳定性，以用来测试自动机的疲劳寿命。在风力发电机中，风电齿轮极易遭受超强阵风，紧急制动等强冲量变载冲击，在这种强冲击下齿轮箱将承受一种高频变幅循环载荷，在这种载荷的冲击下齿轮极易发生破坏。因此研制一种高频变幅循环载荷加载装置用来检测齿轮在复杂工况条件下的使用寿命，具有重要的理论意义和应用价值。
发明内容
本发明针对齿轮传动过程中受强冲量的激励会承受高频变幅循环载荷的情况，发明了一种高频变幅脉动循环加载装置，用来检测齿轮在传动过程中受强冲量冲击下的使用寿命。通过不同刚度系数的弹簧和不同质量的振子并联耦合，提供一种高频变副脉动循环载荷，这种载荷具有的特征有1、瞬时载荷极高；2、高频低副波动载荷；3、长周期阻尼波动载荷；4、阶段性共振高载荷。
本发明的一种高频变副脉动循环载荷加载装置技术方案如下：
一种高频变副脉动循环载荷加载装置，其特征在于：包括振子弹簧加载单元、测量单元、摩擦片制动装置、强冲量激励发生盘、光滑圆柱导轨、底座和外壳；振子弹簧加载单元包括3种不同刚度系数的弹簧和3个不同质量的弹簧振子；所述振子弹簧加载单元与摩擦片制动装置相连接，光滑圆柱导轨与底座相连；所述不同刚度系数的弹簧并联耦合，分别绕制在光滑圆柱导轨上，沿光滑圆柱导轨移动；所述强冲量激励发生盘与光滑圆柱导轨和外壳相连；所述光滑圆柱导轨和外壳上均带有刻度；所述摩擦片制动装置包括凹槽摩擦装置和摩擦轮；所述摩擦片制动装置内输出轴底端的摩擦轮与凹槽摩擦装置的凹槽两面的摩擦片两两相互接触，当弹簧振子运动时，凹槽摩擦装置也在弹簧的牵引下在外壳的滑道上作高频移动，通过摩擦片制动装置将弹簧产生的高频变副脉动循环载荷转换为高频变副脉动循环载荷的摩擦力传递到其他装置中。
所述加载方法，通过以下步骤实现：
1、将所需变载循环载荷的装置通过联轴器与高频变副脉动循环载荷加载装置的输出轴相连；2、利用强冲量激励发生盘给三个不同系数并联耦合的弹簧振子施加初始载荷，使其作复杂的简谐运动，产生高频变副脉动循环载荷；3、弹簧加载装置与摩擦制动装置相连，带动凹槽内的摩擦片和输出轴底的摩擦轮不断接触分离从而将高频变幅脉动载荷转化高频变幅脉动的摩擦力为传递到其他的设备当中；4、通过外壳上的刻度调节发生盘的初始位置，从而控制施加在于3个弹簧振子上初始载荷的大小，从而改变高频简谐波动载荷的频率，周期，冲击力，载荷大小等。
本发明的有益效果是：1、本发明所述的一种高频变副脉动循环载荷加载装置，通过调整并联耦合的弹簧振子的刚度系数和振子质量便可以形成不同的高频变副脉动循环载荷，能够满足对不同装置对不同振动载荷的需求；2、本发明所述的加载装置，通过调节发生盘的位置可以控制弹簧的压缩量便可以调整施加强冲量的激励强度；3、该装置通过摩擦片制动装置将高频脉动循环载荷转化为高频脉动循环载荷的摩擦力，易于实现对加载载荷的传递；4、装置外壳上带有刻度，对弹簧振子的初始载荷可以量化并简单可控；5、本发明所述的加载装置，采用机械式可调结构，具有结构简单，操作简便，安全可靠的优点。
附图说明
图1是一种高频变副脉动循环载荷加载装置。
图2是形成的无衰减高频变幅脉动加载载荷曲线。
图3是摩擦制动装置的结构图。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1说明具体所述方法主要通过以下基本步骤实现：输出轴1与其他所需加载装置连接，以便将载荷输出到其他装置中；3个不同刚度系数的弹簧6与摩擦片制动装置2相连，同时绕制在带有刻度的光滑圆柱导轨4上，光滑圆柱导轨4与底座8相连，结合外壳3上的刻度和弹簧刚度系数拨动强冲量激励发生盘5，得出弹簧振子7初始载荷的数值；释放强冲量激励发生盘5后，并联耦合弹簧振子在光滑圆柱导轨4上进行简谐运动，并带动摩擦片制动装置2在外壳3的滑道9上滑动，使摩擦片制动装置2内的两两接触的摩擦片不断接触分离，从而将高频脉动循环的压力转化为高频脉动循环的摩擦力。
具体实施方式二：结合图3详细说明高频变副脉动循环载荷加载装置摩擦片工作原理：摩擦片制动装置2主要包括凹槽摩擦装置2-1、摩擦轮2-2；凹槽摩擦装置2-1的内部A、B面均为摩擦面，可以与摩擦轮2-2的C、D两面进行摩擦。凹槽摩擦装置2-1与振子弹簧加载单元相连接，当弹簧振子7运动时凹槽摩擦装置2-1也在弹簧振子的牵引下在外壳的滑道上作高频移动，当弹簧振子7压缩时凹槽摩擦装置2-1的B摩擦面与摩擦轮2-2的D面接触摩擦，弹簧振子7拉伸时凹槽摩擦装置2-1的A摩擦面与摩擦轮的C摩擦面接触摩擦。从而达到将高频变幅脉动载荷转化为高频变幅脉动载荷的摩擦力的目的。

Claims (1)

1.一种高频变副脉动循环载荷加载装置，其特征在于：包括振子弹簧加载单元、测量单元、摩擦片制动装置、强冲量激励发生盘、光滑圆柱导轨、底座和外壳；振子弹簧加载单元包括3种不同刚度系数的弹簧和3个不同质量的弹簧振子；所述振子弹簧加载单元与摩擦片制动装置相连接，光滑圆柱导轨与底座相连；所述不同刚度系数的弹簧并联耦合，分别绕制在光滑圆柱导轨上，沿光滑圆柱导轨移动；所述强冲量激励发生盘与光滑圆柱导轨和外壳相连；所述光滑圆柱导轨和外壳上均带有刻度；所述摩擦片制动装置包括凹槽摩擦装置和摩擦轮；所述摩擦片制动装置内输出轴底端的摩擦轮与凹槽摩擦装置的凹槽两面的摩擦片两两相互接触，当弹簧振子运动时，凹槽摩擦装置也在弹簧的牵引下在外壳的滑道上作高频移动，通过摩擦片制动装置将弹簧产生的高频变副脉动循环载荷转换为高频变副脉动循环载荷的摩擦力传递到其他装置中。
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