CN112198075A - 一种薄壁轴承、十字交叉梁电刷载流摩擦实验装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种薄壁轴承、十字交叉梁电刷载流摩擦实验装置，涉及实验测试设备领域，包括直流电源机、正交加载装置、驱动装置、U型电刷丝、实验盘和薄壁轴承，驱动装置带动实验盘做水平旋转，在实验盘的外侧过盈配合有薄壁轴承，电源的正负极分连接U型电刷丝和薄壁轴承的外圈；正交加载装置为相互垂直的两个薄板，薄板上设置有加载磁块用于提供可变载荷，正交加载装置的一端固定U型电刷丝，另一端固定在塑料支架上；U型电刷丝的下部与实验盘的上表面相接触。有益效果为：在实验盘上加上薄壁球轴承既能保证实验盘的正常运转，也能通过滚珠导电，使用钢丝焊接在外圈上，可以平稳的传输电流，保障电流的持续供应，避免电路断断续续影响实验。

Description

一种薄壁轴承、十字交叉梁电刷载流摩擦实验装置
技术领域
本发明涉及实验测试设备领域，具体涉及一种薄壁轴承、十字交叉梁电刷载流摩擦磨损实验装置。
背景技术
载流摩擦磨损是指设备在载流的工况下，传输电流、信号和承载时，不仅有纯机械磨损，还有在电场、热场等多种影响因素耦合下产生的摩擦磨损。在电流、电弧和机械摩擦磨损等因素耦合情况下产生机械磨损、电弧烧蚀、高温氧化，摩擦磨损特性会变得更加的复杂。因此，有关载流摩擦磨损的设备的使用寿命、稳定性和安全性的研究十分有必要。
载流摩擦磨损涉及众多领域，例如常见的电动机电刷系统、风力发电机发电系统、铁路弓网系统、航空电路控制系统、电路电力输送系统等。绿色能源的开发逐渐被许多国家重视，风力发电机电力传输系统使用的导电滑环就是典型的载流摩擦磨损，且其摩擦磨损机理较为复杂。研究风电滑环的摩擦磨损机理和电接触电阻和电接触材料，分析滑环载流摩擦磨损的影响因素，主要因素包括：电流强度、载荷大小、运转速度；不同因素会造成使用寿命和工作可靠性的较大差异，因此非常需要有相同的模拟试验装置研究合理的参数配比。现有实验装置在经济性、实用性、环保性某一方面有所欠缺专利号201310689847.0中步骤程序过多，造成不必要的浪费，且功能单一，在专利号201510642038.3中装置仅考虑到电弧热的影响，忽略电阻热、电弧热对摩擦磨损性能的影响。另外，现有的实验机大多操作繁琐、价格昂贵、可靠性有待于提高。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种稳定、安全和经济的摩擦磨损试验设备，可以保证实验装置拆装方便，操作难度低且载流稳定、实验设备经济实惠，且在实验中只有极小的噪声。
本发明通过以下技术方案实现：
一种薄壁轴承、十字交叉梁电刷载流摩擦实验装置，其特征在于，包括直流电源机、正交加载装置、驱动装置、U型电刷丝、实验盘和薄壁轴承，驱动装置带动实验盘做水平旋转，在实验盘的外侧过盈配合有薄壁轴承，电源的正负极分连接U型电刷丝和薄壁轴承的外圈；正交加载装置为相互垂直的两个薄板，薄板上设置有加载磁块用于提供可变载荷，正交加载装置的一端固定U型电刷丝，另一端固定在塑料支架上；U型电刷丝的下部与实验盘的上表面相接触。
优选的，所述正交加载装置中竖直薄片的一端与塑料支架采用销轴连接，连接处设置有销轴垫片，竖直薄片的另一侧设置有开口，水平薄片在开口处与竖直薄片锡焊固定，U型电刷丝连接在水平薄片另一端上；水平应变片固定在水平薄板的中部，竖直应变片固定在竖直薄板的中部；以轴销为界，在竖直薄板开口的一侧设置有加载磁块，在另一侧设置有平衡磁块。
优选的，驱动装置中，电机的输出轴垂直于水平面设置，输出轴与传动轴连接，传动轴与驱动盘固定连接，驱动盘、绝缘盘和实验盘自下而上依次叠放并通过沉头尼龙螺柱固定。
优选的，还包括实验平台，电机固定在实验平台内。
优选的，还包括尼龙柱和钢丝，尼龙柱竖直固定，钢丝缠绕在尼龙柱上，钢丝的一端锡焊在薄壁轴承的外圈上，钢丝的另一端与直流电源机连接。
优选的，所述尼龙柱的高度与实验盘的高度相同，钢丝缠绕至尼龙柱的最高处的位置设置有水平直线段，水平直线段的末端锡焊在薄壁轴承的外圈上；当实验盘发生振动，钢丝可牢固的连接在薄壁球轴承的外侧，避免电流不稳定的情况发生。
优选的，直流电源机上设置有电流调节钮，用于调节输出电流的大小。
优选的，传动轴垫片套在传动轴上且过盈配合，抑制传动轴的晃动，并用螺栓固定在实验平台上。
优选的，还包括实验桌，电机、试验平台、塑料支架和尼龙柱均固定在实验桌上。
优选的，绝缘盘的直径大于驱动盘的直径。
本发明的有益效果为：
一、考虑到实验中U型电刷丝基础较软弱，选用十字交叉梁结构连接，以满足承载能力和U型电刷丝磨损变形的要求，从而保证结结构的可靠性。应变片贴在正交梁上，在实验中随着水平、竖直方向梁的波动会导致电阻的变化，可以更好的了解实验波动变化状况。
二、在实验盘上加上薄壁球轴承既能保证实验盘的正常运转，也能通过滚珠导电，使用钢丝焊接在外圈上，可以平稳的传输电流，保障电流的持续供应，避免电路断断续续影响实验。
三、薄壁轴承不必要与实验圆盘同心，达到与实验圆盘过渡配合即可，对安装精度要求不高，减少不必要的安装难度；另钢丝缠绕在尼龙螺柱上且与薄壁轴承焊接连接，既考虑绝缘，也考虑了钢丝张紧。
四、采用铰链结构连接竖直薄板和支架，薄板左右采用吸附磁铁的方式，调节载荷大小，方便省时且经济。
附图说明
图1为本发明的装置结构图；
图2为本发明的盘结构、薄壁轴承和钢丝连接图；
图3为图2的俯视图；
图4为本发明的十字交叉梁图。
图中：1-实验桌；2-塑料支架；3-竖直金属薄板；4-平衡磁块；5-销轴；6-竖直应变片；7-加载磁块；8-水平金属薄板；9-水平应变片；10-U型电刷丝；11-薄壁轴承；12-实验平台；13-电机；14-传动轴垫片；15-传动轴；16-驱动盘；17-绝缘盘；18-实验盘；18-1-沉头尼龙螺柱；19-钢丝； 20-尼龙柱；21-导线；22-电源接口；23-电流调节钮；24-直流电源机。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动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。
实施方式一：
如图1所示的一种薄壁轴承、十字交叉梁电刷载流摩擦磨损实验装置，主要由实验桌1、塑料支架2、竖直薄板3、平衡磁块4、加载磁块7、U型电刷丝10、薄壁轴承11、实验平台12、电机13、实验盘18、钢丝19、尼龙柱20等构成。在实验桌1上固定塑料支架2，竖直薄板3与支架2用销轴5连接，竖直应变片6安装在竖直薄板3上，水平薄板8与竖直薄板3锡焊焊接，水平应变片9安装在水平薄板8上，U型电刷丝10通过孔与水平薄板8连接，导线21的一端与U型电刷丝10连接，其另一端连接至电源接口22；实验平台12放置在实验桌1上，电机13固定在实验平台12内部，与电机13的传动轴15与驱动盘16固定连接，沉头尼龙螺柱18-1将依次叠放的绝缘盘17和实验盘18固定在驱动盘16上，薄壁轴承11与实验盘18过度配合，传动轴垫片14套在传动轴15上且过盈配合，并用螺栓固定在实验平台12上；尼龙柱20在实验平台12左侧固定在实验桌1上，通过缠绕钢丝19与薄壁轴承11焊接牢固，尼龙柱20底端钢丝19与导线21连接，并通过导线21与电源接口22处连接。以上安装完成之后，打开直流电源机24，调节至恒流状态，并且调节至指定电流大小，最后启动电机，调节电压至3-5V，电流调零，用导线短接电源正负极接口22，调节电流至所需电流值，拆开短接线，导线21连接电源接口22，即可开始实验，实验中实验盘18转动与U型电刷丝10开始载流摩擦，薄壁轴承11内圈随实验盘18转动，电流通过滚珠与外圈连接，实现电路连通；右端通过调节平衡磁铁块4和加载磁块7控制U型电刷丝10与实验盘18的压力和接触程度；通过调节电流大小、电机13转速和加载磁块7，最终得到适合U型电刷丝10的较佳的电流范围、转动速度和U型电刷丝10接触压力估值。上述的操作是对于U型电刷丝10载流摩擦磨损实验的具体实施方式。
以上所述的，仅为本发明较为方便实用的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种薄壁轴承、十字交叉梁电刷载流摩擦实验装置，其特征在于，包括直流电源机、正交加载装置、驱动装置、U型电刷丝、实验盘和薄壁轴承，驱动装置带动实验盘做水平旋转，在实验盘的外侧过盈配合有薄壁轴承，电源的正负极分连接U型电刷丝和薄壁轴承的外圈；正交加载装置为相互垂直的两个薄板，薄板上设置有加载磁块用于提供可变载荷，正交加载装置的一端固定U型电刷丝，另一端固定在塑料支架上；U型电刷丝的下部与实验盘的上表面相接触。
2.根据权利要求1所述的一种薄壁轴承、十字交叉梁电刷载流摩擦实验装置，其特征在于，所述正交加载装置中竖直薄片的一端与塑料支架采用销轴连接，连接处设置有销轴垫片，竖直薄片的另一侧设置有开口，水平薄片在开口处与竖直薄片锡焊固定，U型电刷丝连接在水平薄片另一端上；水平应变片固定在水平薄板的中部，竖直应变片固定在竖直薄板的中部；以轴销为界，在竖直薄板开口的一侧设置有加载磁块，在另一侧设置有平衡磁块。
3.根据权利要求1所述的一种薄壁轴承、十字交叉梁电刷载流摩擦实验装置，其特征在于，驱动装置中，电机的输出轴垂直于水平面设置，输出轴与传动轴连接，传动轴与驱动盘固定连接，驱动盘、绝缘盘和实验盘自下而上依次叠放并通过沉头尼龙螺柱固定。
4.根据权利要求3所述的一种薄壁轴承、十字交叉梁电刷载流摩擦实验装置，其特征在于，还包括实验平台，电机固定在实验平台内。
5.根据权利要求1所述的一种薄壁轴承、十字交叉梁电刷载流摩擦实验装置，其特征在于，还包括尼龙柱和钢丝，尼龙柱竖直固定，钢丝缠绕在尼龙柱上，钢丝的一端锡焊在薄壁轴承的外圈上，钢丝的另一端与直流电源机连接。
6.根据权利要求5所述的一种薄壁轴承、十字交叉梁电刷载流摩擦实验装置，其特征在于，所述尼龙柱的高度与实验盘的高度相同，钢丝缠绕至尼龙柱的最高处的位置设置有水平直线段，水平直线段的末端锡焊在薄壁轴承的外圈上。
7.根据权利要求1所述的一种薄壁轴承、十字交叉梁电刷载流摩擦实验装置，其特征在于，直流电源机上设置有电流调节钮，用于调节输出电流的大小。
8.根据权利要求4所述的一种薄壁轴承、十字交叉梁电刷载流摩擦实验装置，其特征在于，传动轴垫片套在传动轴上且过盈配合，并用螺栓固定在实验平台上。
9.根据权利要求1所述的一种薄壁轴承、十字交叉梁电刷载流摩擦实验装置，其特征在于，还包括实验桌，电机、试验平台、塑料支架和尼龙柱均固定在实验桌上。
10.根据权利要求1所述的一种薄壁轴承、十字交叉梁电刷载流摩擦实验装置，其特征在于，绝缘盘的直径大于驱动盘的直径。
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