CN111122430A - 一种测量有涂层结合面参数装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于测量检测技术领域,具体为一种测量有涂层结合面参数的装置和方法。应用本检测装置和方法,仅通过获取加速度信息即可完成结合面全部参数的检测工作。其包括试件主体、安装试件主体的试件装夹台、设置于装夹台上的敲击捶打装置;所述敲击捶打装置用于对试件主体进行敲击,所述试件底部设置有涂层;试件主体安装于试件装夹台上时,涂层与试件装夹台接触,形成结合面接触区;所述试件主体上设置有三方向加速度传感器。
Description
技术领域
本发明属于测量检测技术领域,具体为一种测量有涂层结合面参数的装置和方法。
背景技术
动力机械的静动特性受结合面参数(刚度值和阻尼值)的影响,而决定结合面参数最重要的两个因素是结合面的表面形貌和弹性模量,因此在结合面表层增加涂层可大大增加结合面的力学特性。
采用传统的试验机拉伸检测结合面参数的方法仅能检测出结合面某一方向的刚度值,而要确定其阻尼值需重新设计检测过程和更换被测试件。采用结合面参数辨识法获得结合面参数,受试件结构特征和辨识模型的影响,在辨识结合面参数过程中引入了大量的误差。在重复测试结合面参数过程中,由于人工的敲击方法在力度、角度上存在不一致的现象,因此测量结果存在误差。
为此需要开发一种方便、快速、准确的检测含涂层的结合面参数的装置和方法,亦可用于其它结合面的参数检测,应用本专利的检测装置和方法,仅通过获取加速度信息即可完成结合面全部参数的检测工作。
发明内容
本发明就是针对现有技术存在的缺陷,提供一种方便、快速、准确的检测含涂层的结合面参数的装置和方法,亦可用于其它结合面的参数检测,应用本检测装置和方法,仅通过获取加速度信息即可完成结合面全部参数的检测工作。
为实现上述目的,本发明采用如下技术方案,用于测量有涂层结合面参数的装置,其包括试件主体、安装试件主体的试件装夹台、设置于装夹台上的敲击捶打装置。
所述敲击捶打装置用于对试件主体进行敲击,所述试件底部设置有涂层;试件主体安装于试件装夹台上时,涂层与试件装夹台接触,形成结合面接触区。
所述试件主体上设置有三方向加速度传感器。
进一步地,试件主体为长方体结构,该长方体结构下端设置有结合面凸台,在结合面凸台上喷有涂层。
更进一步地,所述试件主体通过左拉紧应变螺栓、右拉紧应变螺栓固定爪试件装夹台上,左拉紧应变螺栓穿过左螺栓通孔紧固于试件装夹台上;右拉紧应变螺栓穿过右螺栓通孔紧固于试件装夹台上;通过旋紧应变螺栓控制结合面接触区的面压值。
进一步地,在试件装夹台有不同粗糙度值的结合面接触区,可根据不同的检测需求选择不同的结合面接触区。
进一步地,所述敲击捶打装置设置于试件装夹台上、试件主体一侧。
进一步地,所述结合面接触区设置有不同粗糙度。可适应不同的检测需求。
进一步地,所述敲击捶打装置包括通过电磁铁吸合于试件装夹台上的支撑柱、设置于支撑柱上的力锤;可根据试件主体位置的不同调整支撑柱的位置;力锤通过力锤装夹滑块与支撑柱滑动连接,可沿支撑柱上下滑动;所述力锤装夹滑块与一往复拉推装置相连,该往复拉推装置向上提拉装夹滑块,装夹滑块沿支撑柱向上滑动;往复拉推装置向下推动提拉装夹滑块,装夹滑块沿支撑柱向下滑动;装夹滑块滑动,带动与装夹滑块相连的力锤向上或向下运动。
更进一步地,所述支撑柱沿纵向设置有滑轨,所述滑轨与装夹滑块适配,滑轨与装夹滑块滑动连接。
更进一步地,所述力锤的把手穿过力锤装夹滑块,且把手上设置有外螺纹,装夹滑块内设置有与外螺纹适配的内螺纹,把手与装夹滑块螺纹连接,且伸出装夹滑块的两端端部以螺母锁紧紧固。
进一步地,所述往复拉推装置采用曲柄连杆机构,该曲柄连杆机构包括曲柄轮、与曲柄轮的偏心柱相连的连杆;所述连杆的自由端与装夹滑块相连,所述曲柄轮的轮轴与伺服电机的输出轴通过联轴器相连。
更进一步地,所述伺服电机通过电机安装座装配在支撑柱上。
测量有涂层结合面参数的方法包括以下步骤。
步骤2、利用线性方程组Aλ=b求解结合面参数刚度值k和阻尼值c,其中:
λ=[c,k] τ (1)
g i (τ)为多项式调制函数,f(τ)为激振力。
第三步:将三方向加速度传感器采集到的加速度信号代入公式(2)、(3)、(4),将力锤采集的激振力信号 f(τ)代入方程式(4),取i=1,2…,N,再将公式(2)、(3)、(4)对应的值代入线性方程组Aλ=b,得到:
第四步:通过解线性方程组Aλ=b,即可得到结合面参数刚度值和阻尼值。
与现有技术相比本发明有益效果。
本发明提供一种方便、快速、准确的检测含涂层的结合面参数的装置和方法,亦可用于其它结合面的参数检测,应用本测量装置和方法,仅通过获取加速度信息即可完成结合面全部参数的检测工作。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。本发明保护范围不仅局限于以下内容的表述。
图1是本发明整体结构示意图。
图2是本发明往复拉推装置与力锤连接示意图。
图3是本发明试件主体结构示意图。
图4是本发明不同粗糙度的结合面接触区示意图。
图中,1.试件装夹台;2.左拉紧应变螺栓;3.试件主体;4.加速度传感器;5.右拉紧应变螺栓;6.力锤;7.曲柄轮;8.连杆;9.力锤装夹滑块;10.伺服电机;12.电机安装座;13.支撑柱;14.电磁铁;15.左螺栓孔;16.结合面接触区;17.右螺栓孔;18.左螺栓通孔;19.结合面凸台;20.涂层;21.右螺栓通孔。
具体实施方式
如图1-4所示,本发明包括试件主体3、装夹试件主体3的试件装夹台1;试件主体3底部设置有涂层;试件主体装夹于试件装夹台上时,涂层与试件装夹台接触,形成结合面接触区16;且结合面接触区16设置有不同粗糙度。可根据不同的检测需求选择不同的结合面接触区。所述试件本体3上安装有三方向加速度传感器4。
试件装夹台1上安装有敲击捶打装置;该装置包括通过电磁铁固定于试件装夹台上的支撑柱13,可根据试件主体3位置的不同调整支撑柱13的位置。一力锤通过力锤装夹滑块9与支撑柱13滑动连接,可沿支撑柱13上下滑动。所述力锤装夹滑块9与一往复拉推装置相连,该往复拉推装置向上提拉装夹滑块9,则装夹滑块9沿支撑柱13向上滑动;往复拉推装置向下推动提拉装夹滑块,则装夹滑块沿支撑柱向下滑动;装夹滑块滑动,带动与装夹滑块相连的力锤向上或向下运动。
优选地,所述往复拉推装置采用曲柄连杆机构,该曲柄连杆机构包括曲柄轮、与曲柄轮的偏心柱相连的连杆;所述连杆的自由端与装夹滑块相连,所述曲柄轮的轮轴与伺服电机的输出轴通过联轴器相连。
优选地,所述伺服电机通过电机座装配在支撑柱上。
优选地,所述支撑柱沿纵向设置有滑轨,所述滑轨与装夹滑块适配,滑轨与装夹滑块滑动连接。
优选地,所述力锤的把手穿过力锤装夹滑块,且把手上设置有外螺纹,装夹滑块内设置有与外螺纹适配的内螺纹,把手与装夹滑块螺纹连接,且伸出装夹滑块的两端端部以螺母锁紧紧固。
优选地,试件装夹台为可与电磁铁吸合的材质,比如铁制品;或者该电磁铁分为相互吸合的两片:正极电磁铁和负极电磁铁;两片电磁铁位于装夹台的上下,利用正负极电磁铁的吸力,与正极电磁铁或负极电磁铁固连的支撑柱固定于试件装夹台上。
优选地,试件主体3为长方体结构,该长方体结构下端设置有结合面凸台19,在结合面凸台19上喷有涂层20。涂层具有弹性模量大,喷涂后表面粗糙度低等性质。
优选地,所述涂层采用超音速等离子喷涂的Mo-W复合涂层。
优选地,所述试件主体通过左拉紧应变螺栓2、右拉紧应变螺栓5固定爪试件装夹台1上,左拉紧应变螺栓2穿过左螺栓通孔18紧固于试件装夹台1上(装夹台上相应的设置有左螺栓孔15);右拉紧应变螺栓5穿过右螺栓通孔21紧固于试件装夹台1上(装夹台上设置有右螺栓孔17)。通过旋紧应变螺栓控制结合面的面压值,在试件装夹台1有不同粗糙度值的结合面接触区16,可根据不同的检测需求选择不同的结合面接触区16。
具体地,启动伺服电机10带动曲柄轮7旋转,曲柄轮7带动连杆8运动,连杆8带动力锤装夹滑块9在支撑柱13上往复运动,力锤6固定在力锤装夹滑块9固定孔内,检测过程中,通过调整电磁铁的位置调整力锤6的锤头相对于试件主体3的位置,使力锤6的锤尖处于试件主体3的正上方,通过启动伺服电机10实现力锤6的上下运动,从而完成对试件主体3的敲击,当三方向加速度传感器4检测其它两个方向有加速度值时,重新进行敲击实验。
其中,利用三方向加速度传感器测量有涂层结合面参数的方法包括以下步骤。
第四步:通过解线性方程组,即可得到结合面参数刚度值和阻尼值。
可以理解的是,以上关于本发明的具体描述,仅用于说明本发明而并非受限于本发明实施例所描述的技术方案,本领域的普通技术人员应当理解,仍然可以对本发明进行修改或等同替换,以达到相同的技术效果;只要满足使用需要,都在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种测量有涂层结合面参数装置,包括试件主体、安装试件主体的试件装夹台、设置于装夹台上的敲击捶打装置;其特征在于,
所述敲击捶打装置用于对试件主体进行敲击,所述试件底部设置有涂层;试件主体安装于试件装夹台上时,涂层与试件装夹台接触,形成结合面接触区;
所述试件主体上设置有三方向加速度传感器。
2.根据权利要求1所述的一种测量有涂层结合面参数装置,其特征在于:所述试件主体为长方体结构,该长方体结构下端设置有结合面凸台,在结合面凸台上喷有涂层。
3.根据权利要求1所述的一种测量有涂层结合面参数装置,其特征在于:所述试件主体通过左拉紧应变螺栓、右拉紧应变螺栓固定爪试件装夹台上,左拉紧应变螺栓穿过左螺栓通孔紧固于试件装夹台上;右拉紧应变螺栓穿过右螺栓通孔紧固于试件装夹台上;通过旋紧应变螺栓控制结合面接触区的面压值。
4.根据权利要求1所述的一种测量有涂层结合面参数装置,其特征在于:在试件装夹台设有不同粗糙度值的结合面接触区,可根据不同的检测需求选择不同的结合面接触区。
5.根据权利要求4所述的一种测量有涂层结合面参数装置,其特征在于:所述往复拉推装置采用曲柄连杆机构,该曲柄连杆机构包括曲柄轮、与曲柄轮的偏心柱相连的连杆;所述连杆的自由端与装夹滑块相连,所述曲柄轮的轮轴与伺服电机的输出轴通过联轴器相连。
6.根据权利要求1所述的一种测量有涂层结合面参数装置,其特征在于:所述敲击捶打装置包括通过电磁铁吸合于试件装夹台上的支撑柱、设置于支撑柱上的力锤;可根据试件主体位置的不同调整支撑柱的位置;力锤通过力锤装夹滑块与支撑柱滑动连接,可沿支撑柱上下滑动;所述力锤装夹滑块与一往复拉推装置相连,该往复拉推装置向上提拉装夹滑块,装夹滑块沿支撑柱向上滑动;往复拉推装置向下推动提拉装夹滑块,装夹滑块沿支撑柱向下滑动;装夹滑块滑动,带动与装夹滑块相连的力锤向上或向下运动。
7.根据权利要求6所述的一种测量有涂层结合面参数装置,其特征在于:所述支撑柱沿纵向设置有滑轨,所述滑轨与装夹滑块适配,滑轨与装夹滑块滑动连接。
8.根据权利要求6所述的一种测量有涂层结合面参数装置,其特征在于:所述力锤的把手穿过力锤装夹滑块,且把手上设置有外螺纹,装夹滑块内设置有与外螺纹适配的内螺纹,把手与装夹滑块螺纹连接,且伸出装夹滑块的两端端部以螺母锁紧紧固。
9.根据权利要求5所述的一种测量有涂层结合面参数装置,其特征在于:所述敲击捶打装置设置于试件装夹台上、试件主体一侧;所述伺服电机通过电机安装座装配在支撑柱上。
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