CN109682462A - 一种用于研究弹性体材料摩擦振动噪声的试验装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于机械工程技术领域，尤其涉及一种用于研究弹性体材料摩擦振动噪声的试验装置。针对现有技术中，不能排除本底噪声对试验的影响；不能精确保证施加载荷的精度；无法模拟不同的环境气氛条件下，探究不同环境中摩擦振动噪声产生机理等问题，本发明的技术方案是：包括底座，所述底座上设置有直线驱动机构和定位臂，所述直线驱动机构上连接有滑块，滑块上安装有介质槽，所述介质槽上设置有下试样，所述定位臂上连接有上浮动杆，上浮动杆的一端安装有重物，重物下方设置上夹具。可以实现精确调节摩擦时载荷的施加，并且能够改变不同的环境条件，探究不同环境中摩擦振动噪声产生机理。
Description
技术领域
本发明属于机械工程技术领域，尤其涉及一种用于研究弹性体材料摩擦振动噪声的试验装置。
背景技术
摩擦引起的振动和噪声是机械学领域中具有较大学科深度与难度的课题，研究时间长、涉及学科多，也是机械工程学科的研究前沿与重大科学问题之一，多年来研究热度持续不减。弹性体材料摩擦振动噪声在日常生活中较为常见，如汽车轮胎摩擦地面、汽车雨刮器刮擦玻璃、橡胶鞋底在地板上滑动等发出的尖叫。由于弹性体材料摩擦噪声会影响产品性能和环境舒适性，已经引起了工业界和学术界的重视。因此，如果能模拟各工况中弹性体材料摩擦环境，全面系统地进行与弹性体材料有关的对磨副摩擦学试验，研究弹性体材料摩擦学特性的影响因素和机理，对研究弹性体材料噪声特性是具有重要意义的。
目前市场上的弹性体材料摩擦试验装置，大体分为三类：恒定速度类摩擦试验装置，模仿走路等的冲滑式摩擦试验装置，恒牵引力式摩擦试验装置。这些装置的设计很大程度地推动了弹性体材料摩擦理论的发展，但这些装置不能进行专门的弹性体材料噪声的摩擦试验。
发明内容
针对弹性体材料摩擦振动噪声的试验中，探究不同环境中摩擦振动噪声产生机理等问题，本发明提供一种用于研究弹性体材料摩擦振动噪声的试验装置。
其目的在于：使得对弹性材料的实验内容更为丰富，能够满足各类对比试验的需要。
本发明采用的技术方案如下：
一种用于研究弹性体材料摩擦振动噪声的试验装置,其特征在于：包括底座，所述底座上设置有直线驱动机构和定位臂，所述直线驱动机构上连接有滑块，所述滑块上安装有介质槽，所述定位臂上连接有上浮动杆，上浮动杆的一端安装有重物，所述重物下方设置有三维力传感器，所述三维力传感器下方连接有上夹具，所述上夹具的侧面连接有三维加速度传感器，上夹具的另一侧设置有麦克风。
采用了此方案，通过计算机可实时观测试验情况并采集试验数据，同时进行噪声、振动信号、力信号的测量可以实现通过改变摩擦界面因素来模拟不同环境中弹性体材料摩擦工况，产生相应的摩擦振动噪声，再通过可灵活更换不同对磨材料，和弹性体材料摩擦试验时产生的变形和噪声情况，来研究弹性体材料产生摩擦振动噪声的机理。
其中，所述重物为装有砝码的砝码盘。
采用了此方案，施加负荷时往砝码盘上添加砝码，增加实验的精确度。
其中，所述定位臂上连接有下浮动杆，所述下浮动杆另一端与砝码盘，所述上浮动杆和下浮动杆构成平行四边形机构。
采用了此方案，上浮动杆与下浮动杆构成平行四边形机构，使砝码盘不会发生偏移、翻动。此外对称的上浮动杆与下浮动杆使夹具上固定的弹性体材料试验样品的方向始终竖直向下，可适用于不同的弹性体材料样品厚度，且能保证试验过程竖直方向施加载荷不变。
其中，所述上浮动杆的远离重物的一端套设有可调节的平衡砝码。
采用了此方案，通过往上浮动杆的另一端套上平衡砝码可以调节初始状态时的平衡状态，在实验中也可以通过左右移动平衡砝码调节砝码盘竖直方向施加的负荷。
其中，所述介质槽与滑块通过螺栓连接。
采用了此方案，介质槽与滑块通过螺栓连接，可方便拆卸，可根据不同的环境气氛条件要求频繁更换槽内的物质。
其中，所述直线驱动机构包括伺服电机，所述伺服电机的转轴连接有联轴器，联轴器的另一端连接有用于驱动滑块运动的丝杠。
采用了此方案，伺服电机通过正反转使滑块来回运动，使得实验进行的顺利、流畅。
其中，所述介质槽采用的材料为中空玻璃。
采用了此方案，介质槽与隔音罩采用隔音透明材料，可在试验过程中用高速摄相机记录弹性体材料变形，对后续研究弹性体材料的力学性能和振动噪声产生机理有重要作用。
其中，所述介质槽两侧架设有高速摄像机。
采用了此技术方案，可以记录物体摩擦过程中弹性材料的变形程度，对后续研究弹性体材料的力学性能和振动噪声产生机理有重要作用。
其中，所述介质槽上安装有隔音罩，所述隔音罩上部设置有长210-230mm，宽20-30mm 的孔。
采用了此方案，弹性体材料摩擦振动噪声强度一般不高，即使在安静的室内试验，麦克风测量精度也不高，此设备可实现在介质槽和隔音罩内进行实验和避免外界环境噪声的干扰。
其中，所述隔音罩采用的材料为中空玻璃。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
1.通过计算机可实时观测试验情况并采集试验数据，同时进行噪声、振动信号、力信号的测量可以实现通过改变摩擦界面因素来模拟不同环境中弹性体材料摩擦工况，产生相应的摩擦振动噪声，再通过可灵活更换不同对磨材料，和弹性体材料摩擦试验时产生的变形和噪声情况，来研究弹性体材料产生摩擦振动噪声的机理。
2.施加负荷时往砝码盘上添加砝码，增加实验的精确度。
3.上浮动杆与下浮动杆构成平行四边形机构，使砝码盘不会发生偏移、翻动。此外对称的上浮动杆与下浮动杆使夹具上固定的弹性体材料试验样品的方向始终竖直向下，可适用于不同的弹性体材料样品厚度，且能保证试验过程竖直方向施加载荷不变。
4.通过往上浮动杆的另一端套上平衡砝码可以调节初始状态时的平衡状态，在实验中也可以通过左右移动平衡砝码调节砝码盘竖直方向施加的负荷。
5.介质槽与滑块通过螺栓连接，可方便拆卸，可根据不同的环境气氛条件要求频繁更换槽内的物质。
6.伺服电机通过正反转使滑块来回运动，使得实验进行的顺利、流畅。
7.介质槽与隔音罩采用隔音透明材料，可在试验过程中用高速摄相机记录弹性体材料变形，对后续研究弹性体材料的力学性能和振动噪声产生机理有重要作用。
8.可以记录物体摩擦过程中弹性材料的变形程度，对后续研究弹性体材料的力学性能和振动噪声产生机理有重要作用。
9.弹性体材料摩擦振动噪声强度一般不高，即使在安静的室内试验，麦克风测量精度也不高，此设备可实现在介质槽和隔音罩内进行实验和避免外界环境噪声的干扰。
附图说明
本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：
图1是；本发明的示意图。
图2是；本发明的传感器安装示意图。
图中标示：1.伺服电机、2.联轴器、3.丝杠、4.滑块、5.介质槽、6.隔音罩、7.下试样、8.麦克风、9.三维加速度传感器、10.上试样、11.上夹具、12.三维力传感器、13. 砝码盘、14.砝码、15.上浮动杆、16.下浮动杆、17.平衡砝码、18.定位臂、19.底座。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，术语“左”和“右”等之类的关系术语仅仅用来描述物体的相对位置关系，而不一定表示物体真实的位置关系。
一种用于研究弹性体材料摩擦振动噪声的试验装置,包括底座19，其特征在于：所述底座19上安装有伺服电机1，所述底座19上安装有定位臂18，伺服电机1连接有PLC控制柜，所述伺服电机1的一端连接有联轴器2，联轴器2的另一端连接有丝杠3，所述丝杠3 上安装有滑块4，滑块4上安装有介质槽5，所述介质槽5上设置有下试样7，所述定位臂 18上连接有上浮动杆15，上浮动杆15的右端安装有砝码盘13，砝码盘13下方设置有三维力传感器12，所述三维力传感器12下方连接有上夹具11，所述上夹具11的侧面连接有三维加速度传感器9，上夹具11的另一侧设置有麦克风8。
优选的，所述定位臂18上连接有下浮动杆16，所述下浮动杆16另一端连接在砝码盘 13。
优选的，所述介质槽5上安装有隔音罩6，所述隔音罩6上设置有长210-230mm，宽20-30mm的孔。
优选的，所述上浮动杆15的一端套有可调节的平衡砝码17。
优选的，所述介质槽5与滑块4通过螺栓连接。
优选的，所述介质槽5采用的材料为中空玻璃。
优选的，所述隔音罩6采用的材料为中空玻璃。
优选的，所述介质槽5两侧架设有高速摄像机。
优选的，所述麦克风8与上夹具11间隔有一定距离。
所述伺服电机与PLC控制柜连接，伺服电机1固定于底座19上，通过联轴器2与丝杠3相连，由丝杠3带动滑块4往复运动，介质槽5安装在滑块4上，下试样7位于介质槽5 内，所述平衡砝码17套在上浮动杆15后侧，上浮动杆15与下浮动杆16一端与定位臂螺 18栓连接，另一端与砝码盘13螺栓连接，所述砝码盘13通过添加砝码14来施加载荷，下方通过螺栓与三维力传感器12相连，三维力传感器12通过螺栓与上夹具11相连，所述三维力传感器12、三维加速度传感器9、麦克风8输出端均与测试采集仪连接。PLC控制柜和测试采集仪与计算机通讯，由此可实现计算机控制伺服电机1的正反转与转速，并通过计算机可实时观测试验情况并采集试验数据，可根据试验所需要求改变往复运动速度、施加载荷、接触刚度，并依据试验中采集到的加速度信号，力信号，声音信号以及、磨损形貌、变形情况等信息对摩擦振动噪声特性进行分析，以探究不同试验参数对于弹性体材料摩擦噪声振动特性的影响。
工作时，根据试验要求，在上夹具11上安装好上试样10，将下试样7粘在介质槽5的底部，并且可在介质槽5内添加介质，还可以模拟不同环境气氛条件等，例如往介质槽5 内加入液体和沙石等，以探究不同环境中摩擦振动噪声产生机理。调节伺服电机1转速，调节平衡砝码17抵消夹具重量，添加所需载荷，启动伺服电机1使滑块4往复运动，这时上试样10与下试样7相互摩擦。在上述过程中，通过麦克风8、三维力传感器12、三维加速度传感器9测量振动和噪声的试验参数，高速摄像机记录摩擦时的弹性体材料的变形过程。
以上所述实施例仅表达了本申请的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请保护范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请技术方案构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。
Claims (10)
1.一种用于研究弹性体材料摩擦振动噪声的试验装置,其特征在于：包括底座(19)，所述底座(19)上设置有直线驱动机构和定位臂(18)，所述直线驱动机构上连接有滑块(4)，所述滑块(4)上安装有介质槽(5)，所述定位臂(18)上连接有上浮动杆(15)，上浮动杆(15)的一端安装有重物，所述重物下方设置有三维力传感器(12)，所述三维力传感器(12)下方连接有上夹具(11)，所述上夹具(11)的侧面连接有三维加速度传感器(9)，上夹具(11)的另一侧设置有麦克风(8)。
2.如权利要求1所述的一种用于研究弹性体材料摩擦振动噪声的试验装置,其特征在于：所述重物为装有砝码(14)的砝码盘(13)。
3.如权利要求2所述的一种用于研究弹性体材料摩擦振动噪声的试验装置,其特征在于：所述定位臂(18)上连接有下浮动杆(16)，所述下浮动杆(16)另一端与砝码盘(13)，所述上浮动杆(15)和下浮动杆(16)构成平行四边形机构。
4.如权利要求1所述的一种用于研究弹性体材料摩擦振动噪声的试验装置,其特征在于：所述上浮动杆(15)的远离重物的一端套设有可调节的平衡砝码(17)。
5.如权利要求1所述的一种用于研究弹性体材料摩擦振动噪声的试验装置,其特征在于：所述介质槽(5)与滑块(4)通过螺栓连接。
6.如权利要求1所述的一种用于研究弹性体材料摩擦振动噪声的试验装置,其特征在于：所述直线驱动机构包括伺服电机(1)，所述伺服电机(1)的转轴连接有联轴器(2)，联轴器(2)的另一端连接有用于驱动滑块(4)运动的丝杠(3)。
7.如权利要求1所述的一种用于研究弹性体材料摩擦振动噪声的试验装置,其特征在于：所述介质槽(5)采用的材料为中空玻璃。
8.如权利要求7所述的一种用于研究弹性体材料摩擦振动噪声的试验装置,其特征在于：所述介质槽(5)两侧架设有高速摄像机。
9.如权利要求1所述的一种用于研究弹性体材料摩擦振动噪声的试验装置,其特征在于：所述介质槽(5)上安装有隔音罩(6)，所述隔音罩(6)上部设置有长210-230mm，宽20-30mm的孔。
10.如权利要求9所述的一种用于研究弹性体材料摩擦振动噪声的试验装置,其特征在于：所述隔音罩(6)采用的材料为中空玻璃。
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|---|
| 汪久根 等: "滚动轴承噪声影响因素的群分析", 《润滑与密封》, vol. 179, no. 07, pages 39 - 41 * |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111638126A (zh) * | 2020-05-20 | 2020-09-08 | 哈尔滨工业大学 | 一种测试橡胶材料摩擦自激振动的实验装置 |
| CN112747881A (zh) * | 2020-12-29 | 2021-05-04 | 武汉理工大学 | 一种摩擦耦合振动实验台及其测量方法 |
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| CN112747881B (zh) * | 2020-12-29 | 2023-03-31 | 武汉理工大学 | 一种摩擦耦合振动实验台及其测量方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN109682462B (zh) | 2023-12-12 |
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