CN111307435B - 一种基于振动解耦的多模式界面摩擦学行为模拟试验台 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于振动解耦的多模式界面摩擦学行为模拟试验台，包括试验台基座、直线往复装置、旋转装置和进给装置，所述直线往复装置设置在试验台基座上，所述旋转装置设置在直线往复装置上，所述旋转装置与直线往复装置之间可拆卸连接，所述旋转装置上设置有下摩擦试样，所述上摩擦试样设置在进给装置的底部；本发明利用无接触的压缩空气作为隔离手段，实现摩擦自激振动与其他刚性结构共振信号和驱动部件振动信号的解耦，并可提供多种环境模拟，探究有效隔离振动干扰信号传递情况下旋转、往复或旋转与往复复合模式下摩擦界面的摩擦学行为，进而揭示各种模式下的界面摩擦学行为的影响因素及演变规律，探索界面摩擦学行为调控的可行方法。

Description

一种基于振动解耦的多模式界面摩擦学行为模拟试验台

技术领域

本发明属于摩擦振动技术领域，具体属于一种基于振动解耦的多模式界面摩擦学行为模拟试验台。

背景技术

在轨道交通领域中常见的轮轨接触、摩擦制动以及机床行业中刀具切削等许多工程应用均存在明显的摩擦现象。由于工作时接触表面的干摩擦往往会引起摩擦自激振动现象，并由此导致界面产生复杂的摩擦学行为且可能伴随着尖锐的摩擦噪音。此外，强烈的摩擦自激振动会加剧零部件的磨损，降低机械装备的精度及可靠性，导致结构疲劳破坏和服役寿命大大缩短，严重影响设备的正常运行。因此，机械设备中存在的摩擦自激振动现象一直受到相关研究者的重视，探究界面的摩擦学行为也可为摩擦副材料的制备及结构设计等提供有益参考，是机械工程学科和材料学科交叉领域中的重大研究难题之一。当前，通过搭建摩擦学行为模拟试验台来模拟摩擦学行为，并利用不同实验条件及表征分析手段来研究机械系统界面摩擦学行为的影响因素，是现阶段针对工程应用受到学者广泛欢迎的一种研究方式。

现有的界面摩擦学行为模拟试验装置，其摩擦界面的振动信号能够经刚性连接结构传递到试验台支撑部件，极有可能引起试验台刚性连接结构的共振现象，而且共振信号可通过试验台刚性连接结构返回到摩擦界面，对摩擦界面的振动特征产生掩盖。此外，试验装置的驱动电机等动力部件工作中产生的振动信号同样会经过试验台刚性连接结构传递到摩擦界面，引起摩擦界面振动信号的叠加。总之，现有的界面摩擦学行为模拟试验装置未考虑刚性结构的共振信号及驱动部件自身的振动信号等干扰信号与界面摩擦自激振动的解耦问题，不利于精确研究摩擦副的界面摩擦学行为。

根据摩擦接触运动方式的不同，摩擦振动自激试验台一般可分为旋转式试验台和直线往复式试验台。一般情况下，单一的驱动电机只能输出一种运动方式，因此大部分界面摩擦学行为模拟试验台只能模拟旋转运动或者直线往复运动，然而从试验台功能性及经济性角度考虑，设计一种带有旋转模块和直线往复模块组合的多模式试验台，可满足不同运动形式的需要，具有较大的实际意义。

现有的界面摩擦学行为模拟试验台一般具备负载模拟，驱动电机调速，振动信号及噪声等数据采集与分析等功能，却往往忽略实际应用环境工况，是一种理想化的研究状态。对于不同的摩擦副材料而言，在不同环境条件下其摩擦学行为会发生很大的变化，从而影响设备正常工作状态。轨道车辆中典型的摩擦副，如轮轨接触以及盘型制动，在哈大线运行时会面临-40℃的极端低温，在川藏线运行时将会承受昼夜最大温差达35℃的挑战。因此，在模拟界面摩擦学行为实验时不能忽视原有工程应用中复杂苛刻的环境条件。

综上所述，研发一种基于振动解耦的多模式界面摩擦学行为模拟试验台，能实现摩擦自激振动与其他刚性结构共振信号和驱动部件振动信号的解耦，并可提供多种环境模拟，探究有效隔离振动信号传递情况下的旋转、往复或旋转与往复复合模式下的界面摩擦学行为，具有极其重要的意义。

发明内容

针对现有摩擦学行为模拟实验中界面摩擦自激振动特征会夹杂非摩擦界面引起的振动干扰，因此难以精确研究摩擦副界面摩擦学行为的问题，本发明提供一种基于振动解耦的多模式界面摩擦学行为模拟试验台，其目的在于：利用压缩空气的无接触特性，实现非摩擦界面产生的振动干扰信号与界面摩擦自激振动信号的完全解耦，并提供多种环境模拟，从而更加准确采集界面摩擦自激振动产生的特征参数，用于精确研究机械系统摩擦学行为的影响因素和演变规律。

本发明采用的技术方案如下：

一种基于振动解耦的多模式界面摩擦学行为模拟试验台，包括试验台基座、直线往复装置、旋转装置和进给装置，所述直线往复装置设置在试验台基座上，所述旋转装置设置在直线往复装置上，所述旋转装置与直线往复装置之间可拆卸连接，所述旋转装置上设置有下摩擦试样，所述下摩擦试样的上方设置有上摩擦试样，所述上摩擦试样设置在进给装置的底部。

在上述方案中，本发明将下摩擦试样设置在旋转装置上，旋转装置设置在直线往复装置上，当试验采用往复模式时，只需关闭旋转装置，启动直线往复装置即可，也可以将旋转装置拆下，将下摩擦试样直接安装在直线往复装置上；当试验采用旋转模式时，只需关闭直线往复装置，启动旋转装置即可；当试验采用往复和旋转复合模式时，只需同时安装并启动直线往复装置和旋转装置即可。多模式条件下，进给装置都可以控制上摩擦试样和下摩擦试样所需的摩擦接触载荷，通过改变摩擦界面因素或者试验条件来模拟接触物体的不同摩擦工况。

优选的，所述直线往复装置包括音圈电机和下夹具安装平台，所述旋转装置固设在下夹具安装平台上，所述下夹具安装平台的一侧连接所述音圈电机，所述下夹具安装平台的底部固设有数个第一空气轴承，所述第一空气轴承中设置有第一滑动导向轴，所述第一滑动导向轴的两端分别通过左支撑座和右支撑座固设在试验台基座上，所述第一滑动导向轴的一端固设在左支撑座上，另一端穿过第一空气轴承与右支撑座固定连接。采用该优选的方案，可以实现下摩擦试样的往复运动，将旋转装置拆下并且将下摩擦试样安装在下夹具安装平台上，下夹具安装平台的往复运动通过音圈电机来驱动，音圈电机作为驱动系统的“动力装置”，能实现下夹具安装平台高频往复运动的精确性和平稳性，音圈电机具有延时短，响应快和平滑可控性，便于精确控制下摩擦试样的往复运动，第一空气轴承和第一滑动导向轴作为传递运动的执行结构，利用无接触的压缩空气作为隔离手段，实现界面摩擦自激振动信号与其他刚性结构共振信号和驱动部件振动信号的解耦，探究隔离振动干扰信号传递情况下的界面摩擦学行为，进而有效揭示界面摩擦学行为的演变规律及其影响因素，探索界面摩擦学行为调控的可行方法。

优选的，所述旋转装置为气浮转台，所述气浮转台的底部通过螺栓与所述直线往复装置连接，所述下摩擦试样通过螺栓固设在所述气浮转台上。采用该优选的方案，选择气浮转台作为旋转装置，气浮转台具有无摩擦、无磨损、稳定性强、精度高的优点，设备结构精巧，便于拆卸，使得本发明可以快速的在各种模式下切换。

优选的，所述进给装置包括伺服电机、下安装座和上安装座，所述上摩擦试样的上方连接所述下安装座，所述下安装座的上方设置有上安装座，所述下安装座和上安装座之间通过数个气浮主轴连接，所述气浮主轴上设置有第二空气轴承，所述气浮主轴的一端固设在下安装座上，另一端穿过第二空气轴承与上安装座固定连接，所述上安装座的一侧固定连接有气浮滑台。所述气浮滑台内设置所述伺服电机，所述气浮滑台通过工字支撑固设在所述试验台基座上。采用该优选的方案，使用第二空气轴承作为重要的载荷传递零件，利用压缩的空气作为润滑剂，能实现沿轴向的无接触摩擦运动。伺服电机安装在气浮滑台内部，气浮滑台的非接触式的工作原理体现在气浮滑台的基座与其工作台面之间存在完全无摩擦的压缩空气。本发明的气浮滑台在加载系统中输出运动，精确控制伺服电机的输出行程，能够通过气浮主轴传递出准确、稳定的加载接触压力。

优选的，所述直线往复装置上设置有环境氛围罩，所述旋转装置和下摩擦试样都设置在所述环境氛围罩内部，所述环境氛围罩的一侧设置有安装孔，所述安装孔连接有复杂环境模拟源。所述环境氛围罩为箱体结构，所述环境氛围罩的顶部开口，所述环境氛围罩靠近顶部的两侧分别设置有折棚风挡。采用该优选的方案，试验台采用环境氛围罩形成密闭的实验环境，使得放置于环境罩内的上摩擦试样和下摩擦试样在试验中更加贴合机械装备服役过程中面临的复杂环境条件，得出的界面摩擦学行为的影响因素更加准确和有效；其中折棚风挡用于将上摩擦试样和下摩擦试样进行全封闭遮挡。

优选的，所述环境氛围罩包括外罩和内罩，所述内罩设置在所述外罩内，所述内罩和外罩之间通过滑轨连接。采用该优选的方案，内罩相对于外罩可以实现上下移动，满足不同高度的试验要求。

优选的，所述外部环境源为砂砾加载装置，所述砂砾加载装置包括砂砾导管和砂砾储存罐，所述砂砾导管的一端与安装孔连接，砂砾导管的另一端与砂砾储存罐连接，所述砂砾导管和砂砾储存罐之间设置有流量调节阀，所述砂砾导管与所述安装孔连接的端部设置有旋转喷头。采用该优选的方案，用于模拟在砂砾环境下的界面摩擦学行为，探究复杂沙砾环境下机械系统摩擦学行为的演变规律和调控方法。

优选的，所述外部环境源为水加载装置，所述水加载装置包括水导管和储水罐，所述水导管的一端与安装孔连接，水导管的另一端与储水罐连接，所述水导管和储水罐之间设置有水流调节阀。采用该优选的方案，用于模拟在潮湿环境下的界面摩擦学行为，探究复杂潮湿环境下机械系统摩擦学行为的演变规律和调控方法。

优选的，所述外部环境源为风加载装置，所述风加载装置包括风机和风管，所述风管的一端与安装孔连接，风管的另一端与风机连接。采用该优选的方案，用于模拟在风场环境下的界面摩擦学行为，探究复杂风场环境下机械系统摩擦学行为的演变规律和调控方法。

优选的，所述外部环境源为温度加载装置，所述温度加载装置包括温度控制箱体和导温管，所述温度控制箱体内部设置有制冷机和发热丝，所述导温管的一端与安装孔连接，导温管的另一端分别与制冷机和发热丝连接。采用该优选的方案，用于模拟在不同温度环境下的界面摩擦学行为，探究不同温度环境下机械系统摩擦学行为的演变规律和调控方法。

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.本发明通过直线往复装置可以实现下摩擦试样的往复运动，将旋转装置拆下并且将下摩擦试样安装在下夹具安装平台上，下夹具安装平台的往复运动通过音圈电机来驱动，音圈电机作为驱动系统的“动力装置”，能实现下夹具安装平台高频往复运动的精确性和平稳性，音圈电机具有延时短，响应快和平滑可控性，便于精确控制下摩擦试样的往复运动。第一空气轴承和第一滑动导向轴作为传递运动的执行结构，针对摩擦界面的振动信号经刚性连接结构产生共振信号，返回到摩擦界面引起摩擦界面的振动特征产生掩盖的情况，以及驱动电机等动力部件经过试验台刚性连接结构传递到摩擦界面产生的振动信号，引起摩擦界面的振动信号叠加的情况，利用压缩空气的无接触特性，实现界面摩擦自激振动信号与其他刚性结构共振信号和驱动部件振动信号的解耦，可以更加精确探究界面摩擦学行为演变规律及其影响因素，进一步探索界面摩擦学行为调控的可行方法。

2.本发明将下摩擦试样设置在旋转装置上，旋转装置设置在直线往复装置上，当试验采用往复模式时，只需关闭旋转装置，启动直线往复装置即可，也可以将旋转装置拆下，将下摩擦试样直线安装在直线往复装置上；当试验采用旋转模式时，只需关闭直线往复装置，启动旋转装置即可；当试验采用往复和旋转复合模式时，只需同时安装并启动直线往复装置和旋转装置即可。多种模式下，进给装置都可以控制上摩擦试样和下摩擦试样所需的摩擦接触载荷，通过改变摩擦界面因素或者试验条件来模拟接触物体的不同摩擦工况。

3.本发明选择气浮转台作为旋转装置，气浮转台具有无摩擦、无磨损、稳定性强、精度高的优点，装置结构精巧，便于拆卸，使得本发明可以快速的在各种模式下切换。

4.本发明使用第二空气轴承作为重要的载荷传递零件，利用压缩的空气作为润滑剂，能实现沿轴向的无接触摩擦运动。伺服电机安装在气浮滑台内部，气浮滑台的非接触式的工作原理体现在气浮滑台的基座与其工作台面之间存在完全无摩擦的压缩空气，本发明的气浮滑台在加载系统中输出运动，精确控制伺服电机的输出行程，能够通过气浮主轴传递出准确、稳定的加载接触压力。

5.本发明的试验台采用环境氛围罩形成密闭的实验环境，使得放置于环境罩内的上摩擦试样和下摩擦试样在试验中更加贴合机械装备服役过程中面临的复杂环境条件，得出的界面摩擦学行为的影响因素更加准确和有效。折棚风挡用于将上摩擦试样和下摩擦试样进行全封闭遮挡。内罩相对于外罩可以实现上下移动，满足不同高度的试验要求。

6.本发明可以单独模拟在风场环境、潮湿环境、砂砾环境和不同温度环境的摩擦学行为试验，也可以组合模拟不同环境的摩擦学行为试验，从而使得本发明能够模拟各种复杂极端环境条件，探究各种复杂极端环境条件下的机械系统界面摩擦学行为的演变规律和调控方法，使得实验结论更加真实可靠和具有借鉴意义。

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：本发明的一种具体实施方式的立体示意图。

图2是：本发明的一种具体实施方式的立体示意图。

图3是：本发明的一种具体实施方式的立体示意图。

图4是：本发明的进给装置的一种具体实施方式的立体示意图。

图5是：本发明的直线往复装置的一种具体实施方式的立体示意图。

附图标记：1-试验台基座；2-下摩擦试样；3-上摩擦试样；4-音圈电机；5-下夹具安装平台；6-第一空气轴承；7-第一滑动导向轴；8-左支撑座；9-右支撑座；10-下安装座；11-上安装座；12-气浮主轴；13-第二空气轴承；14-气浮滑台；15-工字支撑；16气浮转台；17-折棚风挡；18-外罩；19-内罩；20-砂砾加载装置；21-水加载装置；22-风加载装置；23-温度加载装置。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

下面结合图1-5对本发明作详细说明。

一种基于振动解耦的多模式界面摩擦学行为模拟试验台，包括试验台基座1、直线往复装置、旋转装置和进给装置，所述直线往复装置设置在试验台基座1上，所述旋转装置设置在直线往复装置上，所述旋转装置与直线往复装置之间可拆卸连接，所述旋转装置上设置有下摩擦试样2，所述下摩擦试样2的上方设置有上摩擦试样3，所述上摩擦试样3设置在进给装置的底部。

所述直线往复装置包括音圈电机4和下夹具安装平台5，所述旋转装置固设在下夹具安装平台5上，所述下夹具安装平台5的一侧连接所述音圈电机4，所述下夹具安装平台5的底部固设有数个第一空气轴承6，所述第一空气轴承6中设置有第一滑动导向轴7，所述第一滑动导向轴7的两端分别通过左支撑座8和右支撑座9固设在试验台基座1上，所述第一滑动导向轴7的一端固设在左支撑座8上，另一端穿过第一空气轴承6与右支撑座9固定连接。

所述旋转装置为气浮转台16，所述气浮转台16的底部通过螺栓与所述直线往复装置连接，所述下摩擦试样2通过螺栓固设在所述气浮转台16上。

所述进给装置包括伺服电机、下安装座10和上安装座11，所述上摩擦试样3的上方连接所述下安装座10，所述下安装座10的上方设置有上安装座11，所述下安装座10和上安装座11之间通过数个气浮主轴12连接，所述气浮主轴12上设置有第二空气轴承13，所述气浮主轴12的一端固设在下安装座10上，另一端穿过第二空气轴承13与上安装座11固定连接，所述上安装座11的一侧固定连接有气浮滑台14，所述气浮滑台14内设置所述伺服电机，所述气浮滑台14通过工字支撑15固设在所述试验台基座1上。

在实施例一中，将试验台基座1与地面完全固定，并将其他的设备安装在试验台基座1上，试验台基座1上预留有相应的螺纹孔用于安装设备；安装直线往复装置时，需要向第一空气轴承6中提供一定压力的清洁干燥压缩空气，并保持第一滑动导向轴7的表面干净、清洁，将第一空气轴承6安装于第一滑动导向轴7中，并保持持续的空气压力；当第一滑动导向轴7连接装入两个第一空气轴承6后，将第一滑动导向轴7的两端分别安装在左支撑座8和右支撑上，并分别在两支撑座上施加轻微的螺杆压力，用于将第一滑动导向轴7固定，最后将两支撑座通过螺栓固定连接在试验台基座1上；确保两根第一滑动导向轴7平行(可以使用量块等)，通过第一空气轴承6的进气口确定轴承内部气压均等，将下夹具安装平台5的底部对准第一空气轴承6的外壳，并通过螺栓连接，确保下夹具安装平台5沿第一滑动导向轴7轴向方向是自由滑动的，必要时可以通过调整左支撑座8和右支撑座9的高度来补充下夹具安装平台5的不平整度。

将直线往复装置中的音圈电机4固定端的外壳通过螺栓与电机安装座连接，起到支撑音圈电机4的作用，再通过螺栓将电机安装座固定在试验台基座1上，将音圈电机4圆柱状线圈外壳与下夹具安装平台5圆形横截面通过螺栓连接起来，音圈电机4的线性运动传递给下夹具安装平台5从而带动下摩擦试样2实现直线往复运动。

直线往复装置的安装平台上开有不同位置的螺纹孔，试验台采用直线往复运动时，将不同尺寸及形状的上摩擦试样2直接放置于安装平台上。采用旋转运动时，先将气浮转台16通过四角的螺纹孔固定于直线往复装置安装平台上，由于气浮转台16的工作台面开有螺纹孔，具有高刚度和大负载承重，因此可以将上摩擦试样2直接安装于工作台面。

进给装置采用的气浮滑台14通过工字支撑15竖直安装，气浮滑台14基座两端通过连接板固定在工字支撑15的两根工字型横梁上，气浮滑台14远离基座的一侧为工作台面，该工作台面与上安装座11连接，工作台面上设置有一定数量的螺栓孔，将上安装座11通过螺栓固定在工作台面上，气浮主轴12和第二空气轴承13的安装方法及注意事项与直线往复装置中的第一滑动导向轴7和第一空气轴承6等同；气浮滑台14的内部安装线性伺服电机，伺服电机启动，并能够将线性运动通过工作台面传递给上安装座11，从而精确的控制上摩擦试样3与下摩擦试样2的接触压力。

上摩擦试样3与下安装座10之间设置有上摩擦试样夹具，上摩擦试样3与所述上摩擦试样夹具之间为可拆卸连接，上摩擦试样3分为圆柱体部分和摩擦试样接触部分，圆柱体部分与上摩擦试样夹具连接，摩擦试样接触部分在做摩擦试样时与下摩擦试样2接触，圆柱体部分的端部具有螺纹，上摩擦试样夹具的底部具有螺孔，这样就可以实现上摩擦试样3与上摩擦试样夹具之间的可拆卸连接。也可以在上摩擦试样夹具的侧面开设螺孔，将圆柱体部分放入上摩擦试样夹具底部的通孔中后，从上摩擦试样夹具的侧面旋入螺栓，使螺栓的头部抵住圆柱体部分，利用螺栓给予圆柱体部分的压力、圆柱体部分和上摩擦试样夹具之间的摩擦力，将上摩擦试样3固定在上摩擦试样夹具中。

所述下安装座10的一侧设置有加速度传感器，所述下安装座的底部设置有三向力传感器，使用三向力传感器测量上摩擦试样3实验过程中受到的轴向力、径向力和摩擦阻力，使用加速度传感器测量上摩擦试样3实验过程中的振动加速度；本发明的检测装置包括三向力传感器、加速度传感器，另外还设置有麦克风、测试采集仪、计算机等，他们的连接方式以及控制系统等属于现有技术这里不在具体阐述。

所述直线往复装置上设置有环境氛围罩，所述旋转装置和下摩擦试样2都设置在所述环境氛围罩内部，所述环境氛围罩的一侧设置有安装孔，所述安装孔连接有复杂环境模拟源。所述环境氛围罩为箱体结构，所述环境氛围罩的顶部开口，所述环境氛围罩靠近顶部的两侧分别设置有折棚风挡17。

所述环境氛围罩包括外罩18和内罩19，所述内罩19设置在所述外罩18内，所述内罩19和外罩18之间通过滑轨连接。

所述复杂环境模拟源为砂砾加载装置20，所述砂砾加载装置20包括砂砾导管和砂砾储存罐，所述砂砾导管的一端与安装孔连接，砂砾导管的另一端与砂砾储存罐连接，所述砂砾导管和砂砾储存罐之间设置有流量调节阀，所述砂砾导管与所述安装孔连接的端部设置有旋转喷头。

所述复杂环境模拟源为水加载装置21，所述水加载装置21包括水导管和储水罐，所述水导管的一端与安装孔连接，水导管的另一端与储水罐连接，所述水导管和储水罐之间设置有水流调节阀。

所述复杂环境模拟源为风加载装置22，所述风加载装置22包括风机和风管，所述风管的一端与安装孔连接，风管的另一端与风机连接。

所述复杂环境模拟源为温度加载装置23，所述温度加载装置23包括温度控制箱体和导温管，所述温度控制箱体内部设置有制冷机和发热丝，所述导温管的一端与安装孔连接，导温管的另一端分别与制冷机和发热丝连接。

本实施例是在实施例一的基础上进一步优选的，将环境氛围罩的外罩18通过螺栓固定在下夹具安装平台5上，内罩19的侧壁上设置有四条滑轨，可以实现内罩19在外罩18内部的上下移动，满足不同高度的试验要求，内罩19的顶部安装有两段折棚风挡17，两段折棚风挡17之间的间隙作为环境氛围罩的开口用于下安装座10以及上摩擦试样3进入内罩19，折棚风挡17与下安装座10的连接处采用橡胶密封条进行密封处理，这样可以对上摩擦试样3和下摩擦试样2进行完全密闭。在摩擦试样往复运动时，由于折棚风挡17良好的水平伸缩性和柔性，折棚风挡17会随往复运动进行反复的拉伸和收缩变形，从而保证实验中环境氛围罩的密封性。

工作时，根据试验要求首先确定摩擦运动方式，若进行直线往复运动，在进给装置中安装好上摩擦试样3，并在直线往复模块安装平台安装下摩擦试样2。根据两摩擦试样接触位置设定气浮滑台14的输出位移，并调整环境氛围罩的滑轨，使得上摩擦试样与下安装座10形成完备的密闭空间。根据试验要求，确定试验中需要模拟的环境工况，选择合适的复杂环境模拟源，如打开沙砾加载装置20的流量调节阀，控制单位时间的沙砾体积，并调整水加载装置21参数，设定好单位时间内的进水体积、水流速度，形成潮湿沙砾环境。最后打开直线往复装置，设定音圈电机4的频率、直线速度、运动行程等参数，带动下夹具安装平台6直线往复运动，实现试验台往复运动模式。

若进行旋转运动，仍然在进给装置中安装好上摩擦试样3，并将气浮转台16安装于直线往复装置上，将下摩擦试样3通常为摩擦盘安装于气浮转台16的工作台面上，通过螺栓固定。根据两摩擦试样接触位置设置好气浮滑台14的输出位移，并调整环境氛围罩的滑轨，形成密闭空间，并按上文所述的相同方式设定好环境工况。关闭直线往复装置，启动旋转装置，设定气浮转台16的转速，实现试验台旋转运动模式。

若进行往复和旋转复合运动，在进给装置中安装好上摩擦试样3，保持气浮转台16安装于直线往复装置上，将下摩擦试样3安装于气浮转台16的工作台面上，通过螺栓固定。根据两摩擦试样接触位置设置好气浮滑台14的输出位移，并调整环境氛围罩的滑轨，形成密闭空间，按上文所述的相同方式设定好环境工况。同时打开直线往复装置和旋转装置，设定音圈电机4的频率、直线速度、运动行程等参数，以及气浮转台16的转速，实现试验台往复和旋转复合模式。

试验台监测装置通过测试采集仪与计算机相连，利用计算机可实时观测试验情况并采集试验数据，通过改变摩擦界面因素或者复杂环境条件来模拟接触物体的不同摩擦工况，并依据试验中采集到的加速度信号，力信号及噪音信号等，以及摩擦试样的磨损形貌等信息，用于探究界面摩擦学行为的影响因素和演变规律。

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 (7)

1.一种基于振动解耦的多模式界面摩擦学行为模拟试验台，其特征在于：包括试验台基座（1）、直线往复装置、旋转装置和进给装置，所述直线往复装置设置在试验台基座（1）上;

所述直线往复装置包括音圈电机（4）和下夹具安装平台（5），所述旋转装置固设在下夹具安装平台（5）上，所述下夹具安装平台（5）的一侧连接所述音圈电机（4），所述下夹具安装平台（5）的底部固设有数个第一空气轴承（6），所述第一空气轴承（6）中设置有第一滑动导向轴（7），所述第一滑动导向轴（7）的两端分别通过左支撑座（8）和右支撑座（9）固设在试验台基座（1）上，所述第一滑动导向轴（7）的一端固设在左支撑座（8）上，另一端穿过第一空气轴承（6）与右支撑座（9）固定连接;所述旋转装置设置在直线往复装置上，所述旋转装置与直线往复装置之间可拆卸连接,所述旋转装置为气浮转台（16），所述气浮转台（16）的底部通过螺栓与所述直线往复装置连接，所述旋转装置上设置有下摩擦试样（2），所述下摩擦试样（2）通过螺栓固设在所述气浮转台（16）上,所述下摩擦试样（2）的上方设置有上摩擦试样（3），所述上摩擦试样（3）设置在进给装置的底部;

所述进给装置包括伺服电机、下安装座（10）和上安装座（11），所述上摩擦试样（3）的上方连接所述下安装座（10），所述下安装座（10）的上方设置有上安装座（11），所述下安装座（10）和上安装座（11）之间通过数个气浮主轴（12）连接，所述气浮主轴（12）上设置有第二空气轴承（13），所述气浮主轴（12）的一端固设在下安装座（10）上，另一端穿过第二空气轴承（13）与上安装座（11）固定连接，所述上安装座（11）的一侧固定连接有气浮滑台（14），所述气浮滑台（14）内设置所述伺服电机，所述气浮滑台（14）通过工字支撑（15）固设在所述试验台基座（1）上；

当试验采用往复模式时，只需关闭旋转装置，启动直线往复装置即可，也可以将旋转装置拆下，将下摩擦试样直线安装在直线往复装置上；当试验采用旋转模式时，只需关闭直线往复装置，启动旋转装置即可；当试验采用往复和旋转复合模式时，只需同时安装并启动直线往复装置和旋转装置即可。

2.根据权利要求 1 所述的一种基于振动解耦的多模式界面摩擦学行为模拟试验台，其特征在于：所述直线往复装置上设置有环境氛围罩，所述旋转装置和下摩擦试样（2）都设置在所述环境氛围罩内部，所述环境氛围罩的一侧设置有安装孔，所述安装孔连接有复杂环境模拟源，所述环境氛围罩为箱体结构，所述环境氛围罩的顶部开口，所述环境氛围罩靠近顶部的两侧分别设置有折棚风挡（17）。

3.根据权利要求 2 所述的一种基于振动解耦的多模式界面摩擦学行为模拟试验台，其特征在于：所述环境氛围罩包括外罩（18）和内罩（19），所述内罩（19）设置在所述外罩（18）内，所述内罩（19）和外罩（18）之间通过滑轨连接。

4.根据权利要求 2 所述的一种基于振动解耦的多模式界面摩擦学行为模拟试验台，其特征在于：所述复杂环境模拟源为砂砾加载装置（20），所述砂砾加载装置（20）包括砂砾导管和砂砾储存罐，所述砂砾导管的一端与安装孔连接，砂砾导管的另一端与砂砾储存罐连接，所述砂砾导管和砂砾储存罐之间设置有流量调节阀，所述砂砾导管与所述安装孔连接的端部设置有旋转喷头。

5.根据权利要求 2 所述的一种基于振动解耦的多模式界面摩擦学行为模拟试验台，其特征在于：所述复杂环境模拟源为水加载装置（21），所述水加载装置（21）包括水导管和储水罐，所述水导管的一端与安装孔连接，水导管的另一端与储水罐连接，所述水导管和储水罐之间设置有水流调节阀。

6.根据权利要求 2 所述的一种基于振动解耦的多模式界面摩擦学行为模拟试验台，其特征在于：所述复杂环境模拟源为风加载装置（22），所述风加载装置（22）包括风机和风管，所述风管的一端与安装孔连接，风管的另一端与风机连接。

7.根据权利要求 2 所述的一种基于振动解耦的多模式界面摩擦学行为模拟试验台，其特征在于：所述复杂环境模拟源为温度加载装置（23），所述温度加载装置（23）包括温度控制箱体和导温管，所述温度控制箱体内部设置有制冷机和发热丝，所述导温管的一端与安装孔连接，导温管的另一端分别与制冷机和发热丝连接。