CN109374521A - 用于测试金属橡胶摩擦耗能性能的装置及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于测试金属橡胶摩擦耗能性能的装置，包括机台，在机台上设置有电机，在电机的输出轴上设置有螺杆，在螺杆上套设有传动板，传动板上设置有能与螺杆配合的螺孔A，在传动板上端设置有顶杆，顶杆端部设置有位移缩放机构，在位移缩放机构前端设置有顶盘，在顶盘前端设置有与顶盘同轴的顶柱，在顶柱上设置有压电式传感器，在顶盘与顶柱之间设置有用以放置测试试件的支撑台，在测试试件上设置有用以测量测试试件变形位移的应变片；本发明还涉及一种用于测试金属橡胶摩擦耗能性能的装置的工作方法。本发明能对金属橡胶的摩擦耗能性能进行检测，并能通过位移缩放机构，提高位移变化的测量精度。

Description

用于测试金属橡胶摩擦耗能性能的装置及其工作方法

技术领域

本发明涉及一种用于测试金属橡胶摩擦耗能性能的装置及其工作方法。

技术背景

金属橡胶是一种将螺旋卷金属丝经过冷冲压工艺制造而成的弹性多孔状材料，不仅具有金属的高弹性、大阻尼特性，而且保留了金属的机械性能。当金属橡胶承受载荷，材料内部的线匝相互摩擦，滑移，挤压等，会消耗大量振动能量。因此，金属橡胶在阻尼减震、过滤减压领域具有重要的实用价值。线匝动态试验是测试金属橡胶性能重要手段之一，其中需要使用微动平台压缩金属橡胶以得出干摩擦力变化规律，本发明阐述一种用于测试金属橡胶摩擦耗能性能的微动平台。

传统的微位移平台采用手摇转盘，转盘带动差动丝杠螺母，但因为手动操作，精度低，进给速度低，无法达到试验要求。后逐步发展出多种微动平台，主要有采用压电材料或者基于 “尺蠖原理”的微动平台，这类微动平台可以达到试验的精度要求，但是器械成本高，控制系统复杂。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供了一种用于测试金属橡胶摩擦耗能性能的装置及其工作方法，能对金属橡胶的摩擦耗能性能进行检测，并能通过位移缩放机构，提高位移变化的测量精度。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种用于测试金属橡胶摩擦耗能性能的装置，包括机台，在机台上设置有电机，在电机的输出轴上设置有螺杆，在螺杆上套设有传动板，传动板上设置有能与螺杆配合的螺孔A，在传动板上端设置有顶杆，顶杆端部设置有位移缩放机构，在位移缩放机构前端设置有顶盘，在顶盘前端设置有与顶盘同轴的顶柱，在顶柱上设置有压电式传感器，在顶盘与顶柱之间设置有用以放置测试试件的支撑台，在测试试件上设置有用以测量测试试件变形位移的应变片。

进一步的，所述位移缩放机构包括壳体，在壳体底部设置有可水平移动的楔形块A，在楔形块A上端设置有可竖直移动的楔形块B，在楔形块B前端设置有楔形块C，楔形块C前端设置有安装杆，顶盘固定在安装杆前端，在壳体后端设置有导向孔，顶杆穿过导向孔，顶在楔形块A后端，在楔形块A的前端设置有复位弹簧。

进一步的，在楔形块A的下方设置有滚轴A，在壳体底部设置有与凹槽A，滚轴A可在凹槽A内滚动，在楔形块A与楔形块B之间设置有滚轴B，在滚轴B两侧设置有凹槽B，凹槽B位于壳体侧壁上，滚轴B可沿凹槽B在竖直方向移动，在楔形块B与楔形块C之间设置有滚轴C，在滚轴C两端设置有凹槽C，凹槽C位于壳体壁上，滚轴C可沿凹槽C移动。

进一步的，所述顶柱包括安装座，在安装座端面设置有安装孔，压电式传感器放置于安装孔内，在安装座上设置有压头，压头一端朝向测试试件，压头另一端延伸进安装孔内，并与压电式传感器接触。

进一步的，在传动板下端穿设有导杆，传动板可以沿着导杆滑动，在导杆两侧设置有支撑架A，支撑架A固定在机台上。

进一步的，在螺杆末端设置有支撑架B，支撑架B固定在机台上。

进一步的，在位移缩放机构下端设置有支撑架C，支撑架C固定在机台上。

进一步的，在顶柱后端设置有支撑架D，支撑架D固定在机台上。

进一步的，支撑台上设置有防止测试试件滚动的限位槽，在支撑台端部设置有支撑架E，在支撑架E上设置有安装槽，在安装槽内穿设有螺栓，在支撑台上设置有能与螺栓配合的螺孔B，通过螺栓与螺孔B的配合将支撑台固定在支撑架E上，同时能通过调节螺栓在限位槽内移动，进而调节支撑台的高度。

本发明提供的另一种技术方案是：一种用于测试金属橡胶摩擦耗能性能的装置的工作方法，包括所述的用于测试金属橡胶摩擦耗能性能的装置，其特征在于：

（1）先根据测试试件的大小，调节螺栓在限位槽内移动，进而将支撑台调节到适当的高度，调节好后，将螺栓拧紧，使支撑台固定在支撑架E上，再将测试试件放置于支撑台的限位槽内；

（2）将测试试件放置于支撑台后，控制电机正转一定角度，电机正转，带动电机输出轴上的螺杆正向转动，螺杆正向转动，带动传动板向前移动，传动板向前移动，带动顶杆向前移动，顶杆向前移动，带动顶杆前端的楔形块A沿水平方向向前移动一定距离，楔形块A向前移动，带动楔形块B沿竖直方向向上移动一定距离，楔形块B向上运动，带动楔形块C向前运动一定距离，楔形块C向前移动，带动顶盘向前运动，对测试试件施加压力，形成挤压，在楔形块A将位移传递给楔形块B的过程中以及楔形块B将位移传递给楔形块C的过程中，在楔形块A、楔形块B、楔形块C间每传递一次位移，就可以将位移的值缩小至楔形块倾角的正切值倍，在楔形块A、楔形块B、楔形块C间位移传递的过程中，滚轴A、滚轴B、滚轴C能减小摩擦并能传递位移；

（3）在顶盘对测试试件施加压力的过程中，测试试件会发生变形位移，贴在测试试件上的应变片对该变形位移进行检测，并将数据传递给控制器，同时，在顶盘对测试试件挤压的过程中，测试试件会将压力传递给顶柱，通过顶柱的压头将压力传递给压电式传感器，压电式传感器将压力信号传递给控制器，对测试试件的物理性能进行测试。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明能对金属橡胶的摩擦耗能性能进行检测，并能通过位移缩放机构，提高位移变化的测量精度，同时本发明各部分采用模块化设计，各部件更换简单，维修方便。

为使得本发明的上述目的、特征和优点能够更明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细说明。

附图说明

图1为本发明实施例的结构示意图；

图2为本发明实施例传动板的结构示意图；

图3为本发明实施例位移缩放机构的结构示意图；

图4为本发明顶柱的结构示意图；

图5为本发明实施例支撑台的结构示意图；

图中：100-机台；110-支撑架A；120-支撑架B；130-支撑架C；140-支撑架D；150-支撑架E；151-安装槽；152-螺栓；200-电机；210-螺杆；300-传动板；310-螺孔A；320-顶杆；400-位移缩放机构；410-壳体；411-导向孔；412-凹槽A；413-凹槽B；414-凹槽C；420-楔形块A；430-楔形块B；440-楔形块C；450-安装杆；460-复位弹簧；470-滚轴A；480-滚轴B；490-滚轴C；500-顶盘；600-顶柱；610-压电式传感器；620-安装座；630-安装孔；640-压头；700-支撑台；710-限位槽；720-螺孔B；800-测试试件；810-应变片；900-导杆。

具体实施方式

如图1~5所示，一种用于测试金属橡胶摩擦耗能性能的装置，包括机台100，在机台100上设置有电机200，在电机200的输出轴上设置有螺杆210，在螺杆210上套设有传动板300，传动板300上设置有能与螺杆210配合的螺孔A310，在传动板300上端设置有顶杆320，顶杆320端部设置有位移缩放机构400，在位移缩放机构400前端设置有顶盘500，在顶盘500前端设置有与顶盘500同轴的顶柱600，在顶柱600上设置有压电式传感器610，在顶盘500与顶柱600之间设置有用以放置测试试件800的支撑台700，在测试试件800上设置有用以测量测试试件800变形位移的应变片810。通过电机200作为动力机构，为整机提供动力，通过螺杆210、传动板300、顶杆320和位移缩放机构400进行传动，传递位移和力，通过压电式传感器610检测压力的数据，通过应变片810，检测测试试件800的变形位移，通过位移缩放机构400，提高位移变化的测量精度。

本实施例中，所述位移缩放机构400包括壳体410，在壳体410底部设置有可水平移动的楔形块A420，在楔形块A420上端设置有可竖直移动的楔形块B430，在楔形块B430前端设置有楔形块C440，楔形块C440前端设置有安装杆450，顶盘500固定在安装杆450前端，在壳体410后端设置有导向孔411，顶杆320穿过导向孔411，顶在楔形块A420后端，在楔形块A420的前端设置有复位弹簧460。当顶杆320向前移动时，会将楔形块A420向前顶，使楔形块A420向前移动距离L1，楔形块B430向上移动L2，楔形块C440向前移动L3，如图3所示，L1、L2、L3满足以下关系：L2=L1/tanα，L3=L2*tanβ，其中α大于45°，β小于45°，进而使楔形块A420的位移传递到楔形块C440时，会被缩小到一定倍数，并可根据测量精度要求，选择不同斜度的楔形块，达到提高位移变化的测量精度的效果。

本实施例中，在楔形块A420的下方设置有滚轴A470，在壳体410底部设置有与凹槽A412，滚轴A470可在凹槽A412内滚动，在楔形块A420与楔形块B430之间设置有滚轴B480，在滚轴B480两侧设置有凹槽B413，凹槽B413位于壳体410侧壁上，滚轴B480可沿凹槽B413在竖直方向移动，在楔形块B430与楔形块C440之间设置有滚轴C490，在滚轴C490两端设置有凹槽C414，凹槽C414位于壳体410壁上，滚轴C490可沿凹槽C414移动。在楔形块A420、楔形块B430、楔形块C440间位移传递的过程中，滚轴A470、滚轴B480、滚轴C490能减小摩擦并能传递位移。

本实施例中，所述顶柱600包括安装座620，在安装座620端面设置有安装孔630，压电式传感器610放置于安装孔630内，在安装座620上设置有压头640，压头640一端朝向测试试件800，压头640另一端延伸进安装孔630内，并与压电式传感器610接触。

本实施例中，在传动板300下端穿设有导杆900，传动板300可以沿着导杆900滑动，在导杆900两侧设置有支撑架A110，支撑架A110固定在机台100上。

本实施例中，在螺杆210末端设置有支撑架B120，支撑架B120固定在机台100上。

本实施例中，在位移缩放机构400下端设置有支撑架C130，支撑架C130固定在机台100上。

本实施例中，在顶柱600后端设置有支撑架D140，支撑架D140固定在机台100上。

本实施例中，支撑台700上设置有防止测试试件800滚动的限位槽710，在支撑台700端部设置有支撑架E150，在支撑架E150上设置有安装槽151，在安装槽151内穿设有螺栓152，在支撑台700上设置有能与螺栓152配合的螺孔B720，通过螺栓152与螺孔B720的配合将支撑台700固定在支撑架E150上，同时能通过调节螺栓152在限位槽710内移动，进而调节支撑台700的高度。

一种用于测试金属橡胶摩擦耗能性能的装置的工作方法，包括所述的用于测试金属橡胶摩擦耗能性能的装置：

（1）先根据测试试件800的大小，调节螺栓152在限位槽710内移动，进而将支撑台700调节到适当的高度，调节好后，将螺栓152拧紧，使支撑台700固定在支撑架E150上，再将测试试件800放置于支撑台700的限位槽710内；

（2）将测试试件800放置于支撑台700后，控制电机200正转一定角度，电机200正转，带动电机200输出轴上的螺杆210正向转动，螺杆210正向转动，带动传动板300向前移动，传动板300向前移动，带动顶杆320向前移动，顶杆320向前移动，带动顶杆320前端的楔形块A420沿水平方向向前移动一定距离，楔形块A420向前移动，带动楔形块B430沿竖直方向向上移动一定距离，楔形块B430向上运动，带动楔形块C440向前运动一定距离，楔形块C440向前移动，带动顶盘500向前运动，对测试试件800施加压力，形成挤压，在楔形块A420将位移传递给楔形块B430的过程中以及楔形块B430将位移传递给楔形块C440的过程中，在楔形块A420、楔形块B430、楔形块C440间每传递一次位移，就可以将位移的值缩小至楔形块倾角的正切值倍，在楔形块A420、楔形块B430、楔形块C440间位移传递的过程中，滚轴A470、滚轴B480、滚轴C490能减小摩擦并能传递位移；

（3）在顶盘500对测试试件800施加压力的过程中，测试试件800会发生变形位移，贴在测试试件800上的应变片810对该变形位移进行检测，并将数据传递给控制器，同时，在顶盘500对测试试件800挤压的过程中，测试试件800会将压力传递给顶柱600，通过顶柱600的压头640将压力传递给压电式传感器610，压电式传感器610将压力信号传递给控制器，对测试试件800的物理性能进行测试。

上述操作流程及软硬件配置，仅作为本发明的较佳实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种用于测试金属橡胶摩擦耗能性能的装置，其特征在于：包括机台，在机台上设置有电机，在电机的输出轴上设置有螺杆，在螺杆上套设有传动板，传动板上设置有能与螺杆配合的螺孔A，在传动板上端设置有顶杆，顶杆端部设置有位移缩放机构，在位移缩放机构前端设置有顶盘，在顶盘前端设置有与顶盘同轴的顶柱，在顶柱上设置有压电式传感器，在顶盘与顶柱之间设置有用以放置测试试件的支撑台，在测试试件上设置有用以测量测试试件变形位移的应变片。

2.根据权利要求1所述的用于测试金属橡胶摩擦耗能性能的装置，其特征在于：所述位移缩放机构包括壳体，在壳体底部设置有可水平移动的楔形块A，在楔形块A上端设置有可竖直移动的楔形块B，在楔形块B前端设置有楔形块C，楔形块C前端设置有安装杆，顶盘固定在安装杆前端，在壳体后端设置有导向孔，顶杆穿过导向孔，顶在楔形块A后端，在楔形块A的前端设置有复位弹簧。

3.根据权利要求2所述的用于测试金属橡胶摩擦耗能性能的装置，其特征在于：在楔形块A的下方设置有滚轴A，在壳体底部设置有与凹槽A，滚轴A可在凹槽A内滚动，在楔形块A与楔形块B之间设置有滚轴B，在滚轴B两侧设置有凹槽B，凹槽B位于壳体侧壁上，滚轴B可沿凹槽B在竖直方向移动，在楔形块B与楔形块C之间设置有滚轴C，在滚轴C两端设置有凹槽C，凹槽C位于壳体壁上，滚轴C可沿凹槽C移动。

4.根据权利要求1所述的用于测试金属橡胶摩擦耗能性能的装置，其特征在于：所述顶柱包括安装座，在安装座端面设置有安装孔，压电式传感器放置于安装孔内，在安装座上设置有压头，压头一端朝向测试试件，压头另一端延伸进安装孔内，并与压电式传感器接触。

5.根据权利要求1所述的用于测试金属橡胶摩擦耗能性能的装置，其特征在于：在传动板下端穿设有导杆，传动板可以沿着导杆滑动，在导杆两侧设置有支撑架A，支撑架A固定在机台上。

6.根据权利要求1所述的用于测试金属橡胶摩擦耗能性能的装置，其特征在于：在螺杆末端设置有支撑架B，支撑架B固定在机台上。

7.根据权利要求1所述的用于测试金属橡胶摩擦耗能性能的装置，其特征在于：在位移缩放机构下端设置有支撑架C，支撑架C固定在机台上。

8.根据权利要求1所述的用于测试金属橡胶摩擦耗能性能的装置，其特征在于：在顶柱后端设置有支撑架D，支撑架D固定在机台上。

9.根据权利要求1所述的用于测试金属橡胶摩擦耗能性能的装置，其特征在于：支撑台上设置有防止测试试件滚动的限位槽，在支撑台端部设置有支撑架E，在支撑架E上设置有安装槽，在安装槽内穿设有螺栓，在支撑台上设置有能与螺栓配合的螺孔B，通过螺栓与螺孔B的配合将支撑台固定在支撑架E上，同时能通过调节螺栓在限位槽内移动，进而调节支撑台的高度。

10.一种用于测试金属橡胶摩擦耗能性能的装置的工作方法，包括如权利要求1所述的用于测试金属橡胶摩擦耗能性能的装置，其特征在于：

（1）先根据测试试件的大小，调节螺栓在限位槽内移动，进而将支撑台调节到适当的高度，调节好后，将螺栓拧紧，使支撑台固定在支撑架E上，再将测试试件放置于支撑台的限位槽内；

（2）将测试试件放置于支撑台后，控制电机正转一定角度，电机正转，带动电机输出轴上的螺杆正向转动，螺杆正向转动，带动传动板向前移动，传动板向前移动，带动顶杆向前移动，顶杆向前移动，带动顶杆前端的楔形块A沿水平方向向前移动一定距离，楔形块A向前移动，带动楔形块B沿竖直方向向上移动一定距离，楔形块B向上运动，带动楔形块C向前运动一定距离，楔形块C向前移动，带动顶盘向前运动，对测试试件施加压力，形成挤压，在楔形块A将位移传递给楔形块B的过程中以及楔形块B将位移传递给楔形块C的过程中，在楔形块A、楔形块B、楔形块C间每传递一次位移，就可以将位移的值缩小至楔形块倾角的正切值倍，在楔形块A、楔形块B、楔形块C间位移传递的过程中，滚轴A、滚轴B、滚轴C能减小摩擦并能传递位移；

（3）在顶盘对测试试件施加压力的过程中，测试试件会发生变形位移，贴在测试试件上的应变片对该变形位移进行检测，并将数据传递给控制器，同时，在顶盘对测试试件挤压的过程中，测试试件会将压力传递给顶柱，通过顶柱的压头将压力传递给压电式传感器，压电式传感器将压力信号传递给控制器，对测试试件的物理性能进行测试。