CN111735595B - 基于双向激振的滚滑实验台 - Google Patents

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Abstract

本发明公开基于双向激振的滚滑实验台，包括实验台底板，实验台底板上设有右支撑架、推板和左支撑架，所述右支撑架和左支撑架固定在实验台底板上，所述推板连接在左支撑架上，所述右支撑架左侧面上设置有一右摩擦轮组，所述推板右侧面上设置有可与右摩擦轮组接触的左摩擦轮组，所述右摩擦轮组和左摩擦轮组通过分别设置其上的一圆柱状接触轮进行滚滑实验，在滚滑实验时，两个所述接触轮通过圆柱柱面与圆柱柱面接触，所述右摩擦轮组和左摩擦轮组通过分别设置其上的一伺服电机控制接触轮的转速。本发明可实现对摩擦副施加精准的载荷与多个外部激振，并且实现对两摩擦副速度的控制的同时，还可以对摩擦副振动、速度和扭矩的实时采集。

Description

基于双向激振的滚滑实验台
技术领域
本发明涉及基于外部激励条件下双滚轮滚滑摩擦副运动的实验研究领域，特别涉及基于双向激振的滚滑实验台。
背景技术
对基础科学的研究是推动社会科技进步基本办法。
申请号为CN200710139440.5的中国专利，提出了动静态力学综合实验台，其是针对于各种静力学实验，包括弯曲梁、动态梁、冲击杆等装置，其在动态梁装置中使用了带偏心轮的电机激振。
申请号为CN201711320551.6的中国专利，提出了一种滑滚摩擦学性能实验台，其通过机构设计实现滑滚摩擦学性能实验台模拟高速、低速、不同滑滚比、液体润滑、固体润滑等工况下接触表面的摩擦与润滑情况，开展微观摩擦磨损及弹性流体动力润滑的机理研究。
申请号为CN201811035950.2的中国专利，提出了滑滚工况下滚子摩擦副的油膜厚度以及油膜拖动系数测试装置，可以明显的看出其使用的是将两个柱状体的顶面进行摩擦来开展滚滑实验的。
但是在滚滑副实际运动情况中，并非是平稳的，而是伴随着不同方向、不同载荷的外部激振。深入研究外部激振对于摩擦副运动的影响是十分重要的，上述公开的发明均未提出一种较好的在外部激振条件下开展滚滑实验的方式。而且滚滑实验中存在的外部激振是不同于静力学实验中设置的激振的。
发明内容
本发明的目的在于提供基于双向激振的滚滑实验台,克服上述缺陷，实时收集测试数据，且测试范围更广、结构更简单。
为达成上述目的，本发明的解决方案为：基于双向激振的滚滑实验台，包括实验台底板，实验台底板上设有右支撑架、推板和左支撑架，所述右支撑架和左支撑架固定在实验台底板上，所述推板连接在左支撑架上，
所述右支撑架左侧面上设置有一右摩擦轮组，所述推板右侧面上设置有可与右摩擦轮组接触的左摩擦轮组，所述右摩擦轮组和左摩擦轮组通过分别设置其上的一圆柱状接触轮进行滚滑实验，在滚滑实验时，两个所述接触轮通过圆柱柱面与圆柱柱面接触，所述右摩擦轮组和左摩擦轮组通过分别设置其上的一伺服电机控制接触轮的转速。
优选的，所述推板左侧面上还设置一模拟机械外部振动的测部激振单元，且所述右摩擦轮组通过弹性连接的方式设置在右支撑架上，在所述右支撑架上还设置有一顶部激振单元，该顶部激振单元通过一连接杆连接在右摩擦轮组上。
优选的，所述测部激振单元和顶部激振单元均由转动电机和凸轮机构组成；转动电机带动凸轮机构运动。
优选的，所述右支撑架和左支撑架通过直线导轨连接，所述推板连接在直线导轨上，在左支撑架和推板之间还从左到右依次在直线导轨上滑设施力板、测力板和弹性元件，所述左支撑架设置有一施力机构，所述施力板与测力板连接，并且所述测力板上设有一压力传感器，该施力机构推动施力板后带动测力板并由所述弹性元件将推力均匀传递至推板上。
优选的，所述右摩擦轮组和左摩擦轮组均包括连接轴和轴支撑架；所述伺服电机从连接轴一端带动连接轴转动，所述轴支撑架套设在连接轴上，所述接触轮设置在连接轴另一端。
优选的，所述左摩擦轮组内还设有一扭矩传感器，所述扭矩传感器设置在左摩擦轮组上。
采用上述方案后，本发明的有益效果在于：
1、实现不同载荷的加载控制；本发明通过设置施力机构以及在施力的传力过程中设置压力传感器，实现不同载荷的加载控制。
2、实现对两摩擦副速度的控制；与一般的滚滑实验不同的是，本案采用两圆柱状滚轮圆柱柱面与圆柱柱面接触的方式进行滚滑实验，并通过两个伺服电机控制滚轮的速度，以实现实现对两摩擦副速度的精确控制。
3、实现对摩擦副速度和扭矩的实时采集；本发明通过设置的扭矩传感器实现对扭矩的实时采集。
4、实现对摩擦副摩擦振动的采集；通过设置的两激振单元对摩擦副进行激振，并通过扭矩传感器实时收集振动的信息。
5、实现对切向摩擦振动和法向施加外部激振；本发明采用两激振单元可以实现对摩擦副的两个方向的激振施加，并且本案是在结合了弹性连接的基础上进行该设计的，此可以保证在激振发生时，机构可以保持并吸收激振，而不会发生剧烈碰撞。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明的整体结构侧视图；
图3为本发明的部分结构放大图；
图4为本发明的结构示意图；
图5为图4中A-A的局部剖视图。
标号说明：实验台底板(1)、右支撑架(2)、推板(3)、左支撑架(4)、右摩擦轮组(21)、左摩擦轮组(31)、接触轮(23)、伺服电机(231)、侧部激振单元(32)、顶部激振单元(24)、转动电机(321)、凸轮机构(322)、直线导轨(5)、施力板(51)、测力板(52)、弹性元件(53)、压力传感器(520)、连接轴(232)、轴支撑架(233)、扭矩传感器(33)。
具体实施方式
以下结合附图及具体实施例对本发明做详细的说明。
由图1-5所示，本发明提供基于双向激振的滚滑实验台，包括实验台底板1，实验台底板1上设有右支撑架2、推板3和左支撑架4，所述右支撑架2和左支撑架4固定在实验台底板1上，所述推板3连接在左支撑架4上，
所述右支撑架2左侧面上设置有一右摩擦轮组21，所述推板3右侧面上设置有可与右摩擦轮组21接触的左摩擦轮组31，所述右摩擦轮组21和左摩擦轮组31通过分别设置其上的一圆柱状接触轮23进行滚滑实验，在滚滑实验时，两个所述接触轮23通过圆柱柱面与圆柱柱面接触，所述右摩擦轮组21和左摩擦轮组31通过分别设置其上的一伺服电机231控制接触轮23的转速。使用该结构的摩擦副，可以使得两摩擦轮组之间的摩擦更均匀，摩擦轨迹更加线性。
所述推板3左侧面上还设置一模拟机械外部振动的测部激振单元32，且所述右摩擦轮组21通过弹性连接的方式设置在右支撑架2上，在所述右支撑架2上还设置有一顶部激振单元24，该顶部激振单元24通过一连接杆连接在右摩擦轮组21上。在本实施例中，所述测部激振单元32和顶部激振单元24均由转动电机321和凸轮机构322组成；转动电机321带动凸轮机构322运动。使用激振单元与弹性连接的方式的组合可实现对摩擦副激振的测试，并且减小基座对激振信号的吸收，在满足力学结构强度的同时，又保证激振信息不会过多减弱。在本实施例中，将右摩擦副21采用薄板软连接在右支撑架2上。
为进一步提升机构的施力测力功能，在本实施例中，所述右支撑架2和左支撑架4通过直线导轨5连接，所述推板3连接在直线导轨5上，在左支撑架4和推板3之间还从左到右依次在直线导轨5上滑设施力板51、测力板52和弹性元件53，所述左支撑架4设置有一施力机构41，该施力机构41采用步进电机组合滚珠丝杆滑台。
所述施力板51与测力板52连接，并且所述测力板52上设有一压力传感器520，该压力传感器520设置在测力板52中间，与施力板51连接。所述施力机构41推动施力板51后带动测力板52并由所述弹性元件53将推力均匀传递至推板3上。在本实施例中，由四根直线光轴导轨穿过施力板51、测力板52和弹性元件53的四角。更具体的，弹性元件53可以是弹簧、橡胶垫。直线光轴导轨的两端设置在右支撑架2和左支撑架4的四角上，且施力板51、测力板52和推板3穿过直线光轴导轨的四角内均设置有直线轴承，使用此设计可精准控制加载不同的载荷。
并且，所述右摩擦轮组21和左摩擦轮组31均包括连接轴232和轴支撑架233；所述伺服电机231从连接轴232一端带动连接轴232转动，所述轴支撑架233套设在连接轴232上，所述接触轮23设置在连接轴232另一端。为了进一步便于连接轴232的转动，在本实施例中，还可以在轴支撑架233内设置轴承。
为了采集两摩擦轮组的实时扭矩信息，在本实施例中，还可以在所述左摩擦轮组31内还设置扭矩传感器33，该扭矩传感器33设置在左摩擦轮组31上。更具体的，该扭矩传感器33设置在左摩擦轮组31连接的连接轴232上。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非对本案设计的限制，凡依本案的设计关键所做的等同变化，均落入本案的保护范围。

Claims (4)

1.基于双向激振的滚滑实验台，包括实验台底板(1)，实验台底板(1)上设有右支撑架(2)、推板(3)和左支撑架(4)，所述右支撑架(2)和左支撑架(4)固定在实验台底板(1)上，所述推板(3)连接在左支撑架(4)上，其特征在于：
所述右支撑架(2)左侧面上设置有一右摩擦轮组(21)，所述推板(3)右侧面上设置有可与右摩擦轮组(21)接触的左摩擦轮组(31)，所述右摩擦轮组(21)和左摩擦轮组(31)通过分别设置其上的一圆柱状接触轮(23)进行滚滑实验，在滚滑实验时，两个所述接触轮(23)通过圆柱柱面与圆柱柱面接触，所述右摩擦轮组(21)和左摩擦轮组(31)通过分别设置其上的一伺服电机(231)控制接触轮(23)的转速；所述推板(3)左侧面上还设置一模拟机械外部振动的侧部激振单元(32)，且所述右摩擦轮组(21)通过弹性连接的方式设置在右支撑架(2)上，在所述右支撑架(2)上还设置有一顶部激振单元(24)，该顶部激振单元(24)通过一连接杆连接在右摩擦轮组(21)上；所述右支撑架(2)和左支撑架(4)通过直线导轨(5)连接，所述推板(3)连接在直线导轨(5)上，在左支撑架(4)和推板(3)之间还从左到右依次在直线导轨(5)上滑设施力板(51)、测力板(52)和弹性元件(53)，所述左支撑架(4)设置有一施力机构(41)，所述施力板(51)与测力板(52)连接，并且所述测力板(52)上设有一压力传感器(520)，该施力机构(41)推动施力板(51)后带动测力板(52)并由所述弹性元件(53)将推力均匀传递至推板(3)上。
2.如权利要求1所述基于双向激振的滚滑实验台，其特征在于：所述侧部激振单元(32)和顶部激振单元(24)均由转动电机(321)和凸轮机构(322)组成；转动电机(321)带动凸轮机构(322)运动。
3.如权利要求1所述基于双向激振的滚滑实验台，其特征在于：所述右摩擦轮组(21)和左摩擦轮组(31)均包括连接轴(232)和轴支撑架(233)；所述伺服电机(231)从连接轴(232)一端带动连接轴(232)转动，所述轴支撑架(233)套设在连接轴(232)上，所述接触轮(23)设置在连接轴(232)另一端。
4.如权利要求3所述基于双向激振的滚滑实验台，其特征在于：所述左摩擦轮组(31)内还设有一扭矩传感器(33)，所述扭矩传感器(33)设置在左摩擦轮组(31)上。
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