[發(fā)明專利]一種線接觸滾滑摩擦振動(dòng)噪聲試驗(yàn)臺(tái)及試驗(yàn)分析方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711254640.5
• 申請(qǐng)日: 2017-12-04
• 公開（公告）號(hào): CN108168689A
• 公開（公告）日: 2018-06-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉更;南咪咪;吳立言;劉嵐;劉雨儂;焦陽;彭城;高飛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西北工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G01H17/00
• 分類號(hào): G01H17/00;G01N19/02
• 代理公司: 西北工業(yè)大學(xué)專利中心 61204
• 代理人: 常威威

1.一種線接觸滾滑摩擦振動(dòng)噪聲試驗(yàn)臺(tái)，其特征在于：主要包括小方鋼支架(65)、大方鋼支架(70)、T型槽平臺(tái)(32)、固定T型槽臺(tái)(1)、移動(dòng)T型槽臺(tái)(16)、隔聲罩(55)、固定加載臺(tái)(56)、移動(dòng)主軸(8)、第一同步帶輪(21)、同步帶(22)、第二同步帶輪(23)、傳動(dòng)軸(25)、伺服電機(jī)(37)、分流齒輪箱(40)、扭矩傳感器(44)、固定主軸(46)、傳聲器(72)；其中，小方鋼支架(65)和大方鋼支架(70)分別采用地腳螺栓固連在地面上主要起到支撐試驗(yàn)臺(tái)的作用，小方鋼支架(65)通過螺栓與固定T型槽臺(tái)(1)和固定加載臺(tái)(56)連接，大方鋼支架(70)通過螺栓與T型槽平臺(tái)(32)連接，固定T型槽臺(tái)(1)、固定加載臺(tái)(56)通過螺栓與T型槽平臺(tái)(32)水平連接，以提高支撐系統(tǒng)的剛度；固定T型槽臺(tái)(1)加工有T型槽用于從動(dòng)試件(69)及其支撐部件的安裝；固定加載臺(tái)(56)加工有燕尾型槽與移動(dòng)T型槽臺(tái)(16)連接，在移動(dòng)T型槽臺(tái)(16)上表面加工有T型槽用于主動(dòng)試件(68)及其支撐部件的安裝；T型槽平臺(tái)(32)上加工有T型槽用于伺服電機(jī)(37)、分流齒輪箱(40)、傳動(dòng)軸(25)和扭矩傳感器(44)的定位安裝；伺服電機(jī)(37)通過聯(lián)軸器與分流齒輪箱(40)的輸入軸相連，將運(yùn)動(dòng)輸入；分流齒輪箱(40)的一個(gè)輸出軸通過聯(lián)軸器與扭矩傳感器(44)相連，扭矩傳感器(44)的另一端與固定主軸(46)相連，固定主軸(46)上安裝有從動(dòng)試件(69)，扭矩傳感器(44)可以實(shí)時(shí)測量固定主軸(46)上由從動(dòng)試件(69)所受摩擦力產(chǎn)生的摩擦扭矩；分流齒輪箱(40)的另一個(gè)輸出軸通過聯(lián)軸器和傳動(dòng)軸(25)相連；傳動(dòng)軸(25)的另一端安裝有第一同步帶輪(21)，第一同步帶輪(21)與同步帶(22)嚙合將運(yùn)動(dòng)傳遞至第二同步帶輪(23)，第二同步帶輪(23)安裝在移動(dòng)主軸(8)上，移動(dòng)主軸(8)上安裝有主動(dòng)試件(68)；

所述的隔聲罩(55)將試驗(yàn)過程中噪聲較大的部件進(jìn)行隔離，包括伺服電機(jī)(37)、分流齒輪箱(40)、傳動(dòng)軸(25)、右軸承座(26)和扭矩傳感器(44)；

所述的傳聲器(72)安裝在地面支架上，可以根據(jù)不同試件對(duì)接觸位置的變化而移動(dòng)，并進(jìn)行實(shí)時(shí)聲壓采集；

所述的移動(dòng)T型槽臺(tái)(16)側(cè)壁通過螺釘連接壓力傳感器(62)，壓力傳感器(62)中心有螺紋孔，通過螺紋連接固定在固定加載臺(tái)(56)上的加載絲杠(60)，移動(dòng)T型槽臺(tái)(16)在固定加載臺(tái)(56)上受燕尾槽約束只存在水平直線方向的移動(dòng)自由度；

所述的伺服電機(jī)(37)通過螺釘與電機(jī)支架(36)相連，電機(jī)支架(36)通過螺栓連接在T型槽平臺(tái)(32)的T型槽中；

所述的傳動(dòng)軸(25)安裝于左軸承座(24)和右軸承座(26)上，左軸承座(24)和右軸承座(26)分別通過螺栓安裝于T型槽平臺(tái)(32)上；

所述的扭矩傳感器(44)通過螺栓安裝在傳感器支架(43)上；

所述的主動(dòng)試件(68)通過脹套安裝在移動(dòng)主軸(8)上，從動(dòng)試件(69)通過脹套安裝在固定主軸(46)上；

所述的移動(dòng)主軸(8)分別通過角接觸球軸承安裝在移動(dòng)臺(tái)動(dòng)軸承座(10)與移動(dòng)臺(tái)定軸承座(51)上，移動(dòng)臺(tái)動(dòng)軸承座(10)和移動(dòng)臺(tái)定軸承座(51)分別通過螺栓與移動(dòng)T型槽臺(tái)(16)連接；

所述的固定主軸(46)分別通過角接觸球軸承安裝在固定臺(tái)動(dòng)軸承座(4)和固定臺(tái)定軸承座(49)上，固定臺(tái)動(dòng)軸承座(4)和固定臺(tái)定軸承座(49)分別通過螺栓與固定T型槽臺(tái)(1)連接；

所述的移動(dòng)主軸(8)和固定主軸(46)上分別放置有測量轉(zhuǎn)速的霍爾轉(zhuǎn)速傳感器，用于實(shí)時(shí)采集兩軸的準(zhǔn)確轉(zhuǎn)速。

2.基于如權(quán)利要求1所述試驗(yàn)臺(tái)的一種線接觸滾滑摩擦振動(dòng)噪聲試驗(yàn)分析方法，其特征在于作法如下：

步驟1：啟動(dòng)電機(jī)，利用布置于試件周圍聲場的傳聲器(72)采集背景噪聲，然后，通過加載絲杠(60)推動(dòng)移動(dòng)T型槽臺(tái)(16)，從而帶動(dòng)安裝在移動(dòng)T型槽臺(tái)(16)上的主動(dòng)試件(68)與從動(dòng)試件(69)產(chǎn)生擠壓，利用壓力傳感器(62)測量兩個(gè)試件接觸時(shí)的正壓力；伺服電機(jī)(37)驅(qū)動(dòng)分流齒輪箱(40)，分流齒輪箱(40)輸出兩路旋轉(zhuǎn)方向相反的運(yùn)動(dòng)，一路運(yùn)動(dòng)通過扭矩傳感器(44)將傳遞至從動(dòng)試件(69)，另一路運(yùn)動(dòng)通過傳動(dòng)軸(25)和帶輪傳遞至主動(dòng)試件(68)，即使得主動(dòng)試件(68)與從動(dòng)試件(69)形成線接觸的摩擦副；利用霍爾轉(zhuǎn)速傳感器實(shí)時(shí)采集主動(dòng)試件(68)和從動(dòng)試件(69)的轉(zhuǎn)速，利用扭矩傳感器(44)采集主動(dòng)試件(68)和從動(dòng)試件(69)之間的摩擦扭矩，同時(shí)，利用傳聲器(72)采集兩個(gè)試件摩擦副的摩擦振動(dòng)噪聲；

步驟2：利用扭矩傳感器(44)采集的摩擦扭矩?cái)?shù)據(jù)除以從動(dòng)試件(69)半徑可以得到摩擦力大小，摩擦力除以壓力傳感器(62)測量得到的壓力數(shù)據(jù)可以得到摩擦副的摩擦系數(shù)，將傳聲器(72)采集的摩擦振動(dòng)噪聲信號(hào)除去背景噪聲得到摩擦副的摩擦振動(dòng)噪聲；根據(jù)主動(dòng)試件(68)和從動(dòng)試件(69)的半徑尺寸和利用兩個(gè)霍爾轉(zhuǎn)速傳感器采集的轉(zhuǎn)速，可以分別得到兩個(gè)試件圓周上的線速度v₁和v₂，再利用公式v_a＝v₁-v₂計(jì)算得到兩個(gè)試件表面的相對(duì)滑動(dòng)速度v_a，利用公式v_b＝(v₁+v₂)/2得到滾動(dòng)速度v_b，利用公式Ac＝2(v₁-v₂)/(v₁+v₂)計(jì)算得到滑滾比Ac，至此，分別得到摩擦系數(shù)、相對(duì)滑動(dòng)速度、滾動(dòng)速度、滑滾比與摩擦振動(dòng)噪聲的對(duì)應(yīng)值；

步驟3：通過改變電機(jī)轉(zhuǎn)速或電機(jī)輸出速度曲線、更換不同材料的試件對(duì)、不同尺寸的試件對(duì)和不同表面粗糙度的試件組合進(jìn)行試驗(yàn)，即可獲得摩擦振動(dòng)噪聲與各種因素之間的關(guān)系，所述的各種因素包括摩擦系數(shù)、相對(duì)滑動(dòng)速度、滾動(dòng)速度、滑滾比。