[發明專利]應用于摩擦試驗機的載荷加載裝置

有效

• 申請號: 200710054627.5
• 申請日: 2007-06-20
• 公開（公告）號: CN101329238A
• 公開（公告）日: 2008-12-24
• 發明（設計）人: 張永振;李鍵;李鵬;上官寶;高萬振
• 申請（專利權）人: 河南科技大學
• 主分類號: G01N3/34
• 分類號: G01N3/34;G01N3/56
• 代理公司: 鄭州聯科專利事務所（普通合伙）
• 代理人: 陳浩

技術領域

本發明涉及一種應用于摩擦試驗機的載荷加載裝置，屬于機械技術領域。

背景技術

脈動加載或稱脈動沖擊加載，是試驗和實際工程中一種常用的加載形式，是研究材料在沖擊條件下性能的重要手段。實現脈動加載的方式有電磁加載法、液壓法和傳統的機械方法。電磁加載方法脈動載荷勵磁信號受外界干擾大，加載力不易控制，且加載力較小；用液壓法實現脈動加載，系統響應慢容易滯后，無法實現高頻加載；傳統的機械加載多采用偏振式或傳動式，缺點是頻率和加載大小不易調整，且使用過程中噪音比較大。

脈動沖擊加載在摩擦磨損試驗機中的應用，主要是模擬電力線在滑板滑行時的柔性波動以及機車振動、受電弓抬升力波動等對滑板的柔性沖擊。現有的摩擦磨損試驗設備中，有兩種加載方式：一是完全恒定載荷加載，無法加載脈動沖擊，試驗中只能模擬受電弓抬升力對滑板和導線的影響，而無法考察各種沖擊載荷的影響；另一種加載方式是在恒定載荷加載的基礎上，在銷試樣夾具上增加彈簧，用來降低試驗中的接觸振動對銷試樣的沖擊作用，模擬導線的柔性接觸，但是彈簧所產生的彈性力完全源于被動地承受來自銷試樣的沖擊力量，而且彈簧產生的彈性力是無法控制的，無法實現施加不同規律(波形)的脈動沖擊載荷。

發明內容

為了解決上述現有技術的不足，本發明的任務在于提供一種載荷脈動加載裝置，以達到加載力量、加載頻率可調，并減小沖擊噪聲。

為完成上述任務，本發明的技術方案是：一種載荷脈動加載裝置，銷試樣夾具固定在傳力桿的一端，傳力桿的桿體以軸線方向直線移動的方式通過軸承裝配在加載裝置的本體上，傳力桿另一端的加載裝置的本體上設置有一套恒載荷加載裝置，恒載荷加載裝置的載荷輸出頭加載恒壓力在該端頭的端面上，在恒載荷加載裝置上還加設有一套柔性脈動發生機構，該柔性脈動發生機構的柔性脈動輸出與恒載荷加載裝置的載荷疊加后通過恒載荷加載裝置的載荷輸出頭施加在傳力桿的對應端面上。

所述的柔性脈動發生機構由一往復運動發生器和一與該往復運動發生器傳動配合的柔性往復推桿構成，推桿的一端與該往復運動發生器往復傳動配合，推桿的另一端與恒載荷加載裝置的載荷加載端或載荷輸出頭傳動連接。

所述的往復運動發生器由固定在加載裝置的本體上的電機及其轉軸上裝配的凸輪構成。

所述的柔性往復推桿由推桿和推桿上串設的柔性緩沖機構構成。

所述的柔性緩沖機構由一對推桿方向螺旋對接在一起的子母套管、緩沖彈簧和頂桿為主構成，子套管的尾端與推桿固定在一起，緩沖彈簧插裝在子套管尾段內，頂桿的一端滑動插裝在子套管的首段內并與緩沖彈簧頂壓配合，頂桿的另一端通過安裝的滾輪與凸輪滾壓配合，頂桿與母套管的端口位置止脫配合。

所述的恒載荷加載裝置由一拐臂式杠桿和砝碼構成，拐臂式杠桿的拐點處轉動裝配在加載裝置的本體上，拐臂式杠桿的一端頭作為載荷輸出頭，另一端裝配有加載砝碼。

所述的柔性緩沖機構的推桿的尾端通過連接座與拐臂式杠桿的砝碼裝配鍛連接在一起。

本發明是在現有的機械加載方式的基礎上形成的一種新的脈動沖擊加載方法。保留了傳統機械式沖擊加載的簡單、易實現、易控制的特點，同時又利用柔性加載方式，真實地模擬了弓網系統的接觸方式，以便應用具有上述加載裝置的試驗機解決弓網系統的摩擦磨損問題。其具有以下特點：

(1)能夠實現加載多種形式的脈動載荷。傳統的機械式脈動加載只能提供簡單的加載力為正弦或者余弦、以及沖擊式的加載方式，本發明利用連續變半徑凸輪在旋轉一周時的外形尺寸的變化，作用在與凸輪接觸的壓縮彈簧上，通過壓縮彈簧提供加載力。通過改變凸輪的外形，就可以獲得多種形式的加載載荷。(2)能夠獲得不同的加載載荷。通過更換不同彈性系數的彈簧，獲得不同的加載力，彈性系數越大，彈簧壓縮相同的長度時提供的力量也就越大。(3)能夠方便地控制脈動加載頻率。本發明利用變頻電機帶動連續變半徑凸輪旋轉，通過變頻器改變電機轉速來實現不同的加載頻率。(4)降低了加載噪音。在凸輪與壓縮彈簧的接觸處增加一個滾動軸承，變滑動摩擦為滾動摩擦，不僅減小了接觸處的摩擦能量損失和摩擦熱的產生，更大大降低了摩擦噪音。

附圖說明

圖1為本發明的結構示意圖；

圖2為圖1中凸輪與頂桿的裝配關系圖。

具體實施方式