[實用新型]一種音圈電機驅(qū)動的切向微動磨損試驗裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201420389136.1
• 申請日: 2014-07-15
• 公開（公告）號: CN204128914U
• 公開（公告）日: 2015-01-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 沈明學;鄭勁松;謝林君;鄭金鵬;孟祥鎧;彭旭東
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江工業(yè)大學
• 主分類號: G01N3/56
• 分類號: G01N3/56
• 代理公司: 杭州天正專利事務(wù)所有限公司 33201
• 代理人: 王兵;黃美娟

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及一種音圈電機驅(qū)動的切向微動磨損試驗裝置，屬于機械工程中摩擦學技術(shù)研究領(lǐng)域。

背景技術(shù)

音圈電機是一種將電能轉(zhuǎn)化為機械能的裝置，并實現(xiàn)直線型或圓弧型的運動。與其它伺服電機相比，音圈電機的響應(yīng)頻率高、響應(yīng)速度快(毫秒級)，特別適用于小行程高精度和高響應(yīng)頻率的運動系統(tǒng)，可以作高速振蕩往復運動(可達幾十赫茲)，并且音圈電機控制簡單可靠，無需換向裝置，免維護，長壽命，可以長期連續(xù)工作。其精度取決于反饋及控制系統(tǒng)采用合適的位置反饋其定位精度可達10um，加速度可達300G。

微動屬摩擦學領(lǐng)域，它是指兩個接觸表面發(fā)生的極小振幅的相對運動，它通常存在于一個振動工況下的近似緊固的機械配合件中。微動可以造成接觸表面摩擦磨損，引起構(gòu)件咬合、松動或形成污染源等；微動也可以加速裂紋的萌生、擴展，使構(gòu)件的疲勞壽命大大降低。微動在許多工業(yè)重要部門已經(jīng)成為一些配合零部件失效的主要原因之一。因此，真實模擬構(gòu)件的微動運行特性及破壞過程，對提高材料的抗微動損傷性能至關(guān)重要。

試驗研究是材料微動磨損研究中非常重要的方法，目前常用的微動磨損試驗設(shè)備有電液伺服式微動磨損試驗機和電磁激振式微動磨損試驗機。電液伺服式試驗裝置被廣泛運用于微動磨損試驗，其具有恒幅可控性好，控制位移精度高等優(yōu)點。但體積龐大、受頻幅特性影響，液壓系統(tǒng)可能發(fā)生漏油，維修成本高。而電磁激振式試驗裝置存在位移控制穩(wěn)定差等缺點。因此，開發(fā)一種結(jié)構(gòu)簡單、響應(yīng)頻率高且幅值控制精度高的新型微動試驗設(shè)備具有非常重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有微動磨損試驗機存在的體積龐大、維修成本高、位移控制穩(wěn)定性差等缺點，本實用新型提供一種結(jié)構(gòu)相對簡單、體積小且位移幅值控制精度高的音圈電機驅(qū)動的切向微動磨損試驗裝置。

本實用新型采用的技術(shù)方案是：

一種音圈電機驅(qū)動的切向微動磨損試驗裝置，其特征在于：包括機座、上夾具、裝有試驗介質(zhì)的介質(zhì)槽、溫度控制臺、二維力學傳感器、加載機構(gòu)、水平往復運動裝置和數(shù)據(jù)采集控制裝置，所述的水平往復運動裝置包括音圈直線電機、運動平臺基板、滑軌基板以及直線位移傳感器，所述的機座上固定安裝有所述的滑軌基板和音圈直線電機，所述的上夾具上夾持有上試件，所述的上夾具與所述的二維力學傳感器相連，所述的二維力學傳感器的上方設(shè)置有提供法向載荷的加載機構(gòu)；所述的介質(zhì)槽內(nèi)置有對試驗介質(zhì)進行溫度調(diào)節(jié)的溫度控制臺且中部固設(shè)有下試件，所述的介質(zhì)槽的側(cè)面固設(shè)有測量往復直線運動位移幅值的直線位移傳感器；所述的介質(zhì)槽固定于所述的運動平臺基板上，所述的運動平臺基板通過所述的聯(lián)軸器與所述的音圈直線電機相連接，并且所述的運動平臺基板可沿所述的滑軌基板實現(xiàn)往復直線運動；所述的二維力學傳感器、直線位移傳感器、溫度控制臺、加載機構(gòu)和音圈直線電機分別與數(shù)據(jù)采集控制裝置電連接。

進一步，所述的上夾具通過螺栓固定在所述的二維力學傳感器上。

進一步，所述的直線位移傳感器的一端固定在所述的機座中部的左側(cè)，另一端固設(shè)在所述的介質(zhì)槽上。

進一步，所述的滑軌基板上設(shè)有兩條平行的滑軌，所述的運動平臺基板的底部設(shè)有與所述的滑軌相配合使用的滑軌導槽。

本實用新型中，上夾具可以根據(jù)上試件形狀的變化而進行更換。上、下試件間的切向微動位移幅值通過音圈直線電機、直線位移傳感器以及數(shù)據(jù)采集控制裝置構(gòu)成的閉環(huán)回路控制；直線位移傳感器將采集到的試件的位移幅值傳輸?shù)娇刂蒲b置，控制裝置通過比較檢測值與預(yù)設(shè)值再控制音圈直線電機，保證了試件的位移幅值的穩(wěn)定性；并且進而實現(xiàn)了位移幅值微米級的精度。

本實用新型的有益效果體現(xiàn)在：

1、本實用新型能夠準確模擬材料的切向微動行為，并同步采集切向微動過程中摩擦力的數(shù)值，從而準確分析對磨副摩擦界面切向微動損傷演變特性及其影響因素；

2、本試驗設(shè)備完成的切向微動磨損試驗其環(huán)境介質(zhì)、試驗溫度可調(diào)；

3、對試件位移幅值的閉環(huán)控制，保證了位移幅值的穩(wěn)定性，并且從而實現(xiàn)了微米級的位移幅值精度；

4、二維力學傳感器實時檢測對磨副間的法向力和切向力，并通過數(shù)據(jù)采集控制裝置控制法向力，使法向力保持恒定；