[發明專利]一種測試橡膠材料摩擦自激振動的實驗裝置

在審

• 申請號: 202010432172.1
• 申請日: 2020-05-20
• 公開（公告）號: CN111638126A
• 公開（公告）日: 2020-09-08
• 發明（設計）人: 崔志博;蘇召乾;王友善;劉宇艷;張猛;吳健;粟本龍
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G01N3/08
• 分類號: G01N3/08;G01N3/02;G01N3/06;G01N19/02
• 代理公司: 北京冠和權律師事務所 11399
• 代理人: 李建華

本發明涉及一種橡膠材料摩擦自激振動測試裝置及橡膠材料表面摩擦性能測試方法。所述裝置包括基座、龍門架、速度動力驅動裝置、施加壓力裝置、承載橡膠器具和高速攝像裝置；其特征在于：龍門架的兩端安裝在基座上，速度動力驅動裝置的一端安裝在基座上，施加壓力裝置的一端安裝在龍門架上，另一端置于承載橡膠的承載器具上，施加橡膠在不同情況下所需的力，速度動力驅動裝置帶動承載橡膠器具運動。通過調節伺服電機的扭矩來控制橡膠在滑行中所需的速度，通過調節伸縮電機的扭矩來控制對橡膠施加的壓力，三維力傳感器可以實時測量橡膠所受的壓力以及在滑動過程中所受到的摩擦力和側向力。

技術領域

本發明涉及一種測試橡膠材料摩擦自激振動的實驗裝置平臺，屬于材料力學性能測試技術領域。

背景技術

人類生活和生產中各種構造不同、功能各異的機械裝備均由若干通過相互接觸連接在一起的零件組合而成。橡膠零件作為其中一個重要組成部分，與硬質材料接觸摩擦時會發生自激振動現象，如輪胎胎面、汽車橡膠雨刮器、動密封橡膠圈和人工關節等。摩擦振動會造成材料異常磨損，結構失穩，密封泄露和噪音等不良后果，嚴重影響機械的使用性能和壽命，同時造成環境污染。因此，摩擦振動特性是橡膠材料開發過程中必須測試的重要性能指標之一。

然而現有的橡膠摩擦測試裝置只關注測量摩擦系數，無法同時獲取橡膠材料摩擦振動過程中接觸面與側向面的變形情況，這不利于分析橡膠材料摩擦振動的產生原因，已公布的專利CN201810396062.7使用L型臂結構連接傳感器，摩擦時L形臂極易發生變形，造成測試結果不準確，該專利使用3個一維傳感器進行力的測量，需要3套采集裝置，不僅造成儀器結構復雜，增大成本，很難實現3個傳感器同步測量，不利于數據分析，而且不能獲得與滑動方向和施加壓力方向平面垂直方向的力的變化，不能用于表面有劃痕的橡膠材料摩擦振動測量。同時傳統橡膠材料摩擦測試裝置通過手動位移臺來控制施加的壓力，存在誤差較大，實驗精度低的缺點。因此，需要提供一種結構簡單、穩定、高精度、成本低和可測3向力(摩擦力、側向力和法向力)的測試橡膠材料摩擦自激振動的實驗裝置平臺，更好的測試橡膠材料的實際摩擦振動特性。

發明內容

本發明主要解決現在存在的問題，提供一種結構簡單、穩定、高精度、成本低和可測3向力的測試橡膠材料摩擦自激振動的實驗裝置平臺，更好的測試橡膠材料的實際摩擦振動特性。本裝置不僅測試橡膠材料摩擦過程中3個方向力的振動，還采用兩臺高速攝像機分別記錄橡膠接觸面與側面的變形情況。另外，該裝置只采用一臺三維力傳感器，同時用龍門架結構和電動位移臺，不僅減少了測試程序，提高了測試精度，還大大節約了實驗裝置的成本。

本發明解決上述所存在問題的技術方案是：

一種橡膠材料摩擦自激振動測試裝置，包括基座、龍門架、速度動力驅動裝置、施加壓力裝置、承載橡膠器具和高速攝像裝置；龍門架的兩端安裝在基座上，速度動力驅動裝置的一端安裝在基座上，施加壓力裝置的一端安裝在龍門架上，另一端置于承載橡膠的承載器具上，施加橡膠在不同情況下所需的力，速度動力驅動裝置帶動承載橡膠器具運動。

進一步的，所述施加壓力裝置具有調節對橡膠的施加壓力的伸縮電機。施加壓力裝置上安裝有三維力傳感器，將玻璃半球固定在三維力傳感器上，通過三維力傳感器來檢測對橡膠施加的壓力。

進一步的，所述承載橡膠器具安裝在雙導軌滑軌上，雙導軌滑軌設置在基座上。所述速度動力驅動裝置通過驅動連接裝置帶動承載橡膠器具運動。所述承載橡膠器具包括帶有長方形空心槽結構的階梯式鋁合金板，將玻璃板鋪進階梯式鋁合金板中，從而把橡膠塊放在玻璃上面進行試驗。測試時橡膠的3向力振動傳遞給玻璃半球，通過三維力傳感器記錄下來。

將所述兩臺高速攝像機分別設置在玻璃板下和玻璃板一側，實時記錄橡膠塊與玻璃板接觸面和側面的變化。

本發明還要求一種橡膠材料表面摩擦性能測試方法，利用上述的橡膠材料表面摩擦性能測試裝置進行測試，包括如下步驟：