CN111103132A - 一种超声振动摩擦试验装置与方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种超声振动摩擦试验装置与方法，包括定子、动子和往复直线运动机构，定子上设有预压力装置，动子与往复直线运动机构连接，定子和动子粘贴的摩擦配副互相接触。利用压电振子的工作原理，给予振子不同的激励信号，使振子触头端部做不同形式的微幅振动，配合匀速往复直线运动的动子，可以开展不同超声振动情况下的摩擦试验。本发明装置结构简单、成本低，能够实现摩擦配副在不同超声振动情况下的摩擦试验。
Description
技术领域
本发明属于超声振动摩擦学领域，具体涉及一种超声振动摩擦试验装置与方法。
背景技术
普通的摩擦试验装置一般不带有超声振动的功能，而超声振动影响下的摩擦行为是摩擦学中的重要研究课题，但带有超声振动功能的摩擦试验装置较少，且价格昂贵。本发明提供了一种超声振动摩擦试验装置，可进行摩擦配副在不同超声振动情况下的摩擦试验，该装置具有成本低、易于制作安装、功能多的特点。
发明内容
本发明提出了一种超声振动摩擦试验装置与方法，采用不同激励信号激励压电振子，可开展不同超声振动情况下摩擦配副的摩擦试验。
为了实现上述技术目的，本发明所采用的技术方案如下：
一种超声振动摩擦试验装置，包括定子、动子和往复直线运动机构，所述定子上设有预压力装置，所述动子与往复直线运动机构连接，所述定子和动子粘贴的摩擦配副互相接触。
上述技术方案中，所述摩擦配副包括触头和摩擦条。
上述技术方案中，所述定子包括压电振子，压电振子下端粘贴触头，压电振子置于定子壳中，定子壳两侧设有供预压力装置穿过的角钢。
上述技术方案中，所述预压力装置穿过的角钢后通过支座固定在底板上。
上述技术方案中，所述预压力装置包括预压力螺栓及套设在预压力螺栓上压缩弹簧。
上述技术方案中，所述动子包括依次固连的滑块、工字梁和托板，滑块通过导轨固定在底板上，托板上粘贴摩擦条。
上述技术方案中，所述工字梁与往复直线运动机构连接。
一种超声振动摩擦试验方法，振子施加不同的激励信号，使触头在不同方向上产生微幅振动，动子做匀速往复直线运动，进行不同超声振动情况下的摩擦试验。
进一步，所述振子施加相位差为180°的激励信号，触头水平方向振动，进行摩擦配副表面切向振动的摩擦试验。
进一步，所述振子施加相位差为0°的激励信号，触头竖直方向振动，进行摩擦配副表面法向振动的摩擦试验。
本发明的有益效果为：
1、本发明超声振动摩擦试验装置主要包括定子和动子，定子包括固定为一体的V型压电振子和定子壳，定子壳外侧固定角钢，V型压电振子底端粘贴触头，动子包括依次固连的滑块、工字梁和托板，托板上粘贴摩擦条；本发明所设计的装置结构简单，成本低。
2、本发明的触头粘贴在振子底端，摩擦条粘贴在托板上部，触头和摩擦条可更换，可进行不同材料的摩擦配副在超声振动情况下的摩擦试验。
3、本发明的超声振动摩擦试验装置，可配合不同的振子激励方式，从而进行摩擦配副在不同超声振动情况下的摩擦试验。
附图说明
图1是本发明超声振动摩擦试验装置的正视图；
图2是本发明中定子、动子装配部分的侧视图；
图3是本发明定子整体结构示意图；
图4是本发明底板的结构示意图；
图5是本发明支座的结构示意图；
图6是本发明振子的结构示意图；
图7是本发明动子的结构示意图；
图8是本发明动子做往复直线运动时，振子触头端部做水平方向振动示意图；
图9是本发明动子做往复直线运动时，振子触头端部做竖直方向振动示意图。
图中标号名称：1、定子，2、预压力螺栓，3、压缩弹簧，4、摩擦条，5、托板，6、工字梁，7、滑块，8、支座，9、导轨，10、底板，11、动子，12、往复直线运动机构，13、振子，14、定子壳，15、角钢，16、触头。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。示例实施例仅为帮助更好的理解本发明，并不构成对本发明的限定。附图仅为说明本实施例，并不是按照比例绘制。
如图1、2、3所示，一种超声振动摩擦试验装置，包括定子1、支座8、导轨9、矩形底板10、动子11、往复直线运动机构12，
如图3所示，定子1包括V型压电振子13、定子壳14、角钢15以及触头16，如图6所示，触头16粘贴在振子13的底端，振子13置于中空的定子壳14中，且通过螺栓与定子壳14固定，压电振子13可接入激励信号，定子壳14外侧分别通过螺栓固定角钢15；触头16可以采用钢、硬铝、陶瓷等材料。套设有压缩弹簧3的预压力螺栓2穿过角钢15上的通孔，旋入支座8上端的螺纹孔(图5)，支座8下端通过螺栓固定在底板10上。底板10为矩形(图4)，底板10上还安装导轨9，支座8位于导轨9两侧，导轨9上安装动子11；如图7所示，动子11包括滑块7、工字梁6、托板5和摩擦条4，导轨9上安装滑块7，滑块7上紧固工字梁6，工字梁6上紧固托板5，托板5上粘贴摩擦条4，摩擦条4与触头16接触。通过调节预压力螺栓2的高度控制压缩弹簧3的压缩量，进而改变定子1对动子11的预压力大小，即触头16与摩擦条4初始接触压力的大小。工字梁6与往复直线运动机构12刚性连接，往复直线运动机构12由外部动力源实现其往复匀速直线运动。本实施例中以齿轮齿条结构为例，动力源为一可换向且速度可控的旋转电机，该电机带动齿轮旋转，齿轮与齿条啮合带动齿条做直线运动，齿条与动子11连接，带动动子11做往复直线运动。
实施例1
振子13两侧接入同频简谐激励信号，当振子13两侧的输入信号相位差为180°时，触头16端部做水平方向的微幅振动，此时通过往复直线运动机构12拉动动子11做匀速往复直线运动，如图8所示。即动子11在做往复直线运动的同时，与之接触的触头16做水平方向振动，可通过该装置开展动子表面存在切向振动时的摩擦试验。
实施例2
当振子13两侧的输入信号相位差为0°时，触头16端部做竖直方向微幅振动，此时通过往复直线运动机构12外力拉动动子11做匀速往复直线运动，如图9所示，即动子11在做往复直线运动的同时，与之接触的触头16做竖直方向振动，可通过该装置开展动子表面存在法向振动时的摩擦试验。
实施例3
当不给振子13输入激励信号时，振子13不产生振动，通过往复直线运动机构12拉动动子11做往复直线运动，可通过该装置开展摩擦配副无振动情况下的普通摩擦试验。
以上实施例仅用于说明本发明的设计思想和特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，本发明的保护范围不限于上述实施例。所以，凡依据本发明所揭示的原理、设计思路所作的等同变化或修饰，均在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种超声振动摩擦试验装置，其特征在于，包括定子(1)、动子(11)和往复直线运动机构(12)，所述定子(1)上设有预压力装置，所述动子(11)与往复直线运动机构(12)连接，所述定子(1)和动子(11)粘贴的摩擦配副互相接触。
2.根据权利要求1所述超声振动摩擦试验装置，其特征在于，所述摩擦配副包括触头(16)和摩擦条(4)。
3.根据权利要求2所述超声振动摩擦试验装置，其特征在于，所述定子(1)包括压电振子(13)，压电振子(13)下端粘贴触头(16)，压电振子(13)置于定子壳(14)中，定子壳(14)两侧设有供预压力装置穿过的角钢(15)。
4.根据权利要求3所述超声振动摩擦试验装置，其特征在于，所述预压力装置穿过的角钢(15)后通过支座(8)固定在底板(10)上。
5.根据权利要求4所述超声振动摩擦试验装置，其特征在于，所述预压力装置包括预压力螺栓(2)及套设在预压力螺栓(2)上压缩弹簧(3)。
6.根据权利要求2所述超声振动摩擦试验装置，其特征在于，所述动子(11)包括依次固连的滑块(7)、工字梁(6)和托板(5)，滑块(7)通过导轨(9)固定在底板(10)上，托板(5)上粘贴摩擦条(4)。
7.根据权利要求6所述超声振动摩擦试验装置，其特征在于，所述工字梁(6)与往复直线运动机构(12)连接。
8.一种根据权利要求1-7任意一项权利要求所述的超声振动摩擦试验方法，其特征在于，振子(13)施加不同的激励信号，使触头(16)在不同方向上产生微幅振动，动子(11)做匀速往复直线运动，进行不同超声振动情况下的摩擦试验。
9.根据权利要求8所述超声振动摩擦试验方法，其特征在于，所述振子(13)施加相位差为180°的激励信号，触头(16)水平方向振动，进行摩擦配副表面切向振动的摩擦试验。
10.根据权利要求8所述超声振动摩擦试验方法，其特征在于，所述振子(13)施加相位差为0°的激励信号，触头(16)竖直方向振动，进行摩擦配副表面法向振动的摩擦试验。
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