CN206095852U - 离心式摩擦试验装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种离心式摩擦试验装置，其中，离心转轴安装于离心基座上并由离心基座内的电机驱动旋转，离心转盘的外部为圆环本体，离心转盘的中部套装于离心转轴上，圆环形的摩擦面材料模拟件置于离心转盘的圆环本体上；驱动座安装臂的第一端安装于施压基座上，驱动座安装于驱动座安装臂的第二端，驱动座下部的动力输出端依次连接力传感器和夹具，夹具置于摩擦面材料模拟件的环形表面的上方。本实用新型所述离心式摩擦试验装置将传统摩擦试验技术和离心试验技术相结合，借用“销盘摩擦副”的结构形式，以离心转盘代替摩擦副的圆盘，通过模拟件转动的线速度模拟直线相对初速度，为各种设备摩擦性能的测试提供了简便可行的技术途径。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种摩擦试验装置，尤其涉及一种同时具备模拟滑动摩擦环境和滚动摩擦环境能力的离心式摩擦试验装置。
背景技术
国内现有摩擦试验设备的试验对象主要都是材料领域(特点为样块、非构件)，擦磨损试验主要集中在对材料性能的研究方面，其通过在摩擦试验机上以往复摩擦或旋转式摩擦的方式来测试材料的参数特性，在铁路桩基、桥墩桩基等混凝土桩方面，采用模拟现场工况的方式，预制混凝土试件进行剪切试验测试摩擦试件特性，现有摩擦磨损设备无法实现对结构件摩擦性能的研究，其设备施压能力总体较低，不能提供高初速度、大压力，不可实现试验件姿态可控，无法考核结构件摩擦性能。
此外，挂弹飞机在挂飞过程、降落时可能遭遇异常坠机、冲出跑道、机头蹭地等异常环境，前起落架折断或异常收起，导致弹体与跑道地面高速摩擦直至停下，该摩擦异常载荷具有高速、大压力、高速度变化率等特征，目前尚未发现同时具备高速度、大压力、高速度变化率、考核结构件摩擦性能的摩擦试验装置。高速铁路轮轨的波浪形磨损是国际均未解决的现代摩擦学工程技术难题，该工况与飞行器异常着陆类似。同时，可用于动车供电刷磨损试验及高速列车制动过程模拟试验等的摩擦异常环境试验设备目前尚未发现。
实用新型内容
本实用新型的目的就在于为了解决上述问题而提供一种同时具备高速度、大压力、试验件姿态可控、可考核结构件摩擦性能的滚动/滑动型的离心式摩擦试验装置。
本实用新型通过以下技术方案来实现上述目的：
一种离心式摩擦试验装置，包括离心式旋转装置和压力施加装置，所述离心式旋转装置包括离心基座、离心转轴、离心转盘和摩擦面材料模拟件，所述离心转轴安装于所述离心基座上并由所述离心基座内的电机驱动旋转，所述离心转盘的外部为圆环本体，所述离心转盘的中部套装于所述离心转轴上，圆环形的所述摩擦面材料模拟件置于所述离心转盘的圆环本体上；所述压力施加装置包括施压基座、驱动座、驱动座安装臂、力传感器和用于夹持试验件的夹具，所述驱动座安装臂的第一端安装于所述施压基座上，所述驱动座安装于所述驱动座安装臂的第二端，所述驱动座下部的动力输出端依次连接所述力传感器和所述夹具，所述夹具置于所述摩擦面材料模拟件的环形表面的上方。
为了便于快速且稳定地安装摩擦面材料模拟件，所述离心转盘的圆环本体上设有上部开口的圆环凹槽，所述摩擦面材料模拟件置于所述圆环凹槽内，所述摩擦面材料模拟件的上表面高于所述圆环凹槽的上表面。
为了确保离心转盘能够平稳地旋转且减小离心转盘的圆环本体受压导致离心转轴倾斜的影响，所述离心式摩擦试验装置还包括底座，所述离心基座置于所述底座内，所述底座上安装有圆环形的支撑轨道，所述离心转盘的圆环本体置于所述支撑轨道上，所述离心转盘的圆环本体相对于所述支撑轨道形成滚动摩擦。实验室，试验件的摩擦正压力对摩擦面材料模拟件和离心转盘的圆环本体附加一定的倾覆力矩，增加支撑轨道和滚动摩擦方式后，实现了离心转盘的圆环本体的抗倾覆力矩作用。
具体地，所述离心转盘的圆环本体上周向均匀安装有多个支撑板，所述支撑板的两侧分别安装有滑轮，所述支撑板两侧的滑轮的轮槽分别置于所述支撑轨道的内外两侧边缘外。
更具体地，所述支撑板两侧的滑轮分别为两个。
作为优选，所述驱动座内设有驱动座液压缸，所述驱动座液压缸的竖向活塞杆与所述力传感器连接。离心转盘的圆环本体高速运行时施加进行很大的压力加载，会造成冲击“破坏”，通过采用具有一定弹性效果的液压缸作为动力加载装置可以实现设备的抗冲击效果。
进一步，为了增加夹具的竖向活动距离，所述驱动座与所述驱动座安装臂的第二端固定连接，所述施压基座内设有基座液压缸，所述基座液压缸的竖向活塞杆与所述驱动座安装臂的第一端连接。
本实用新型的有益效果在于：
本实用新型所述离心式摩擦试验装置将传统摩擦试验技术和离心试验技术相结合，借用“销盘摩擦副”的结构形式，以离心转盘代替摩擦副的圆盘，离心转盘的圆环本体上的摩擦面材料模拟件模拟真实的摩擦面工况，通过模拟件转动的线速度模拟直线相对初速度，为大型结构件、各种材料件、电刷、桩基、动车轨道等的摩擦性能的测试提供了简便可行的技术途径，为挂弹飞机等飞行器异常着陆的安全性评估提供试验手段。
附图说明
图1是本实用新型所述离心式摩擦试验装置的组装立体结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步说明：
如图1所示，本实用新型所述离心式摩擦试验装置包括离心式旋转装置和压力施加装置，所述离心式旋转装置包括底座11、离心基座12、离心转轴15、离心转盘17和摩擦面材料模拟件19，离心基座12置于底座11内，离心转轴15安装于离心基座12上并由离心基座12内的电机(图中未示)驱动旋转，离心转盘17的外部为圆环本体，离心转盘17的中部套装于离心转轴15上，离心转盘17的圆环本体上设有上部开口的圆环凹槽18，圆环形的摩擦面材料模拟件置于圆环凹槽18内，摩擦面材料模拟件19的上表面高于圆环凹槽18的上表面，底座11上安装有圆环形的支撑轨道14，离心转盘17的圆环本体上周向均匀安装有多个支撑板16，支撑板16的两侧分别安装有两个滑轮13，支撑板16两侧的滑轮的轮槽分别置于支撑轨道14的内外两侧边缘外，离心转盘17的圆环本体相对于支撑轨道14通过滑轮13形成滚动摩擦；所述压力施加装置包括施压基座21、驱动座23、驱动座安装臂22、力传感器24和用于夹持试验件的夹具25，施压基座21内设有基座液压缸(图中未示，但易于理解)，所述基座液压缸的竖向活塞杆与驱动座安装臂22的第一端连接，驱动座23与驱动座安装臂22的第二端固定连接，驱动座23内设有驱动座液压缸(图中未示，但易于理解)，所述驱动座液压缸的竖向活塞杆从驱动座23的下部伸出依次与力传感器24和夹具25连接，夹具25置于摩擦面材料模拟件19的环形表面的上方。
如图1所示，试验前，根据真实工况设计加工摩擦面材料模拟件19(如混凝土)，对于滑动摩擦试验和滚动摩擦试验，则需计算出试验件26所承受的正压力载荷，对于飞行器异常着过程(时间、距离)的模拟试验，需计算出试验件26的初速度和正压力载荷。
试验时，将试验件26通过试验夹具25安装在驱动座23上，根据试验要求通过压力施加装置调整试验件26的位置，根据试验条件计算离心转盘17的圆环本体的转速及试验正压力载荷，采用力传感器24对压力载荷进行检测，设置设备控制参数，实施试验。
结合图1，具体来说，采用本实用新型所述离心式摩擦试验装置可以进行如下实验：
滑动摩擦过程的模拟：利用驱动座23对试验件26施加正摩擦压力，试验件26“静止”，以摩擦面材料模拟件19的摩擦面转动的方式模拟试验件26的真实滑动摩擦工况。
滚动摩擦过程的模拟：将滚轮作为试验件26安装在夹具25上，利用驱动座23对试验件26施加正摩擦压力，滚轮原地滚动，以摩擦面材料模拟件19的摩擦面转动的方式模拟滚轮的真实滚动摩擦工况。
飞行器异常着陆过程(时间、距离)的模拟：基于能量相等的原理，设计离心转盘17的圆环本体的初速度下的转动动能与实际工况下的弹体和飞机的整体初动能相等，能量全部由摩擦力消耗，离心转盘17自由停止。
初速度的实现：结构件初速度通过离心转盘17的圆环本体的转动实现，即通过离心转盘17的圆环本体转动的线速度模拟直线相对初速度，其计算公式为：ν初＝rω，其中，r为离心转盘17的圆环本体的半径，ω离心转盘17的圆环本体的转速。
摩擦正压力的模拟：采用类似万能结构试验机的正压力加载装置，利用驱动座23对试验件26施加正摩擦压力，试验件26构成摩擦试验机的“销”，驱动座液压缸可实现几十吨的力输出，压力可测可控，可加缓冲装置。
摩擦接触面的模拟：通过改变摩擦面材料模拟件19的材质来模拟不同材质的摩擦表面，如采用混凝土模拟地面等。
上述实施例只是本实用新型的较佳实施例，并不是对本实用新型技术方案的限制，只要是不经过创造性劳动即可在上述实施例的基础上实现的技术方案，均应视为落入本实用新型专利的权利保护范围内。
Claims (7)
1.一种离心式摩擦试验装置，其特征在于：包括离心式旋转装置和压力施加装置，所述离心式旋转装置包括离心基座、离心转轴、离心转盘和摩擦面材料模拟件，所述离心转轴安装于所述离心基座上并由所述离心基座内的电机驱动旋转，所述离心转盘的外部为圆环本体，所述离心转盘的中部套装于所述离心转轴上，圆环形的所述摩擦面材料模拟件置于所述离心转盘的圆环本体上；所述压力施加装置包括施压基座、驱动座、驱动座安装臂、力传感器和用于夹持试验件的夹具，所述驱动座安装臂的第一端安装于所述施压基座上，所述驱动座安装于所述驱动座安装臂的第二端，所述驱动座下部的动力输出端依次连接所述力传感器和所述夹具，所述夹具置于所述摩擦面材料模拟件的环形表面的上方。
2.根据权利要求1所述的离心式摩擦试验装置，其特征在于：所述离心转盘的圆环本体上设有上部开口的圆环凹槽，所述摩擦面材料模拟件置于所述圆环凹槽内，所述摩擦面材料模拟件的上表面高于所述圆环凹槽的上表面。
3.根据权利要求1或2所述的离心式摩擦试验装置，其特征在于：所述离心式摩擦试验装置还包括底座，所述离心基座置于所述底座内，所述底座上安装有圆环形的支撑轨道，所述离心转盘的圆环本体置于所述支撑轨道上，所述离心转盘的圆环本体相对于所述支撑轨道形成滚动摩擦。
4.根据权利要求3所述的离心式摩擦试验装置，其特征在于：所述离心转盘的圆环本体上周向均匀安装有多个支撑板，所述支撑板的两侧分别安装有滑轮，所述支撑板两侧的滑轮的轮槽分别置于所述支撑轨道的内外两侧边缘外。
5.根据权利要求4所述的离心式摩擦试验装置，其特征在于：所述支撑板两侧的滑轮分别为两个。
6.根据权利要求1所述的离心式摩擦试验装置，其特征在于：所述驱动座内设有驱动座液压缸，所述驱动座液压缸的竖向活塞杆与所述力传感器连接。
7.根据权利要求6所述的离心式摩擦试验装置，其特征在于：所述驱动座与所述驱动座安装臂的第二端固定连接，所述施压基座内设有基座液压缸，所述基座液压缸的竖向活塞杆与所述驱动座安装臂的第一端连接。
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Cited By (1)
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| CN106501112A (zh) * | 2016-10-19 | 2017-03-15 | 中国工程物理研究院总体工程研究所 | 离心式摩擦试验装置 |
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2016
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