载流摩擦磨损试验装置及其操作方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种载流摩擦磨损试验装置及其操作方法，包括底座、位于所述底座两端的支撑柱、位于两个所述支撑柱之间的试验机构以及与所述试验机构通信连接的数据采集机构；其成本低，体积小，试验过程稳定可靠，使用性能好，既能实现在滑动状态下的载流摩擦磨损性能研究，又能实现试验机构在特殊环境下载流摩擦磨损性能研究，操作可靠稳定。

Current-carrying Friction and Wear Testing Device and Its Operating Method

【技术实现步骤摘要】
载流摩擦磨损试验装置及其操作方法
本专利技术涉及试验测试设备
，具体涉及一种载流摩擦磨损试验装置及其操作方法。
技术介绍
近年来，随着轨道交通的高速重载化、电力行业电力输送的高压化及控制行业的微型化，载流摩擦副不但服役条件日益苛刻，而且使用可靠性要求越来越高。从作用和功能来看，载流摩擦副不仅具备传动、承载等机械作用，而且兼具电能输送功能；其运行可靠性已成为交通、能源等行业技术进步的瓶颈。目前，工程实践中比较典型的载流摩擦副有轨道交通系统(包括受电弓和铁轨回流系统、接触靴和地面钢轨回流系统)、开关系统(包括高压开关和继电器)以及电刷系统。其中，轨道交通系统所用的受电弓和接触线受流系统是载流摩擦副中工作环境最恶劣的一种，正常工作时不仅要承载机械作用和电能输送作用，还需要承受恶劣环境下带来的腐蚀。与传统摩擦相比，载流摩擦中电因素的介入使得摩擦副接触表面出现了一系列特有的载流摩擦学现象。从对摩擦副性能的作用来看，电因素与摩擦学因素之间是耦合作用。这类耦合作用表现为载流条件对摩擦磨损特性的作用以及摩擦学条件对导电载流特性的作用，总体表现为二者间的耦合效应。这种强烈的复杂耦合关系导致载流摩擦副的载流导电行为和摩擦学行为出现了许多特有的现象，采用传统的摩擦学与电接触学理论知识已经不能合理解释。除此之外，载流摩擦磨损一般发生在复杂的大气环境(雨、雪、风、沙、雾、霜、雷等)条件下，多变的大气环境会给摩擦副材料的摩擦磨损特性带来不确定影响，摩擦副接触表面观察到的现象将比普通的载流摩擦磨损情况更加复杂。在各类大气环境中，降雨是最普遍的一种天气。研究降雨环境的载流摩擦磨损现象具有普适性和一定的工程实践价值。现有的关于潮湿条件下的载流摩擦磨损行为、摩擦副表面的水膜电解对载流摩擦磨损性能的影响等研究较少。因此，有必要对特殊环境特别是降雨环境的载流摩擦学行为进行研究和分析。目前，常用于轨道交通系统的载流摩擦磨损试验装置体积庞大、成本昂贵、耗能大、不易改造、无法模拟特殊环境、模拟效果差、易受经济等因素限制。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种载流摩擦磨损试验装置及其操作方法，以解决现有试验装置成本昂贵、无法模拟在降雨等特殊环境下摩擦磨损的问题。本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：载流摩擦磨损试验装置，包括底座、位于所述底座两端的支撑柱、位于两个所述支撑柱之间的试验机构以及与所述试验机构通信连接的数据采集机构；所述试验机构包括设置在底座上且位于两个所述支撑柱之间的平移升降组件、设置在所述平移升降组件上端的压力传感组件、位于压力传感组件上端的试验块组件、位于两个所述支撑柱之间且与所述试验块组件相接触的接触线组件以及与所述接触线组件通信连接的控制台，所述试验块组件的上方对应设置有环境模拟组件，且所述压力传感组件还与所述数据采集机构通信连接，所述数据采集机构通信连接有终端设备。进一步，所述平移升降组件包括设置在所述底座上且位于两个所述支撑柱之间的直线往复运行滑台、设置在所述直线往复运行滑台上的升降台以及设置在所述升降台上方的施压件，所述压力传感组件设置在所述施压件上。进一步，所述直线往复运行滑台包括第一滑台以及与所述第一滑台相交设置的第二滑台，所述第一滑台与所述第二滑台位于同一平面内且相交呈“十字形”结构。进一步，所述压力传感组件包括设置在所述施压件上的法向力传感器以及位于所述法向力传感器上方的切向力传感器，且所述法向力传感器和切向力传感器之间设置有隔板。进一步，所述试验块组件包括设置在所述切向力传感器和切向力传感器上方的夹持件、设置在所述夹持件上的试验块以及嵌设在所述试验块内部的热电偶，所述试验块远离所述夹持件的端面与所述接触线组件相接触。进一步，所述接触线组件包括设置在所述支撑柱上的张力补偿器、连接在所述张力补偿器上的绝缘子、连接在所述绝缘子远离所述张力补偿器端部的接触线终端锚固线夹以及连接在所述接触线终端锚固线夹上的接触线，所述试验块与所述接触线相接触，且所述接触线通信连接有电源柜。进一步，所述数据采集机构包括信号放大器、数据采集卡、电压传感器、电流传感器以及红外成像仪，所述信号放大器的输入端分别与所述切向力传感器的输出端和法向力传感器的输出端通信连接，所述数据采集卡的输入端分别与所述信号放大器的输出端、电压传感器的输出端以及电流传感器的输出端通信连接，所述电压传感器的输入端和电流传感器的输入端分别与所述接触线通信连接，且所述电压传感器的输入端还与所述夹持件通信连接，所述红外成像仪的输出端和数据采集卡的输出端分别与终端设备通信连接。进一步，所述控制台包括与所述直线往复运行滑台通信连接且用于控制直线往复运行滑台运行速度的速度控制模块、与所述施压件通信连接且用于控制施压件运动的压力施加模块以及与所述环境模拟组件通信连接且用于控制环境模拟组件的环境模拟控制模块，且所述速度控制模块、压力施加模块以及环境模拟控制模块均与所述终端设备通信连接，所述终端设备上还通信连接有温控仪，且所述温控仪的输出端与所述热电偶通信连接。本专利技术还提供了一种用于载流摩擦磨损试验装置的操作方法，包括以下步骤：步骤1：通过终端设备设置温度参数，并设置控制台内的预定压力参数、速度参数和环境模拟组件中的环境参数；步骤2：通过控制台控制施压件产生动作，使得施压件带动试验块压靠在接触线上，并达到预设压力参数；步骤3：当试验块与接触线之间的压力恒定后，通过温控仪控制电热偶加热，使得试验块的温度达到预设温度参数；步骤4：当试验块温度恒定后，通过电源柜对接触线施加恒定电流，再通过控制台驱动直线往复运行滑台以恒定速度运行；步骤5：通过改变预定压力参数、温度参数、速度参数以及环境模拟组件中的环境参数，重复步骤1至步骤4。进一步，步骤5中还包括改变接触线类型，使得该装置模拟线/面接触或面面接触的接触情况。本专利技术具有以下有益效果：本专利技术所提供的一种用于载流摩擦磨损试验装置及其操作方法，其成本低，体积小，试验过程稳定可靠，使用性能好，通过环境模拟组件实现对各种特殊环境的实时模拟，通过试验机构中的平移升降组件、压力传感组件、试验块组件、接触线组件以及控制台之间的相互配合，既实现在滑动状态下的载流摩擦磨损性能研究，又实现了试验机构在特殊环境下载流摩擦磨损性能研究，操作可靠稳定；且通过数据采集机构对试验过程中的各项数据进行实时采集记录，实时监测和收集载流摩擦磨损过程中动态接触压力的法方向力信号、动态接触压力的切方向力信号、电压信号、电流信号以及试验块摩擦面的温升信号，为载流摩擦磨损性能研究提供可靠支撑，且通过改变通设置参数及接触线类型，使试验模拟线/面接触或面/面的接触情况，输出数据稳定，提高试验的精确性，保证试验效果。附图说明图1为本专利技术结构示意图；图2为本专利技术中数据采集机构示意图；图3为本专利技术中控制台组成框图；图1至图3中所示附图标记分别表示为：1-底座，2-支撑柱，3-试验机构，4-控制台，5-环境模拟组件，10-直线往复运行滑台，11-升降台，12-施压件，101-第一滑台，102-第二滑台，120-切向力传感器，121-法向力传感器，20-夹持件，21-试验块，30-张力补偿器，31-绝缘子，32-接触线终端锚固线夹，33-接触线，40-信号放大器，41-数据采集卡，42-本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.载流摩擦磨损试验装置，其特征在于，包括底座(1)、位于所述底座(1)两端的支撑柱(2)、位于两个所述支撑柱(2)之间的试验机构(3)以及与所述试验机构(3)通信连接的数据采集机构；所述试验机构(3)包括设置在底座(1)上且位于两个所述支撑柱(2)之间的平移升降组件、设置在所述平移升降组件上端的压力传感组件、位于压力传感组件上端的试验块组件、位于两个所述支撑柱(2)之间且与所述试验块组件相接触的接触线组件以及与所述接触线组件通信连接的控制台(4)，所述试验块组件的上方对应设置有环境模拟组件(5)，且所述压力传感组件还与所述数据采集机构通信连接，所述数据采集机构通信连接有终端设备(46)。

【技术特征摘要】
1.载流摩擦磨损试验装置，其特征在于，包括底座(1)、位于所述底座(1)两端的支撑柱(2)、位于两个所述支撑柱(2)之间的试验机构(3)以及与所述试验机构(3)通信连接的数据采集机构；所述试验机构(3)包括设置在底座(1)上且位于两个所述支撑柱(2)之间的平移升降组件、设置在所述平移升降组件上端的压力传感组件、位于压力传感组件上端的试验块组件、位于两个所述支撑柱(2)之间且与所述试验块组件相接触的接触线组件以及与所述接触线组件通信连接的控制台(4)，所述试验块组件的上方对应设置有环境模拟组件(5)，且所述压力传感组件还与所述数据采集机构通信连接，所述数据采集机构通信连接有终端设备(46)。2.根据权利要求1所述的载流摩擦磨损试验装置，其特征在于，所述平移升降组件包括设置在所述底座(1)上且位于两个所述支撑柱(2)之间的直线往复运行滑台(10)、设置在所述直线往复运行滑台(10)上的升降台(11)以及设置在所述升降台(11)上方的施压件(12)，所述压力传感组件设置在所述施压件(12)上。3.根据权利要求2所述的载流摩擦磨损试验装置，其特征在于，所述直线往复运行滑台(10)包括第一滑台(101)以及与所述第一滑台(101)相交设置的第二滑台(102)，所述第一滑台(101)与所述第二滑台(102)位于同一平面内且相交呈“十字形”结构。4.根据权利要求3所述的载流摩擦磨损试验装置，其特征在于，所述压力传感组件包括设置在所述施压件(12)上的法向力传感器(121)以及位于所述法向力传感器(121)上方的切向力传感器(120)，且所述法向力传感器(121)和切向力传感器(120)之间设置有隔板。5.根据权利要求4所述的载流摩擦磨损试验装置，其特征在于，所述试验块组件包括设置在所述切向力传感器(120)上方的夹持件(20)、设置在所述夹持件(20)上的试验块(21)以及嵌设在所述试验块(21)内部的热电偶，所述试验块(21)远离所述夹持件(20)的端面与所述接触线组件相接触。6.根据权利要求5所述的载流摩擦磨损试验装置，其特征在于，所述接触线组件包括设置在所述支撑柱(2)上的张力补偿器(30)、连接在所述张力补偿器(30)上的绝缘子(31)、连接在所述绝缘子(31)远离所述张力补偿器(30)端部的接触线终端锚固线夹(32)以及连接在所述接触线终端锚固线夹(32)上的接触线(33)，所述试验块(21)与所述接触线(33)相接触，且所述接触线(33)通信连接有电源柜...

【专利技术属性】
技术研发人员：高国强，王潇，魏文赋，杨泽锋，王虹，吴广宁，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：四川,51