[發明專利]一種基于雙自由度柔性鉸鏈的變工況往復摩擦磨損試驗機

在審

• 申請號: 201910547117.4
• 申請日: 2019-06-24
• 公開（公告）號: CN110160905A
• 公開（公告）日: 2019-08-23
• 發明（設計）人: 何濤;李金苗;李成;陳國瑜;朱路生;張宇;張文標;駱元慶
• 申請（專利權）人: 安徽理工大學
• 主分類號: G01N3/56
• 分類號: G01N3/56;G01N3/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一種基于雙自由度柔性鉸鏈的變工況往復摩擦磨損試驗機，涉及試驗機領域。包括工作臺、支架、支撐架、上試件、下試件、雙自由度柔性鉸鏈、加載缸、應變片Ⅰ、應變片Ⅱ、力傳感器、液壓加載及控制系統、控制器及往復運動組件。上試件由往復運動組件驅動，并通過加載缸施加正壓力，使試件間產生摩擦，摩擦迫使雙自由度柔性鉸鏈形變，變形通過應變片Ⅰ和應變片Ⅱ轉變為電信號，進而由控制器算得摩擦力大??；正壓力大小、試件間摩擦副兩端液體壓力差均通過液壓加載及控制系統、控制器、力傳感器實現實時感知與控制。本發明可實現摩擦載荷、摩擦副端面液體壓力差及摩擦速度的動態調整，及上述變工況條件下摩擦力的實時動態測量，并且其穩定性較好。

技術領域

本發明涉及一種摩擦試驗機，具體涉及一種基于雙自由度柔性鉸鏈的變工況往復摩擦磨損試驗機。

背景技術

往復式摩擦磨損試驗機是一種可用來測試金屬或者非金屬材料移動副的摩擦學性能的試驗設備，摩擦學領域將摩擦試驗機的研制與摩擦學理論研究視為同等重要地位，因此研制高性能摩擦磨損試驗機意義重大。

目前常見摩擦磨損試驗機多為旋轉摩擦磨損試驗機，往復式摩擦磨損試驗機較少，且已有往復式摩擦磨損試驗機主要存在以下問題：

首先，已有往復式摩擦磨損試驗機的摩擦載荷加載多為絲杠加載，加載響應速度慢，且多為恒定加載，部分先進試驗機也只能實現等步長加載，并不能實現響應快速的動態變負載加載。

其次，已有往復摩擦磨損試驗機的往復運動，多為曲柄連桿機構實現，往復速度調節困難，且曲柄連桿機構振動沖擊嚴重，調節往復行程需要調節停機調節曲柄半徑；部分試驗機采用絲杠傳動，動態響應速度更低。可見，現有往復摩擦磨損試驗機的往復運行速度調節不變，且速度調節響應速度較低，并不能實現快速響應的變速度或變行程往復運動。

再次，已有往復摩擦磨損試驗機的摩擦副浸入環境多為干摩擦，部分試驗機加入了潤滑通道，可實現介質潤滑條件下的摩擦磨損試驗，但現有摩擦磨損試驗機，很少具備模擬摩擦副兩端液體壓力差及壓力差實時變動工況下的摩擦磨損試驗，可見現有摩擦磨損試驗機，也不能實現摩擦副兩端液體壓力差快速變化響應的摩擦磨損試驗。

此外，現有往復摩擦磨損試驗機多采用懸臂梁支撐及砝碼重力加載的結構為主，懸臂梁結構導致整個試驗機在往復運動的沖擊下振動嚴重，加之采用砝碼重力加載，整個試驗機系統的穩定性較差，導致摩擦副正壓力波動，進而影響摩擦力測量精度。

綜上，傳統往復摩擦磨損試驗機，難以實現快速響應的變載荷、變速度、變摩擦副端面壓力的動態變工況摩擦磨損試驗，且懸臂梁支撐及砝碼重力加載導致整機振動、穩定性差，且測量精度受影響。

為了解決上述問題，本發明提出一種基于雙自由度柔性鉸鏈的變工況往復摩擦磨損試驗機，可實現摩擦載荷、摩擦副端面液體壓力差及摩擦速度動態調整，以及上述變工況條件下往復摩擦力的實時動態測量，并且試驗機整體在往復運動條件下穩定性較好、精度較高。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于提供一種基于雙自由度柔性鉸鏈的變工況往復摩擦磨損試驗機，解決傳統往復摩擦磨損試驗機，難以實現變載荷、變速度、變摩擦副端面壓力的快速響應的動態變工況摩擦磨損試驗，以及懸臂梁支撐及砝碼重力加載導致整機振動和穩定性差的技術難題。本發明所要解決的技術問題采用以下技術方案來實現。

一種基于雙自由度柔性鉸鏈的變工況往復摩擦磨損試驗機，包括工作臺、安裝于工作臺四周的支腳、固定于工作臺上平面的支架和往復運動組件、上試件、下試件、雙自由度柔性鉸鏈、加載缸、應變片Ⅰ、應變片Ⅱ、力傳感器、液壓加載及控制系統、控制器、以及固定于工作臺上平面的定滑輪和速度傳感器。往復運動組件通過兩個直線軸承安裝于工作臺的上平面，雙自由度柔性鉸鏈通過支架安裝在工作臺上，其特征在于：