一种线接触滚滑摩擦振动噪声试验台及试验分析方法技术

本发明专利技术提供了一种线接触滚滑摩擦振动噪声试验台及试验分析方法。可以真实的模拟线接触齿轮、车轨等机械部件中的摩擦形式，进行动态实时采集摩擦力矩、相对滑动速度、滚动速度以及噪声信号，方便的实现线接触摩擦振动噪声的研究，并能够变工况的进行试验；具有方便更换试验试件的安装结构，能够方便地进行拆装，使得试验台工作在不同工况下，实现对不同载荷、不同材料以及不同试件尺寸下滚滑摩擦噪声的研究；采用一个伺服电机驱动一个单输入双输出的分流齿轮箱，从而形成功率封闭的驱动形式，既减小试验台体积，也节省成本。 1

【技术实现步骤摘要】
一种线接触滚滑摩擦振动噪声试验台及试验分析方法
本专利技术属机械工程
，具体涉及一种线接触滚滑摩擦振动噪声试验台及试验分析方法。
技术介绍
界面摩擦引起的振动与噪声是一种非常复杂的物理现象，涉及多种学科的相关知识，包括摩擦学、接触力学、动力学以及声学等。因此，摩擦振动噪声与表面粗糙度、材料特性、系统的刚度以及环境条件等多种因素有关。已有的研究多采用动力学建模的方法来建立摩擦噪声的模型，而且目前试验研究较多的是点面接触时的滑动摩擦噪声，以及面面接触时的滑动摩擦噪声，而对于线接触形式的滚滑摩擦噪声研究较少，且仅限于建立理论数学模型的研究。相关的摩擦学研究表明，一方面理论模型对于界面特性考虑的较为粗糙，另一方面缺乏相关的试验研究，这主要是由于摩擦噪声试验涉及因素较多、测试精度高、对环境要求高等。现有技术中，针对滑动摩擦振动噪声研究的接触形式多为点接触和面接触，如专利号为201210189588.0的专利“一种摩擦噪声的试验分析方法及其试验装置”和文献“王安宇等，表面粗糙度对摩擦尖叫噪声特性的影响[J].摩擦学学报，2014，34(4)：400-407”及文献“H.Benetal.Anexperimentalstudyonroughnessnoiseofdryflatsurfaces[J].wear,2010,268:335-345”所公开的试验台，能够分别完成点接触及面接触形式滑动摩擦噪声的测量与研究，但对于线接触形式的滚动滑动摩擦噪声，上述试验台均不能实现。申请号为201620261624.3的专利“一种摩擦噪声研究装置”公开了的一种用于测试摩擦噪声的消声或者隔声装置，用途类似于消声室，但并未提供具体产生摩擦噪声的试验装置。从已有专利和文献中可知，有关摩擦噪声的研究还缺乏线接触形式滚滑摩擦噪声研究用相关试验台，且存在试验台需消除背景噪声干扰的问题。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，本专利技术提供一种可用于研究线接触滚滑摩擦振动噪声的试验台，该装置能够方便的实现线接触摩擦振动噪声的研究，并能够变工况的进行试验。一种线接触滚滑摩擦振动噪声试验台，其特征在于：主要包括小方钢支架(65)、大方钢支架(70)、T型槽平台(32)、固定T型槽台(1)、移动T型槽台(16)、隔声罩(55)、固定加载台(56)、移动主轴(8)、第一同步带轮(21)、同步带(22)、第二同步带轮(23)、传动轴(25)、伺服电机(37)、分流齿轮箱(40)、扭矩传感器(44)、固定主轴(46)、传声器(72)；其中，小方钢支架(65)和大方钢支架(70)分别采用地脚螺栓固连在地面上主要起到支撑试验台的作用，小方钢支架(65)通过螺栓与固定T型槽台(1)和固定加载台(56)连接，大方钢支架(70)通过螺栓与T型槽平台(32)连接，固定T型槽台(1)、固定加载台(56)通过螺栓与T型槽平台(32)水平连接，以提高支撑系统的刚度；固定T型槽台(1)加工有T型槽用于从动试件(69)及其支撑部件的安装；固定加载台(56)加工有燕尾型槽与移动T型槽台(16)连接，在移动T型槽台(16)上表面加工有T型槽用于主动试件(68)及其支撑部件的安装；T型槽平台(32)上加工有T型槽用于伺服电机(37)、分流齿轮箱(40)、传动轴(25)和扭矩传感器(44)的定位安装；伺服电机(37)通过联轴器与分流齿轮箱(40)的输入轴相连，将运动输入；分流齿轮箱(40)的一个输出轴通过联轴器与扭矩传感器(44)相连，扭矩传感器(44)的另一端与固定主轴(46)相连，固定主轴(46)上安装有从动试件(69)，扭矩传感器(44)可以实时测量固定主轴(46)上由从动试件(69)所受摩擦力产生的摩擦扭矩；分流齿轮箱(40)的另一个输出轴通过联轴器和传动轴(25)相连；传动轴(25)的另一端安装有第一同步带轮(21)，第一同步带轮(21)与同步带(22)啮合将运动传递至第二同步带轮(23)，第二同步带轮(23)安装在移动主轴(8)上，移动主轴(8)上安装有主动试件(68)；所述的隔声罩(55)将试验过程中噪声较大的部件进行隔离，包括伺服电机(37)、分流齿轮箱(40)、传动轴(25)、右轴承座(26)和扭矩传感器(44)；所述的传声器(72)安装在地面支架上，可以根据不同试件对接触位置的变化而移动，并进行实时声压采集；所述的移动T型槽台(16)侧壁通过螺钉连接压力传感器(62)，压力传感器(62)中心有螺纹孔，通过螺纹连接固定在固定加载台(56)上的加载丝杠(60)，移动T型槽台(16)在固定加载台(56)上受燕尾槽约束只存在水平直线方向的移动自由度；所述的伺服电机(37)通过螺钉与电机支架(36)相连，电机支架(36)通过螺栓连接在T型槽平台(32)的T型槽中；所述的传动轴(25)安装于左轴承座(24)和右轴承座(26)上，左轴承座(24)和右轴承座(26)分别通过螺栓安装于T型槽平台(32)上；所述的扭矩传感器(44)通过螺栓安装在传感器支架(43)上；所述的主动试件(68)通过胀套安装在移动主轴(8)上，从动试件(69)通过胀套安装在固定主轴(46)上；所述的移动主轴(8)分别通过角接触球轴承安装在移动台动轴承座(10)与移动台定轴承座(51)上，移动台动轴承座(10)和移动台定轴承座(51)分别通过螺栓与移动T型槽台(16)连接；所述的固定主轴(46)分别通过角接触球轴承安装在固定台动轴承座(4)和固定台定轴承座(49)上，固定台动轴承座(4)和固定台定轴承座(49)分别通过螺栓与固定T型槽台(1)连接；所述的移动主轴(8)和固定主轴(46)上分别放置有测量转速的霍尔转速传感器，用于实时采集两轴的准确转速。本专利技术试验台采用功率封闭形式，伺服电机提供的功率主要用于克服系统中摩擦损耗以及试验件的摩擦耗能，不改变试件尺寸时通过设定伺服电机(37)的输出速度曲线，实现在试件滑滚比不变的情况下相对滑动速度按照特定的曲线变化；改变试件尺寸可以实现不同滚滑比运动条件下的摩擦噪声的测量。本专利技术还提供涉及基于上述试验台的一种线接触滚滑摩擦振动噪声试验分析方法，可进行动态实时采集摩擦力矩、相对滑动速度、滚动速度以及噪声信号，从而较准确地分析摩擦噪声与界面及系统动力学特性之间的关系及影响规律，以揭示线接触滚滑运动形式下摩擦振动噪声产生的机理，为控制并降低摩擦过程中出现的振动噪声、改进机械设备的声学设计、提高装备及器械的使用性能与寿命提供更准确可靠的试验依据。一种线接触滚滑摩擦振动噪声试验分析方法，其特征在于作法如下：步骤1：启动电机，利用布置于试件周围声场的传声器(72)采集背景噪声，然后，通过加载丝杠(60)推动移动T型槽台(16)，从而带动安装在移动T型槽台(16)上的主动试件(68)与从动试件(69)产生挤压，利用压力传感器(62)测量两个试件接触时的正压力；伺服电机(37)驱动分流齿轮箱(40)，分流齿轮箱(40)输出两路旋转方向相反的运动，一路运动通过扭矩传感器(44)将传递至从动试件(69)，另一路运动通过传动轴(25)和带轮传递至主动试件(68)，即使得主动试件(68)与从动试件(69)形成线接触的摩擦副；利用霍尔转速传感器实时采集主动试件(68)和从动试件(69)的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种线接触滚滑摩擦振动噪声试验台，其特征在于：主要包括小方钢支架(65)、大方

【技术特征摘要】
1.一种线接触滚滑摩擦振动噪声试验台，其特征在于：主要包括小方钢支架(65)、大方钢支架(70)、T型槽平台(32)、固定T型槽台(1)、移动T型槽台(16)、隔声罩(55)、固定加载台(56)、移动主轴(8)、第一同步带轮(21)、同步带(22)、第二同步带轮(23)、传动轴(25)、伺服电机(37)、分流齿轮箱(40)、扭矩传感器(44)、固定主轴(46)、传声器(72)；其中，小方钢支架(65)和大方钢支架(70)分别采用地脚螺栓固连在地面上主要起到支撑试验台的作用，小方钢支架(65)通过螺栓与固定T型槽台(1)和固定加载台(56)连接，大方钢支架(70)通过螺栓与T型槽平台(32)连接，固定T型槽台(1)、固定加载台(56)通过螺栓与T型槽平台(32)水平连接，以提高支撑系统的刚度；固定T型槽台(1)加工有T型槽用于从动试件(69)及其支撑部件的安装；固定加载台(56)加工有燕尾型槽与移动T型槽台(16)连接，在移动T型槽台(16)上表面加工有T型槽用于主动试件(68)及其支撑部件的安装；T型槽平台(32)上加工有T型槽用于伺服电机(37)、分流齿轮箱(40)、传动轴(25)和扭矩传感器(44)的定位安装；伺服电机(37)通过联轴器与分流齿轮箱(40)的输入轴相连，将运动输入；分流齿轮箱(40)的一个输出轴通过联轴器与扭矩传感器(44)相连，扭矩传感器(44)的另一端与固定主轴(46)相连，固定主轴(46)上安装有从动试件(69)，扭矩传感器(44)可以实时测量固定主轴(46)上由从动试件(69)所受摩擦力产生的摩擦扭矩；分流齿轮箱(40)的另一个输出轴通过联轴器和传动轴(25)相连；传动轴(25)的另一端安装有第一同步带轮(21)，第一同步带轮(21)与同步带(22)啮合将运动传递至第二同步带轮(23)，第二同步带轮(23)安装在移动主轴(8)上，移动主轴(8)上安装有主动试件(68)；所述的隔声罩(55)将试验过程中噪声较大的部件进行隔离，包括伺服电机(37)、分流齿轮箱(40)、传动轴(25)、右轴承座(26)和扭矩传感器(44)；所述的传声器(72)安装在地面支架上，可以根据不同试件对接触位置的变化而移动，并进行实时声压采集；所述的移动T型槽台(16)侧壁通过螺钉连接压力传感器(62)，压力传感器(62)中心有螺纹孔，通过螺纹连接固定在固定加载台(56)上的加载丝杠(60)，移动T型槽台(16)在固定加载台(56)上受燕尾槽约束只存在水平直线方向的移动自由度；所述的伺服电机(37)通过螺钉与电机支架(36)相连，电机支架(36)通过螺栓连接在T型槽平台(32)的T型槽中；所述的传动轴(25)安装于左轴承座(24)和右轴承座(26)上，左轴承座(24)和右轴承座(26)...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘更，南咪咪，吴立言，刘岚，刘雨侬，焦阳，彭城，高飞，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61