一种落塔摩擦磨损试验装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种落塔摩擦磨损试验装置，包括载荷加载机构、静试样装夹机构、动试样装夹机构、摩擦动力装置以及固定安装于落塔落舱中的机架，载荷加载机构、静试样装夹机构、动试样装夹机构以及摩擦动力装置依次设置；本实用新型专利技术结构简单、精度较高，结构稳固，抗冲击能力强，且完全参照落塔各项指标设计，可以安装在落舱之中，进行微重力落塔摩擦磨损实验，可以较真实的模拟微重力环境和探索微重力对机构摩擦磨损的影响，弥补目前真实微重力环境下机构摩擦磨损试验的空白，更好的探索微重力对空间机构磨损的影响。

A friction and wear test device for falling tower

The utility model discloses a friction and wear test device for a falling tower, which includes a load loading mechanism, a static sample clamping mechanism, a moving sample clamping mechanism, a friction power device, and a frame fixed in a falling tower and falling cabin, and a load loading mechanism, a static sample clamping mechanism, a dynamic sample clamping mechanism and a friction power device. The utility model has the advantages of simple structure, high precision, strong structure, strong impact resistance, and fully reference to various indexes of the falling tower. It can be installed in the falling cabin and carried out the friction and wear experiment of microgravity drop tower. It can simulate the microgravity environment and explore the effect of microgravity on the friction and wear of the mechanism. To make up for the blank of the friction and wear test under the actual microgravity environment, we can better explore the effect of microgravity on the wear of space mechanisms.

【技术实现步骤摘要】
一种落塔摩擦磨损试验装置
本技术涉及微重力摩擦学领域，尤其涉及一种落塔摩擦磨损试验装置。
技术介绍
空间机构在太空服役期间主要长期受高真空、微重力、交变温度、辐射等环境因素的影响。随着我国航天事业的发展，各种空间机构越来越多的应用于太空实践，对于空间环境对机构摩擦磨损的研究也越来越深入和广泛，但是目前的研究主要集中在高真空、交变温度、辐射等环境因素方面，对于微重力对运动机构摩擦磨损的影响的研究还很少，在国内还基本处于空白。研究微重力对空间机构/活动件磨损的影响，探究空间环境下机构的磨损机理，对解决各类复杂航天器系统长期有效服役问题，提高各类空间机构的技术经济性能指标，以及我国航天事业在空间机构领域的工程应用、技术完善与理论发展具有十分重要的意义。目前微重力环境地面模拟试验方法主要有落塔法、抛物飞行法、水浮法、吊丝配重法、气浮平台等。虽然水浮法、吊丝配重法、气浮平台能长时模拟微重力环境，但是真实性较差。因为，水槽、悬吊、气浮等现有模拟试验手段不仅无法解决复杂轨迹的三维运动地面模拟问题，而且因绳索柔性、设备中摩擦等阻力、大质量机构的运动惯量等因素，使得其有效性并不理想。落塔法和飞机抛物线飞行能较真实的模拟微重力环境，但是飞机抛物线飞行的成本高，对机构研究实用范围有限。而落塔法形成的微重力时间短，而且要承受大的冲击和受落舱环境的限制，目前国内还没有针对落塔实验开发设计专用的摩擦磨损试验机，对于落塔实验研究微重力环境下的摩擦磨损还处于空白。
技术实现思路
针对现有技术中存在的技术问题，本技术的目的是：提供一种落塔摩擦磨损试验装置与方法。该实验装置和方法可以真实的模拟微重力环境和探索微重力对机构摩擦磨损的影响。本技术的目的通过下述技术方案实现：一种落塔摩擦磨损试验装置，包括载荷加载机构、静试样装夹机构、动试样装夹机构、摩擦动力装置以及固定安装于落塔落舱中的机架，载荷加载机构、静试样装夹机构、动试样装夹机构以及摩擦动力装置依次设置；机架包括依次固定设置的载荷立板、试样夹具立板以及动力装置立板，载荷加载机构固定设置于载荷立板上，静试样装夹机构安装于试样夹具立板上，摩擦动力装置设置到动力装置立板上；载荷加载机构包括步进电机、滚珠丝杆、弹簧推板、加载弹簧、弹簧安装座以及导轨，步进电机动力输出轴与滚珠丝杆连接，弹簧推板与滚珠丝杆的滑动螺母连接，导轨与滚珠丝杆相平行设置，弹簧推板滑动连接到导轨上，加载弹簧两端分别与弹簧推板和弹簧安装座连接；静试样装夹机构包括导向轴套、传动轴以及静试样安装座，试样夹具立板上开设有安装孔，导向轴套连接到安装孔中，传动轴穿过导向轴套，传动轴轴向端面上凸出有球形接触面，传动轴通过球形接触面与弹簧安装座相接触，静试样安装座安装于传动轴另一端部；动试样装夹机构与摩擦动力装置连接。优选的，动试样装夹机构包括浮动连接机构以及用于安装动试样的动试样安装座，浮动连接机构包括浮动轴套、浮动连接销以及浮动球；浮动轴套一端固定于动试样安装座上，浮动轴套另一端套装于摩擦动力装置的传动主轴上，套装于传动主轴部分的浮动轴套开设有第一销连接孔，传动主轴对应销连接孔径向开设有第二销连接孔，浮动连接销穿接于第一销连接孔和第二销连接孔中，将浮动轴套与传动主轴连接起来；动试样安装座与传动主轴相对的端面上开设有第一圆弧凹槽，传动主轴与动试样安装座相对的端面上开设有第二圆弧凹槽，浮动球设置在动试样安装座与传动主轴之间，且分别与第一圆弧凹槽和第二圆弧凹槽相接触。优选的，动试样装夹机构还设置有球座，球座呈U形，且球座底壁上开设有球孔，球座套装于传动主轴上，球座对应第一销连接孔和/或第二销连接孔的位置径向开设有第三销连接孔，浮动连接销穿接于第一销连接孔、第三销连接孔和第二销连接孔中，浮动球外表面分别与球孔、第一圆弧凹槽和第二圆弧凹槽相接触。优选的，浮动连接销直径小于第一销连接孔、第二销连接孔和第三销连接孔的直径；动试样安装座上用于装夹动试样的动试样装夹口与动试样安装座中心相错开。优选的，还设置有用于检测加载力大小的压力传感器，压力传感器固定于弹簧安装座上，传动轴轴向端部上具有受力块，所述球形接触面设置于受力块上，球形接触面与压力传感器相接触。优选的，还包括摩擦力检测机构，摩擦力检测机构包括档板、传动板以及摩擦力传感器，档板固定设置，传动板与传动轴固定连接，静试样安装座安装于传动轴轴向端面上，摩擦力传感器设置在档板或传动板上且位于档板和传动板在测试时相接触的位置上。优选的，所述摩擦力传感器和档板均为两个，两档板均固定设置，且两个档板间相平行，传动板中部固定连接到传动轴上，两摩擦力传感器分别设置在两档板上，且位于传动板两端与两档板相接触的位置上。优选的，静试样装夹机构还包括装夹机构轴承座、第一轴承挡板、第二轴承挡板以及轴套轴承，装夹机构轴承座固定安装于安装孔中，轴套轴承设置于装夹机构轴承座中，第一轴承挡板和第二轴承挡板分别设置在装夹机构轴承座两端开口中，导向轴套安装于轴套轴承中，传动轴中部穿接在第一轴承挡板、导向轴套和第二轴承挡板中。优选的，摩擦动力装置包括电机、传动主轴、主轴安装座、主轴轴承、电机安装板以及安装座挡板，主轴安装座固定设置于动力装置立板上，主轴轴承安装于主轴安装座中，电机安装板和安装座挡板分别固定安装于主轴安装座两侧的开口中，传动主轴中部依次穿接在安装座挡板、主轴轴承以及电机安装板上，传动主轴左端与动试样装夹机构连接，右端与电机连接；机架还包括加强连接柱，加强连接柱水平或竖立设置且分别与载荷立板、试样夹具立板以及动力装置立板固定连接；静试样为平面销试样、球头销试样或者圆柱试样。本技术相对于现有技术具有如下的优点及效果：1、本技术结构简单、精度较高，结构稳固，抗冲击能力强，且完全参照落塔各项指标设计，可以安装在落舱之中，进行微重力落塔摩擦磨损实验，可以较真实的模拟微重力环境和探索微重力对机构摩擦磨损的影响，弥补目前真实微重力环境下机构摩擦磨损试验的空白，更好的探索微重力对空间机构磨损的影响。2、本技术用于落塔试验可以真实的模拟微重力环境下的摩擦磨损。3、由于落塔形成的微重力时间短，本技术的数据采集部分运用高速采集仪器，可以高速高密集地采集摩擦力数据，利于实验分析。4、本技术能实现点、线、面三种接触副的微重力摩擦实验，只需要更换相应的摩擦副即可。5、本技术的动试样装夹部分采用浮动连接机构，有利于减轻落舱下落过程对试样和夹具的冲击影响，同时，由于夹具采用浮动连接存在间隙，当进入微重力环境后，由于重力的消失，会导致浮动机构的运动发生变化使得实验现象更加明显。6、本技术还可以单独在地面使用，用于普通的摩擦磨损试验。7、本技术的载荷加载机构采用步进电机驱动加载，可实现精确加载，并且在实验过程中能实现对加载力的调整和控制。附图说明图1是本技术的结构示意图；图2是图1中A部的放大图；图3是图1中B部的放大图；图4是本技术的载荷加载机构、静试样装夹机构、动试样装夹机构以及摩擦动力装置依次竖立(立式)设置的示意图。其中，1、载荷立板，2、试样夹具立板，3、动力装置立板，4、步进电机，5、滚珠丝杆，6、弹簧推板，7、加载弹簧，8、弹簧安装座，9、导轨，10、导向轴套，11、传动轴，12本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种落塔摩擦磨损试验装置，其特征在于：包括载荷加载机构、静试样装夹机构、动试样装夹机构、摩擦动力装置以及固定安装于落塔落舱中的机架，载荷加载机构、静试样装夹机构、动试样装夹机构以及摩擦动力装置依次设置；机架包括依次固定设置的载荷立板、试样夹具立板以及动力装置立板，载荷加载机构固定设置于载荷立板上，静试样装夹机构安装于试样夹具立板上，摩擦动力装置设置到动力装置立板上；载荷加载机构包括步进电机、滚珠丝杆、弹簧推板、加载弹簧、弹簧安装座以及导轨，步进电机动力输出轴与滚珠丝杆连接，弹簧推板与滚珠丝杆的滑动螺母连接，导轨与滚珠丝杆相平行设置，弹簧推板滑动连接到导轨上，加载弹簧两端分别与弹簧推板和弹簧安装座连接；静试样装夹机构包括导向轴套、传动轴以及静试样安装座，试样夹具立板上开设有安装孔，导向轴套连接到安装孔中，传动轴穿过导向轴套，传动轴轴向端面上凸出有球形接触面，传动轴通过球形接触面与弹簧安装座相接触，静试样安装座安装于传动轴另一端部；动试样装夹机构与摩擦动力装置连接。

【技术特征摘要】
1.一种落塔摩擦磨损试验装置，其特征在于：包括载荷加载机构、静试样装夹机构、动试样装夹机构、摩擦动力装置以及固定安装于落塔落舱中的机架，载荷加载机构、静试样装夹机构、动试样装夹机构以及摩擦动力装置依次设置；机架包括依次固定设置的载荷立板、试样夹具立板以及动力装置立板，载荷加载机构固定设置于载荷立板上，静试样装夹机构安装于试样夹具立板上，摩擦动力装置设置到动力装置立板上；载荷加载机构包括步进电机、滚珠丝杆、弹簧推板、加载弹簧、弹簧安装座以及导轨，步进电机动力输出轴与滚珠丝杆连接，弹簧推板与滚珠丝杆的滑动螺母连接，导轨与滚珠丝杆相平行设置，弹簧推板滑动连接到导轨上，加载弹簧两端分别与弹簧推板和弹簧安装座连接；静试样装夹机构包括导向轴套、传动轴以及静试样安装座，试样夹具立板上开设有安装孔，导向轴套连接到安装孔中，传动轴穿过导向轴套，传动轴轴向端面上凸出有球形接触面，传动轴通过球形接触面与弹簧安装座相接触，静试样安装座安装于传动轴另一端部；动试样装夹机构与摩擦动力装置连接。2.根据权利要求1所述的落塔摩擦磨损试验装置，其特征在于：动试样装夹机构包括浮动连接机构以及用于安装动试样的动试样安装座，浮动连接机构包括浮动轴套、浮动连接销以及浮动球；浮动轴套一端固定于动试样安装座上，浮动轴套另一端套装于摩擦动力装置的传动主轴上，套装于传动主轴部分的浮动轴套开设有第一销连接孔，传动主轴对应销连接孔径向开设有第二销连接孔，浮动连接销穿接于第一销连接孔和第二销连接孔中，将浮动轴套与传动主轴连接起来；动试样安装座与传动主轴相对的端面上开设有第一圆弧凹槽，传动主轴与动试样安装座相对的端面上开设有第二圆弧凹槽，浮动球设置在动试样安装座与传动主轴之间，且分别与第一圆弧凹槽和第二圆弧凹槽相接触。3.根据权利要求2所述的落塔摩擦磨损试验装置，其特征在于：动试样装夹机构还设置有球座，球座呈U形，且球座底壁上开设有球孔，球座套装于传动主轴上，球座对应第一销连接孔和/或第二销连接孔的位置径向开设有第三销连接孔，浮动连接销穿接于第一销连接孔、第三销连接孔和第二销连接孔中，浮动球外表面分别与球孔、第一圆弧凹槽和...

【专利技术属性】
技术研发人员：屈盛官，段勇，黄丽满，李小强，杨超，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：新型
国别省市：广东,44