CN201229231Y - 滚动微动与切向微动的复合微动实验台 - Google Patents

滚动微动与切向微动的复合微动实验台 Download PDF

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张雪萍
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Abstract

一种摩擦学实验技术领域的“滚动－滑动”微动实验台，包括壳体、隔板、接触底板、接触球体、施力杠、激振器、锁紧螺母、激振器支架，激振器支架由可移动支撑板、支撑架支柱组成，两块隔板与壳体固定连接，接触底板与隔板连接，锁紧螺母通过与壳体上方中心位置的螺纹孔配合，接触球体球面与接触底板相切配合，另外一端面通过与圆头的锁紧螺母配合，在壳体的外部，两根支撑架支柱与壳体的通孔相配合，激振器的一端连接在可移动支撑板上，另一端连接着施力杆，施力杆前端顶住接触球体的左右两个侧面。本实用新型采用电磁驱动方式，驱动力小，振动频率高，振动幅度小，运动环节少。

Description

滚动微动与切向微动的复合微动实验台
技术领域
本实用新型涉及一种机械摩擦技术领域的实验台，具体来说，是一种滚动微动与切向微动的复合微动实验台。
背景技术
微动磨损是存在于近似紧密配合的机械零件中的一种损伤，由此引起的危害巨大。根据微动磨损的不同运行模式，微动可以分为(1)切向微动，或称平移式微动，是最普遍研究的微动方式；(2)径向微动；(3)滚动微动；(4)扭动微动；目前研究微动磨损或微动疲劳的实验台多是针对切向微动，主要包括机械驱动，流体驱动和电磁驱动三种方式。机械驱动是利用凸轮、杠杆、非平衡转动或微动副之一的弹性伸缩，杠杆、凸轮等能在较大振幅下工作，负载也可在任意范围内变动，但频率一般不超过50HZ。试样的弹性伸缩方式由于受材料弹性极限限制，只能在较低的振幅下工作，其频率范围取决于驱动源。电磁方式一般采用电磁振动或利用功能材料产生振动，可以在高频率下工作，但这类设备只能在小负荷下工作。采用电液伺服驱动方式，它具有驱动力大，振幅、频率变化范围广，易于利用计算机程序控制和测量等优点，但技术负责，费用较高，设备体积也较大。还有一种研究结合切向微动和径向微动的实验台，它主要采用高精度的液压驱动方式。
经对现有技术的文献检索发现，现有的多数微动实验机构，如“一种扭动微动磨损试验机”(参见中国实用新型专利，公开号CN2783313)，“钢丝微动磨损试验机”(参见中国实用新型专利，公开号CN2735331)，“多参数可调式电缆微动疲劳装置”(参见中国发明专利，公开号CN101017715)等，均未考虑纯滚动微动或滚动微动与切向微动的复合微动实验研究。
实用新型内容
本实用新型的目的是针对现有技术中的不足，提供一种滚动微动与切向微动的复合微动实验台，具有结构简单、效果好的特点，可以实现单独的切向微动实验以及可以实现滚动微动与切向微动结合的复合实验。
本实用新型是通过以下技术方案实现的，本实用新型由壳体、隔板、接触底板、接触球体、施力杠、激振器、锁紧螺母、激振器支架，激振器支架由可移动支撑板、支撑架支柱组成。两块隔板与壳体固定连接，接触底板与隔板连接。锁紧螺母通过与壳体上方中心位置的螺纹孔配合实现对接触球体的定心及预紧力的施加两个功能。接触球体球面与接触底板相切配合，另外一端面通过与圆头的锁紧螺母配合实现定心。在壳体的外部，两根支撑架支柱与壳体的通孔相配合，可移动支撑板通过孔配合实现在垂直方向上的移动，激振器的一端连接在可移动支撑板上，另一端连接着施力杆，施力杆前端顶住接触球体的左右两个侧面。通过移动可移动支撑板及调节激振器参数，可以施加不同角度及不同频率的循环力。
本实用新型整个机构功能的实现可由激振器驱动，通过激振器产生的循环载荷驱动左右两侧施力杆，从而使接触球体实现小幅度的微动，而由于激振器位置固定在支撑架中央，当施力杆中心与接触球体的重心同处于一根水平线时，保证了接触球体在平面内只发生水平直线上的小幅度滑动微动；当调节可移动支撑架，从而使施力杆中心沿着垂直方向向上或向下移动时，可实现小幅度滑动微动及小幅度滚动微动的混合微动。
本实用新型采用电磁驱动方式，驱动力小，振动频率高，振动幅度小，运动环节少。实验台通过激振器驱动轴来推动滚动体来实现微小振幅的振动。频率可调、振动幅度可调、振幅恒定、误差小、结构简单、易于加工。
附图说明
图1为本实用新型结构示意图。
图2为本实用新型接触球体结构示意图。
图3为实用新型实施例结构示意图。
上述图中：1-壳体，2-隔板，3-接触底板，4-接触球体，41-半球体，42-长方体，5-施力杠，6-激振器，7-锁紧螺母，8-可移动支撑板，9-支撑架支柱。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
如图1所示，本实施例由壳体1，隔板2，接触底板3，接触球体4，施力杠5，激振器6，锁紧螺母7，可移动支撑板8，支撑架支柱9。两块隔板2通过螺钉实现与壳体1的固定连接，接触底板3通过螺钉与隔板2连接。锁紧螺母7通过与壳体1上方中心位置的螺纹孔配合实现对接触球体4的定心及预紧力的施加两个功能。接触球体4球面与接触底板3相切配合，另外一端面通过与圆头的锁紧螺母7配合实现定心。在壳体1的外部，两根支撑架支柱9与壳体1的通孔相配合，可移动支撑板8通过孔配合实现在垂直方向上的移动，激振器6的一端连接在可移动支撑板8上，另一端连接着施力杆5，施力杆5前端顶住接触球体4的左右两个侧面。通过移动可移动支撑板8及调节激振器6参数，可以施加不同角度及不同频率的循环力。
如图2所示。接触球体4是由两个部分组成的，一个半球体41以及一个长方体42，半球体41的球心与长方体42上表面的中心重合，二者是做成一体的，接触球体4的重心位置可以由二者的几何尺寸确定。由于二者都是对称结构，所以可以保证二者的重心同时在二者的中心线上。具体的确定方法可以采用悬挂法或者数学计算完成。如：假设半球体41的重量为m1，长方体42的重量为m2，二者由于都是对称结构，二者的重心位于竖直线上，混合体的重心位置可以设在离其中一方x，二者重心距离为L，通过重心处的力矩平衡就可以计算出混合体重心的位置。具体公式为：m1x＝m2(L-x)。
如图3所示，3-接触底板，4-接触球体，5-施力杠包括右施力杆、左施力杆。
整个机构功能的实现可由激振器6驱动，通过激振器产生的循环载荷驱动左右两侧施力杆5从而使接触球体4实现小幅度的微动，而由于激振器6位置固定在可移动支撑板8中央，当施力杆5中心与接触球体4的重心同处于一根水平线时，保证了接触球体4在平面内只发生水平直线上的小幅度滑动微动；当调节可移动支撑架8，从而使施力杆5中心沿着垂直方向向上或向下移动时，可实现小幅度滑动微动及小幅度滚动微动的混合微动。当进行混合实验时，可以通过确定施力杠中心位置离接触球体4重心位置的距离d进行判断，把施加的作用力p乘以距离d就是纯滚动微动时接触球体4收到的弯矩作用，其余部分则是纯切向微动实验。可以先进行混合实验，然后以相同的载荷加载于接触球体4的重心位置进行纯切向微动实验，从而二者的对比确定滚动微动对物体的影响。
本实施例的技术指标如下：
试样：接触球体直径10～50mm；
载荷：10～50N，可调；
振幅：10～300μm，可调，振幅平稳；
频率：可调。

Claims (2)

1、一种滚动微动与切向微动的复合微动实验台，其特征在于，由壳体、隔板、接触底板、接触球体、施力杠、激振器、锁紧螺母、激振器支架，激振器支架由可移动支撑板、支撑架支柱组成，两块隔板与壳体固定连接，接触底板与隔板连接，锁紧螺母通过与壳体上方中心位置的螺纹孔配合，接触球体球面与接触底板相切配合，另外一端面通过与圆头的锁紧螺母配合，在壳体的外部，两根支撑架支柱与壳体的通孔相配合，激振器的一端连接在可移动支撑板上，另一端连接着施力杆，施力杆前端顶住接触球体的左右两个侧面。
2、权利要求1所述的滚动微动与切向微动的复合微动实验台，其特征是，所述接触球体由两个部分组成的：一个半球体以及一个长方体，半球体的球心与长方体上表面的中心重合，两者为一体。
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