CN109655401A - 一种金属材料的变压力平面摩擦运动阻尼特性测试装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种金属材料的变压力平面摩擦运动阻尼特性测试装置，该装置中激振控制装置产生并控制多个交变电压信号，输出到多个激振发生装置；激振发生装置固定在基础台架上，激振发生装置顶部连接有滑杆运动装置；滑杆运动装置一端固定在激振发生装置上，另一端支撑在基础台架的滑动轴承上，滑杆运动装置将二维平面方向的激振传递到动摩擦块，动摩擦块和静摩擦块发生接触形成平面摩擦运动；静摩擦块通过正压力施加装置中的静摩擦支撑和预紧拉绳约束，静摩擦块下方施加有向上交变正压力；测量装置测量摩擦运动的正压力、摩擦力以及动摩擦块的位移；本发明可用来模拟复杂运行工况下透平叶片的干摩擦阻尼结构在复杂变压力下平面运动时的阻尼特性。

Description

一种金属材料的变压力平面摩擦运动阻尼特性测试装置

技术领域

本发明属于实验装置技术领域，具体涉及一种金属材料的变压力平面摩擦运动阻尼特性测试装置。

背景技术

叶片是透平机械中的重要零部件。在恶劣的工作环境下，由巨大的振动应力导致的高周疲劳是叶片损坏的主要原因。透平叶片常采用干摩擦结构来耗散系统振动能量，降低叶片振动，干摩擦阻尼结构具有结构简单、造价低廉、不受温度限制、减振效果良好等优点，常见的叶片干摩擦阻尼结构为叶片与轮盘之间的榫接、叶片的阻尼围带、凸肩等。

建立有效的干摩擦阻尼模型以及可靠的试验测试方法，是叶片阻尼器结构设计的关键。研究者们常采用一维摩擦接触模型求解叶片阻尼器系统耦合振动问题，但工程动态接触问题中接触位移与接触摩擦力为复杂的非线性关系，如叶片发生弯扭耦合振动时，缘板阻尼块与叶片间的相对运动是二维的，一维摩擦理论不能有效解决叶片振动分析中存在的干摩擦问题，且没有一种模型能够准确的描述所有的阻尼特性。现阶段，国内外几乎没有关于二维平面干摩擦阻尼特性分析的实验设备，通常只有单方向激振的摩擦试验台，仅能解决一维摩擦阻尼运动特性的问题，因此通过建立一种变压力的考虑二维平面摩擦运动阻尼特性测试装置来分析变压力平面摩擦运动阻尼特性具有重要的研究价值。

综上所述，对变正压力下二维平面干摩擦阻尼特性的研究尤其是机理性研究还很不充分，相关的试验测试设备更是几乎不存在。因此，建立一种金属材料的变压力平面摩擦运动阻尼特性测试装置并开展考虑变正压力下的模拟实际平面干摩擦运动的阻尼特性研究具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于针对目前透平机械的变压力平面干摩擦阻尼特性试验研究的不足，提供了一种金属材料的变压力平面摩擦运动阻尼特性测试装置，其可以用来模拟测量实际运行工况下叶片干摩擦阻尼结构在正压力受激振变化时的二维平面摩擦运动现象，为进一步研究透平叶片的干摩擦阻尼减振问题提供有力工具。

本发明采用如下技术方案来实现的：

一种金属材料的变压力平面摩擦运动阻尼特性测试装置，包括基础台架、激振控制装置、激振发生装置、滑杆运动装置、正压力施加装置和测量装置；其中，

基础台架固定在试验平台上，包括四个在竖直方向上平行设置的四个刚性柱，相邻两个刚性柱的外侧在同一水平面上依次通过支撑板、工形支撑板、轴承板和工形轴承板固定连接形成一个整体；支撑板和工形支撑板上均开有圆形通孔和螺栓孔用于安装激振发生装置，轴承板和工形轴承板上开有轴承孔和螺栓孔，并安装有轴承支撑架；

激振控制装置包括计算机、模拟输出卡和信号放大器，由计算机编程实现三路的交变电压信号源，通过模拟输出卡输出电压模拟信号再通过信号放大器进行信号放大，其中用于二维平面激振的两路交变电压信号，一路由接线器分离成两路相同输出信号到固定在支撑板上的激振发生装置，另一路由接线器分离成两路相同输出信号到固定在工形支撑板上的激振发生装置，用于平面摩擦正压力变化的第三路交变电压信号输出到正压力施加装置中底部的激振发生装置；

激振发生装置设置有五套，分别安装在支撑板、工形支撑板和试验平台上；

滑杆运动装置包括工形固定板、固定板、大直径螺杆、小直径螺杆、固定支撑台、滑杆和动摩擦支撑滑台，工形固定板和固定板上开有滑台孔，以和对应的激振发生装置顶部相配合并通过螺母固定，大直径螺杆和小直径螺杆上均开有螺纹，小直径螺杆两两平行设置，一端通过螺母固定到工形固定板上，两个大直径螺杆平行设置，且一端通过螺母固定到固定板，大直径螺杆和小直径螺杆的另一端均各自支撑在轴承支撑架中的滑动轴承上，轴承支撑架固定在基础台架的轴承孔中，固定支撑台上开有通孔并通过螺母分别固定在大直径螺杆和小直径螺杆上，滑杆中间光滑，两端开有螺纹并固定在固定支撑台上，平面方向的多支滑杆穿过动摩擦支撑滑台并能够带动动摩擦支撑滑台做平面往复运动，动摩擦支撑滑台底端开有螺纹槽并固定动摩擦块，动摩擦块和正压力施加装置中的静摩擦块组成摩擦副；

正压力施加装置位于滑杆运动装置下方，包括竖直支架、静摩擦支撑、U型架、拉绳、上磁铁、下磁铁和磁铁支撑板，竖直支架底部设有支撑底板并固定在试验平台上，静摩擦支撑中心开有螺纹孔，螺纹孔上通过螺杆连接有动态力传感器，动态力传感器上连接有静摩擦块，静摩擦支撑的两侧分别固定有2个顶杆，顶杆顶部为凸台结构，通过铰接连接有动态力传感器，用于测量摩擦运动时在平面方向上的静摩擦力，动态力传感器通过支撑杆固定到竖直支架上，静摩擦支撑的一角开有通孔用于插入螺杆，螺杆和U型架连接固定，U型架的一侧连有拉绳，拉绳另一端和螺帽连接，同时竖直支架上固定一条拉绳，拉绳另一端和钩型螺杆相连，螺帽和钩型螺杆相配合，静摩擦支撑的下方固定有上磁铁，上磁铁的正下方有磁性相斥的下磁铁，而下磁铁固定在磁铁支撑板上，且磁铁支撑板通过螺纹配合固定在试验平台上激振发生装置的顶部，且上磁铁、下磁铁和磁铁支撑板保持同轴设置；

测量装置包括动态力传感器、动态力传感器、激光测振仪、旋转平板、支撑台板、支撑轴和数据采集器，动态力传感器一端通过支撑杆固定在竖直支架上，另一端和静摩擦支撑的顶杆接触，动态力传感器的下端固定在静摩擦支撑上，上端则连接有静摩擦块，激光测振仪指向动摩擦块，且激光测振仪固定在旋转平板上，旋转平板由支撑轴固定在支撑台板上，支撑轴上通过螺母固定并可调节旋转平板的旋转角度，数据采集器用于接收来自动态力传感器、动态力传感器和激光测振仪的信号并输出到计算机；

测试时，激振控制装置产生并控制多个交变电压信号并通过线缆传输到激振发生装置，部分激振发生装置固定在基础台架上，接收交变电压信号驱动滑杆运动装置运动，滑杆运动装置一端连接激振发生装置，另一端支撑在基础台架的滑动轴承上，滑杆运动装置将二维平面方向的激振传递到和静摩擦块发生接触的金属材料的动摩擦块，正压力施加装置在滑杆运动装置下方，对静摩擦块施加垂直向上的往复变化的正压力，正压力施加装置上静摩擦块与滑杆运动装置中的动摩擦块组成二维平面摩擦副，测量装置位于正压力施加装置的外侧。

本发明进一步的改进在于，每套激振发生装置均包括激振底板、机壳、永磁铁、支撑杆和励磁线圈滑台，支撑杆套装在机壳内，并与机壳均垂直安装在激振底板；永磁铁固定在机壳内的底部，永磁铁上方依次设置有套装在支撑杆上的下弹簧和励磁线圈滑台，以及依次套装在励磁线圈滑台上的上弹簧和顶罩，且顶罩与机壳固定连接；励磁线圈滑台顶部开有螺纹且底部绕有励磁线圈，励磁线圈滑台和支撑杆相配合能够上下滑动，励磁线圈接收激振控制装置传来的交变电压信号使励磁线圈滑台产生上下往复的受迫振动，激振发生装置安装时，机壳穿过基础台架上的圆形通孔，激振底板固定到基础台架的支撑板或工形支撑板上，另外一个通过激振底板安装在试验平台上。

本发明进一步的改进在于，工形固定板和固定板上的滑台孔与顶部开有螺纹的励磁线圈滑台相配合并通过螺母固定；磁铁支撑板通过螺纹配合固定在试验平台上激振发生装置的励磁线圈滑台顶部。

本发明进一步的改进在于，每个刚性柱的底部均设置有一个底板，并连接固定在试验平台上。

本发明进一步的改进在于，机壳、支撑杆和激振底板铸造或焊接为一体。

本发明进一步的改进在于，动摩擦支撑滑台顶端开有润滑油孔。

本发明进一步的改进在于，大直径螺杆和小直径螺杆相互垂直，并通过调整轴承支撑架的位置确保大直径螺杆和小直径螺杆均水平放置。

本发明进一步的改进在于，计算机和模拟输出卡产生和控制用于平面正交方向激振的两路激振力信号的幅值和相位差可调，用于控制摩擦正压力变化的一路激振力信号的幅值和相位可调，且所有激振力信号的激振频率避开滑杆运动装置的共振频率范围。

本发明进一步的改进在于，磁铁支撑板和励磁线圈滑台通过螺纹配合，旋转磁铁支撑板用于调整上磁铁和下磁铁的初始相对位置来控制初始摩擦正压力，钩型螺杆和螺帽通过螺纹配合，通过旋转螺帽调整静摩擦支撑在平面上受到的预紧拉力。

本发明具有如下有益的技术效果：

1、本发明提供的一种金属材料的变压力平面摩擦运动阻尼特性测试装置，针对透平叶片的干摩擦阻尼结构，通过平面两正交方向的滑杆装置能模拟真实情况下阻尼结构在二维平面的摩擦运动；

2、平面摩擦的激振力大小和相位通过软件及仪器控制，可连续调节，通过调整相位差可模拟多种运动轨迹下滑移和粘滞的运动状态；

3、通过调整静摩擦块下的激振发生装置接收的交变电压信号可控制正压力的幅值和相位变化，旋转调整磁铁支撑板的上下位置可以连续调整摩擦运动的初始正压力；

4、激光测振仪可根据实际试验环境调整位置及发射角度，通过三角函数计算获得动摩擦块的动态位移；

5、固定静摩擦块的静摩擦支撑通过顶杆分别与平面两正交方向的动态力传感器铰接，通过旋转预紧拉绳上的螺帽和钩型螺杆可以调节施加到静摩擦支撑上对动态力传感器的斜向压紧程度；

6、本发明装置测量对象还可以应用到多种领域的材料，不局限于透平机械领域的金属材料。

综上所述，本发明实现了变正压力下模拟金属材料在二维平面摩擦运动的阻尼特性，可以获取多种影响因素对平面摩擦运动阻尼特性的影响，本发明装置由计算机通过编程控制激振，操作方便，为研究变正压力下二维平面摩擦运动阻尼特性提供了重要的工具，例如为高性能发动机、燃气轮机和涡轮的叶片-轮盘的阻尼器设计及分析提供参考依据。

附图说明

图1是本发明一种金属材料的变压力平面摩擦运动阻尼特性测试装置的整体结构示意图。

图2是基础台架的结构示意图。

图3是激振控制装置的示意图。

图4是本发明测试装置中的激振发生装置的示意图。

图5是激振发生装置的结构示意图。

图6是滑杆运动装置的结构示意图。

图7是正压力施加装置的顶部结构示意图。

图8是正压力施加装置的侧面结构示意图。

图9是动摩擦块和静摩擦块的接触示意图。

图10是测量装置的结构示意图。

附图标记说明：

1-刚性柱；2-底板；3-支撑板；4-圆形通孔；5-轴承板；6-轴承孔；7-工形支撑板；8-工形轴承板；9-计算机；10-模拟输出卡；11-信号放大器；12-数据采集器；13-激振底板；14-螺栓Ⅰ；15-机壳；16-永磁铁；17-下弹簧；18-支撑杆；19-上弹簧；20-顶罩；21-励磁线圈滑台；22-工形固定板；23-固定板；24-滑台孔；25-大直径螺杆；26-小直径螺杆；27-固定支撑台；28-滑杆；29-动摩擦支撑滑台；30-动摩擦块；31-轴承支撑架；32-滑动轴承；33-螺栓Ⅱ；34-竖直支架；35-支撑底板；36-螺栓Ⅲ；37-静摩擦块；38-静摩擦支撑；39-顶杆；40-动态力传感器；41-支撑杆；42-螺杆；43-U型架；44-螺帽；45-钩型螺杆；46-拉绳；47-动态力传感器；48-上磁铁；49-下磁铁；50-磁铁支撑板；51-激光测振仪；52-旋转平板；53-支撑台板；54-支撑轴。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

参见图1，本发明提供的一种金属材料的变压力平面摩擦运动阻尼特性测试装置，包括基础台架、激振控制装置、激振发生装置、滑杆运动装置、正压力施加装置和测量装置。

参见图2，基础台架由刚性柱1、支撑板3、轴承板5、工形支撑板7和工形支撑板8组成，刚性柱1焊接在底板2上，并通过底板2上的螺栓将刚性柱1固定在试验平台上，刚性柱1上开有通孔，支撑板3、轴承板5、工形支撑板7和工形支撑板8通过螺栓连接固定在刚性柱1之间，支撑板3和工形支撑板7上开有圆形通孔4和螺栓孔用于安装激振发生装置，轴承板5和工形支撑板8上开有轴承孔6以及螺栓孔用于安装轴承支撑架31；

参见图3，激振控制装置包括计算机9、模拟输出卡10和信号放大器11，由计算机9编程实现三路的交变电压信号源，包括用于水平面激振的两路和用于模拟垂直正压力的一路，通过模拟输出卡10输出电压模拟信号再通过信号放大器11信号放大，使其能够产生可以明显激起滑杆运动装置的足够大小的激振力幅值，其中用于平面激振的两路交变电压信号，一路由接线器分离成两路相同输出信号到固定在支撑板3上的2个激振发生装置，另一路再由接线器分离成两路相同输出信号到固定在工形支撑板7上的2个激振发生装置，用于平面摩擦正压力变化的第三路交变电压信号，输出到正压力施加装置中底端的1个激振发生装置；

参见图4，本发明一种金属材料的变压力平面摩擦运动阻尼特性测试装置中有5个激振发生装置，水平面的正交方向分别布置两个激振发生器固定在支撑板3和工形支撑板7上，支撑板3或工形支撑板7上的两个激振发生器接收相同的交变电压信号，但支撑板3和工形支撑板7上的激振发生器的激振力幅值和相位则不相同，用于模拟平面摩擦时在双向激振力的不同幅值和相位差下的平面摩擦运动状态；

参见图5，激振发生装置包括激振底板13、机壳15、永磁铁16、支撑杆18和励磁线圈滑台21，激振发生装置是利用励磁线圈在磁场中受到磁场力的作用产生一个交变的力而推动系统振动，机壳15、支撑杆18和激振底板13铸造或者焊接为一体，在激振发生装置内部，永磁铁16固定在机壳15内的底部，永磁铁16上面依次装有下弹簧17、励磁线圈滑台21、上弹簧19和顶罩20，顶罩20通过螺栓固定到机壳15上，励磁线圈滑台21顶部开有螺纹，底部绕有励磁线圈，励磁线圈滑台21和支撑杆18相配合可上下滑动，励磁线圈接收激振控制装置传来的交变电压信号使励磁线圈滑台21产生上下往复的受迫振动，安装到基础台架时机壳15穿过基础台架上的圆形通孔4，激振底板13通过螺栓Ⅰ14固定到基础台架的支撑板3或工形支撑板7上；

参见图6，滑杆运动装置包括工形固定板22、固定板23、大直径螺杆25、小直径螺杆26、固定支撑台27、滑杆28和动摩擦支撑滑台29，工形固定板22和固定板23上开有滑台孔24以通过顶部开有螺纹的励磁线圈滑台21且由螺母固定，大直径螺杆25和小直径螺杆26均开有螺纹，小直径螺杆26一端通过螺母固定到工形固定板22，大直径螺杆25一端通过螺母固定到固定板23，大直径螺杆25和小直径螺杆26的另一端均分别支撑在轴承支撑架31中的滑动轴承32上，轴承支撑架31通过螺栓Ⅱ33和基础台架的轴承孔6固定，且可在预留的孔内上下调整以保证大直径螺杆25和小直径螺杆26处于水平状态，固定支撑台27上开有通孔，通过螺母固定在大直径螺杆25和小直径螺杆26上，实验时可根据需要在大直径螺杆25和小直径螺杆26上调整前后位置，滑杆28的结构是中间光滑而两端开有螺纹，滑杆28固定到固定支撑台27，平面互相垂直的多支滑杆28穿过动摩擦支撑滑台29并带动动摩擦支撑滑台29做平面往复运动，动摩擦支撑滑台29顶端开有润滑油孔可注入润滑油降低动摩擦支撑滑台29在滑杆28滑动的阻力，动摩擦支撑滑台29底端开有螺纹槽可固定动摩擦块30，动摩擦块30和正压力施加装置中的静摩擦块37组成摩擦副；

参见图7，正压力施加装置的顶部结构，包括竖直支架34、静摩擦块37、静摩擦支撑38、U型架43、拉绳46、顶杆39和支撑杆41，主要功能是为固定静摩擦块37并施加预紧拉力，竖直支架34底部有支撑底板35，通过螺栓Ⅲ36将竖直支架34固定在试验平台上，静摩擦支撑38中心开有螺纹孔，静摩擦支撑38上通过螺杆连接有动态力传感器47和静摩擦块37，静摩擦支撑38的平面正交方向固定有2个顶杆39，顶杆的外端为圆顶凸台结构，通过铰接连接着动态力传感器40，动态力传感器40另一端连接支撑杆41并固定到竖直支架34，静摩擦支撑38的一角开有通孔，内部插入螺杆42，螺杆42和U型架43连接固定，U型架43的外侧连有拉绳，拉绳另一端和螺帽44连接，同时竖直支架34上固定一条拉绳46，拉绳46另一端和钩型螺杆45相连，螺帽44和钩型螺杆45相配合，通过旋转螺帽44可调整静摩擦支撑38受到的预紧拉力，也就是作用动态力传感器40上的初始力。

参见图8，正压力施加装置的侧面结构，包括静摩擦块37、静摩擦支撑38、上磁铁48、下磁铁49和磁铁支撑板50，静摩擦支撑38上连接有动态力传感器47和静摩擦块37，静摩擦支撑38的下方固定有上磁铁48，上磁铁48的正下方有磁性相斥的下磁铁49且保持同轴，而下磁铁49固定在磁铁支撑板50上，磁铁支撑板50通过螺纹配合固定在激振发生装置的励磁线圈滑台21的顶部，作用到静摩擦块37的初始正压力可通过多种方法调整，包括选取提供合适推力的上磁铁48和下磁铁49或旋转磁铁支撑板50调整上下位置。

参见图9，动摩擦块30和静摩擦块37发生接触，在动摩擦支撑滑台29的作用下，动摩擦块30在平面发生变压力二维摩擦运动，静摩擦支撑38支撑上部的静摩擦块37并通过顶杆39作用到动态力传感器40。

参见图10，测振装置包括动态力传感器40、动态力传感器47、激光测振仪51、旋转平板52、支撑台板53、支撑轴54和数据采集器12，动态力传感器40一端通过铰接连接着顶杆，另一端通过支撑杆41固定到竖直支架34，动态力传感器40可测量摩擦运动时动摩擦块30传递给静摩擦块37在平面方向的动态摩擦力，动态力传感器47位于静摩擦支撑38上，动态力传感器47可测量动摩擦块30和静摩擦块37之间的法向正压力，激光测振仪51固定在旋转平板52上，激光指向动摩擦块30的侧面中心位置，旋转平板52由支撑轴54通过螺母固定在支撑台板53上，测试时可灵活调节旋转平板52的倾斜角度，数据采集器12采集来自动态力传感器40、动态力传感器47和激光测振仪51的信号并输出到计算机9。

为了对本发明一种金属材料的变压力平面摩擦运动阻尼特性测试装置进一步了解，现对其操作步骤做一说明。

首先，加工并安装待测的摩擦金属材料，将待测的两种金属材料加工成方块形状的动摩擦块30和圆台形状的静摩擦块37，将两者分别安装固定在动摩擦支撑滑台29和静摩擦支撑38；其次，选取提供合适推力的上磁铁48和下磁铁49，安装固定在对应的静摩擦支撑38和磁铁支撑板50上，将磁铁支撑板50安装拧入到激振发生装置，将静摩擦支撑38安装在试验装置所示待测位置，旋转螺帽44调整施加到静摩擦支撑38的预紧拉力，旋转磁铁支撑板50调整作用磁场力作用到静摩擦块37的初始正压力；然后，在滑杆运动装置中依次安装固定支撑台27、滑杆28和动摩擦支撑滑台29，调整固定支撑台27在大直径螺杆25和小直径螺杆26的前后位置使动摩擦支撑滑台29底部的动摩擦块30的中心正对着静摩擦块37，调整轴承支撑架31的位置保证大直径螺杆25和小直径螺杆26处于水平状态；然后，打开测量装置中激光测振仪51并调整激光测振仪51的前后位置和旋转倾角，使其激光对着动摩擦块30的侧面中心，打开数据采集器12；最后，由计算机9编程实现三路的交变电压信号源，通过模拟输出卡10输出电压模拟信号再通过信号放大器11信号放大，用于平面激振的两路交变电压信号，分别经由接线器分离后输出到固定在支撑板3和工形支撑板7上的激振发生装置，用于平面摩擦正压力变化的第三路交变电压信号，输出到正压力施加装置中底端的激振发生装置，通过数据采集器12采集平面摩擦运动过程中的摩擦力、正压力和动摩擦块振动位移的数据信号，进一步通过数据处理分析平面摩擦运动阻尼特性。

Claims (9)

1.一种金属材料的变压力平面摩擦运动阻尼特性测试装置，其特征在于，包括基础台架、激振控制装置、激振发生装置、滑杆运动装置、正压力施加装置和测量装置；其中，

基础台架固定在试验平台上，包括四个在竖直方向上平行设置的四个刚性柱(1)，相邻两个刚性柱(1)的外侧在同一水平面上依次通过支撑板(3)、工形支撑板(7)、轴承板(5)和工形轴承板(8)固定连接形成一个整体；支撑板(3)和工形支撑板(7)上均开有圆形通孔(4)和螺栓孔用于安装激振发生装置，轴承板(5)和工形轴承板(8)上开有轴承孔(6)和螺栓孔，并安装有轴承支撑架(31)；

激振控制装置包括计算机(9)、模拟输出卡(10)和信号放大器(11)，由计算机(9)编程实现三路的交变电压信号源，通过模拟输出卡(10)输出电压模拟信号再通过信号放大器(11)进行信号放大，其中用于二维平面激振的两路交变电压信号，一路由接线器分离成两路相同输出信号到固定在支撑板(3)上的激振发生装置，另一路由接线器分离成两路相同输出信号到固定在工形支撑板(7)上的激振发生装置，用于平面摩擦正压力变化的第三路交变电压信号输出到正压力施加装置中底部的激振发生装置；

激振发生装置设置有五套，分别安装在支撑板(3)、工形支撑板(7)和试验平台上；

滑杆运动装置包括工形固定板(22)、固定板(23)、大直径螺杆(25)、小直径螺杆(26)、固定支撑台(27)、滑杆(28)和动摩擦支撑滑台(29)，工形固定板(22)和固定板(23)上开有滑台孔(24)，以和对应的激振发生装置顶部相配合并通过螺母固定，大直径螺杆(25)和小直径螺杆(26)上均开有螺纹，小直径螺杆(26)两两平行设置，一端通过螺母固定到工形固定板(22)上，两个大直径螺杆(25)平行设置，且一端通过螺母固定到固定板(23)，大直径螺杆(25)和小直径螺杆(26)的另一端均各自支撑在轴承支撑架(31)中的滑动轴承(32)上，轴承支撑架(31)固定在基础台架的轴承孔(6)中，固定支撑台(27)上开有通孔并通过螺母分别固定在大直径螺杆(25)和小直径螺杆(26)上，滑杆(28)中间光滑，两端开有螺纹并固定在固定支撑台(27)上，平面方向的多支滑杆(28)穿过动摩擦支撑滑台(29)并能够带动动摩擦支撑滑台(29)做平面往复运动，动摩擦支撑滑台(29)底端开有螺纹槽并固定动摩擦块(30)，动摩擦块(30)和正压力施加装置中的静摩擦块(37)组成摩擦副；

正压力施加装置位于滑杆运动装置下方，包括竖直支架(34)、静摩擦支撑(38)、U型架(43)、拉绳(46)、上磁铁(48)、下磁铁(49)和磁铁支撑板(50)，竖直支架(34)底部设有支撑底板(35)并固定在试验平台上，静摩擦支撑(38)中心开有螺纹孔，螺纹孔上通过螺杆连接有动态力传感器(47)，动态力传感器(47)上连接有静摩擦块(37)，静摩擦支撑(38)的两侧分别固定有2个顶杆(39)，顶杆(39)顶部为凸台结构，通过铰接连接有动态力传感器(40)，用于测量摩擦运动时在平面方向上的静摩擦力，动态力传感器(40)通过支撑杆(41)固定到竖直支架(34)上，静摩擦支撑(38)的一角开有通孔用于插入螺杆(42)，螺杆(42)和U型架(43)连接固定，U型架(43)的一侧连有拉绳，拉绳另一端和螺帽(44)连接，同时竖直支架(34)上固定一条拉绳(46)，拉绳(46)另一端和钩型螺杆(45)相连，螺帽(44)和钩型螺杆(45)相配合，静摩擦支撑(38)的下方固定有上磁铁(48)，上磁铁(48)的正下方有磁性相斥的下磁铁(49)，而下磁铁(49)固定在磁铁支撑板(50)上，且磁铁支撑板(50)通过螺纹配合固定在试验平台上激振发生装置的顶部，且上磁铁(48)、下磁铁(49)和磁铁支撑板(50)保持同轴设置；

测量装置包括动态力传感器(40)、动态力传感器(47)、激光测振仪(51)、旋转平板(52)、支撑台板(53)、支撑轴(54)和数据采集器(12)，动态力传感器(40)一端通过支撑杆(41)固定在竖直支架(34)上，另一端和静摩擦支撑(38)的顶杆(39)接触，动态力传感器(47)的下端固定在静摩擦支撑(38)上，上端则连接有静摩擦块(37)，激光测振仪(51)指向动摩擦块(30)，且激光测振仪(51)固定在旋转平板(52)上，旋转平板(52)由支撑轴(54)固定在支撑台板(53)上，支撑轴(54)上通过螺母固定并可调节旋转平板(52)的旋转角度，数据采集器(12)用于接收来自动态力传感器(40)、动态力传感器(47)和激光测振仪(51)的信号并输出到计算机(9)；

测试时，激振控制装置产生并控制多个交变电压信号并通过线缆传输到激振发生装置，部分激振发生装置固定在基础台架上，接收交变电压信号驱动滑杆运动装置运动，滑杆运动装置一端连接激振发生装置，另一端支撑在基础台架的滑动轴承(32)上，滑杆运动装置将二维平面方向的激振传递到和静摩擦块(37)发生接触的金属材料的动摩擦块(30)，正压力施加装置在滑杆运动装置下方，对静摩擦块(37)施加垂直向上的往复变化的正压力，正压力施加装置上静摩擦块(37)与滑杆运动装置中的动摩擦块(30)组成二维平面摩擦副，测量装置位于正压力施加装置的外侧。

2.根据权利要求1所述的一种金属材料的变压力平面摩擦运动阻尼特性测试装置，其特征在于，每套激振发生装置均包括激振底板(13)、机壳(15)、永磁铁(16)、支撑杆(18)和励磁线圈滑台(21)，支撑杆(18)套装在机壳(15)内，并与机壳(15)均垂直安装在激振底板(13)；永磁铁(16)固定在机壳(15)内的底部，永磁铁(16)上方依次设置有套装在支撑杆(18)上的下弹簧(17)和励磁线圈滑台(21)，以及依次套装在励磁线圈滑台(21)上的上弹簧(19)和顶罩(20)，且顶罩(20)与机壳(15)固定连接；励磁线圈滑台(21)顶部开有螺纹且底部绕有励磁线圈，励磁线圈滑台(21)和支撑杆(18)相配合能够上下滑动，励磁线圈接收激振控制装置传来的交变电压信号使励磁线圈滑台(21)产生上下往复的受迫振动，激振发生装置安装时，机壳(15)穿过基础台架上的圆形通孔(4)，激振底板(13)固定到基础台架的支撑板(3)或工形支撑板(7)上，另外一个通过激振底板(13)安装在试验平台上。

3.根据权利要求2所述的一种金属材料的变压力平面摩擦运动阻尼特性测试装置，其特征在于，工形固定板(22)和固定板(23)上的滑台孔(24)与顶部开有螺纹的励磁线圈滑台(21)相配合并通过螺母固定；磁铁支撑板(50)通过螺纹配合固定在试验平台上激振发生装置的励磁线圈滑台(21)顶部。

4.根据权利要求1所述的一种金属材料的变压力平面摩擦运动阻尼特性测试装置，其特征在于，每个刚性柱(1)的底部均设置有一个底板(2)，并连接固定在试验平台上。

5.根据权利要求1所述的一种金属材料的变压力平面摩擦运动阻尼特性测试装置，其特征在于，机壳(15)、支撑杆(18)和激振底板(13)铸造或焊接为一体。

6.根据权利要求1所述的一种金属材料的变压力平面摩擦运动阻尼特性测试装置，其特征在于，动摩擦支撑滑台(29)顶端开有润滑油孔。

7.根据权利要求1所述的一种金属材料的变压力平面摩擦运动阻尼特性测试装置，其特征在于，大直径螺杆(25)和小直径螺杆(26)相互垂直，并通过调整轴承支撑架(31)的位置确保大直径螺杆(25)和小直径螺杆(26)均水平放置。

8.根据权利要求1所述的一种金属材料的变压力平面摩擦运动阻尼特性测试装置，其特征在于，计算机(9)和模拟输出卡(10)产生和控制用于平面正交方向激振的两路激振力信号的幅值和相位差可调，用于控制摩擦正压力变化的一路激振力信号的幅值和相位可调，且所有激振力信号的激振频率避开滑杆运动装置的共振频率范围。

9.根据权利要求1所述的一种金属材料的变压力平面摩擦运动阻尼特性测试装置，其特征在于，磁铁支撑板(50)和励磁线圈滑台(21)通过螺纹配合，旋转磁铁支撑板(50)用于调整上磁铁和下磁铁(49)的初始相对位置来控制初始摩擦正压力，钩型螺杆(45)和螺帽(44)通过螺纹配合，通过旋转螺帽(44)调整静摩擦支撑(38)在平面上受到的预紧拉力。