本实用新型专利技术公开了一种隔离振动传递的往复式摩擦学行为研究试验台，该试验台基座上设置有下摩擦试样，下摩擦试样上方设置有上摩擦试样，下摩擦试样与试验台基座之间设置有驱动系统，上摩擦试样连接有加载系统，驱动系统包括音圈电机和下夹具安装平台，下夹具安装平台的底部固设有第一空气轴承，音圈电机和第一空气轴承结合可实现无摩擦的往复运动。利用压缩空气的非接触特性，在试验中对非界面摩擦振动带来的干扰信号提前予以隔离或过滤，确保摩擦副界面摩擦自激振动不受振动干扰信号的影响，从而对界面摩擦学行为的演变规律进行研究分析，以及探究往复式界面摩擦学行为的影响因素。
【技术实现步骤摘要】
一种隔离振动传递的往复式摩擦学行为研究试验台
本技术属于摩擦振动
，具体涉及一种隔离振动传递的往复式摩擦学行为研究试验台。
技术介绍
当两个互相接触的物体发生相对滑动时，在一定条件下会使系统产生强烈的摩擦自激振动并由此而产生复杂的界面摩擦学行为，这是一种在日常生活和工程中十分普遍的现象。例如精密机床移动部件在进给运动中可能导致工件或者刀具产生切削颤振，加剧工件或者刀具的磨损，从而降低机床的精度；轨道车辆制动系统在制动盘设计不合理、摩擦材料的老化的情况下，可能导致制动系统强烈的摩擦自激振动，并伴随着尖叫噪声等复杂的界面摩擦学行为。机械系统中摩擦学行为的恶化常常导致相关零件寿命的降低，严重时还会造成承载零件的早期破损。因此，如何有效模拟界面摩擦学行为以及探究界面摩擦学行为的影响因素成为业内研究人员和相关企业面临的重大难题。一些研究人员通过搭建摩擦学行为研究试验台来再现工程现象，进而利用表征分析手段来获得试验的具体特征参数。实验测试便捷直接，真实性高，在工程领域受到研究者的广泛欢迎。进行摩擦学行为研究试验时，摩擦界面的振动信号经刚性连接结构传递到试验台支撑部件，极有可能引起试验台刚性连接结构的共振现象，而且共振信号可通过试验台刚性连接结构返回到摩擦界面，对摩擦界面的振动特征产生掩盖，在频谱中会出现较多的干扰峰值。此外，驱动电机等动力部件工作中产生的振动信号同样会经过试验台刚性连接结构传递到摩擦界面，引起摩擦界面振动信号的叠加。总之，试验台刚性结构的共振信号及驱动部件自身的振动信号等非摩擦界面振动信号属于试验中存在的干扰信号，不利于精确研究摩擦副的界面摩擦学行为。然而，现有的界面摩擦学行为研究试验装置并未就上述问题进行考虑，导致界面摩擦自激振动并由此引发的一系列界面摩擦学行为研究缺乏精确的试验再现，从而未能有效揭示摩擦副界面摩擦自激振动产生机理以及界面摩擦学行为演变规律和影响因素。具有摩擦副的机械系统其工作环境大部分处于较为恶劣的大气中，如车辆制动盘，盾构机刀具等，大气中的复杂环境如沙砾，风尘，温度及湿度等各种情况无时无刻影响着机械系统的运行，对摩擦学行为的影响很大，更容易造成零件的损伤，利用实验手段模拟界面摩擦学行为时，有必要还原其真实的环境状况，所得出的实验结论才更加真实可靠和具有借鉴意义。因此研发一种隔离振动传递的往复式摩擦学行为研究试验台，在试验中对非界面摩擦振动带来的干扰信号提前予以隔离或过滤，进而对界面摩擦学行为的影响因素进行精确分析，且结合多种环境模拟，探究机械系统摩擦学行为的演变规律，具有极其重要的意义。
技术实现思路
针对现有的摩擦学行为研究试验装置中存在的振动干扰信号与界面摩擦自激振动特征不能完全实现分离的问题，本技术提供一种隔离振动传递的往复式摩擦学行为研究试验台，其目的在于：利用无接触的压缩空气作为隔离手段，隔离摩擦学行为研究试验中非摩擦界面引起的振动干扰信号，从而更加准确揭示界面摩擦学行为的影响因素，结合机械装备服役过程中面临的各种复杂环境条件，用于精确研究机械系统摩擦学行为的演变规律。本技术采用的技术方案如下：一种隔离振动传递的往复式摩擦学行为研究试验台，包括试验台基座，所述试验台基座上设置有下摩擦试样，所述下摩擦试样上方设置有上摩擦试样，所述下摩擦试样与试验台基座之间设置有驱动系统，所述上摩擦试样连接有加载系统，所述驱动系统包括音圈电机和下夹具安装平台，所述音圈电机与下摩擦试样之间通过下夹具安装平台连接，所述下摩擦试样固设在下夹具安装平台上，所述下夹具安装平台的一侧连接所述音圈电机，所述下夹具安装平台的底部固设有数个第一空气轴承，所述第一空气轴承中设置有第一滑动导向轴，所述第一滑动导向轴固设在试验台基座上方；所述下夹具安装平台上设置有环境氛围罩，所述下摩擦试样设置在所述环境氛围罩内部，所述环境氛围罩的一侧设置有安装孔，所述安装孔连接有外部环境源，所述环境氛围罩为箱体结构，所述环境氛围罩的顶部开口，所述环境氛围罩靠近顶部的两侧分别设置有折棚风挡。所述加载系统包括伺服电机、下安装座和上安装座，所述上摩擦试样的上方连接所述下安装座，所述下安装座的上方设置有上安装座，所述下安装座和上安装座之间通过数个第二滑动导向轴连接，所述第二滑动导向轴上设置有第二空气轴承，所述第二滑动导向轴的一端固设在下安装座上，另一端穿过第二空气轴承与上安装座固定连接，所述上安装座的一侧固定连接有气浮滑台，所述气浮滑台内设置所述伺服电机，所述气浮滑台通过工字支撑固设在所述试验台基座上。在上述方案中，本技术设置驱动系统带动下摩擦试样做往复直线运动，设置加载系统控制上摩擦试样与下摩擦试样所需的摩擦接触载荷，从而利于驱动系统和加载系统改变摩擦界面因素或者试验条件来模拟接触物体的不同摩擦工况，其中下摩擦试样安装在下夹具安装平台上，下夹具安装平台的往复运动通过音圈电机来驱动，音圈电机作为驱动系统的“动力装置”，能实现下夹具安装平台高频往复运动的精确性和平稳性，音圈电机具有延时短，响应快和平滑可控性，便于精密控制下摩擦试样的往复运动。第一空气轴承和第一滑动导向轴作为传递运动的执行结构，利用无接触的压缩空气作为隔离手段，实现界面摩擦自激振动信号与其他刚性结构共振信号和驱动部件振动信号的解耦，探究隔离振动干扰信号传递情况下的往复式界面摩擦学行为，进而有效揭示界面摩擦学行为演变规律及其影响因素，探索界面摩擦学行为调控的可行方法；使用伺服电机用于控制上摩擦试样对下摩擦试样的摩擦接触载荷，将第二空气轴承安装在第二滑动导向轴上。采用该优选的方案，使用第二空气轴承作为重要的载荷传递零件，能实现沿轴向的无接触摩擦运动。伺服电机安装在气浮滑台内部，气浮滑台的非接触式的工作原理体现在气浮滑台的基座与其工作台面之间存在完全无摩擦的压缩空气，本技术的气浮滑台在加载系统中输出运动，精确控制伺服电机的输出行程，能够通过第二滑动导向轴传递出准确、稳定的加载接触压力；试验台采用环境氛围罩形成密闭的实验环境，使得放置于环境罩内的上摩擦试样和下摩擦试样在试验中更加贴合机械装备服役过程中面临的复杂环境条件，得出的界面摩擦学行为的影响因素更加准确和有效；其中折棚风挡用于将上摩擦试样和下摩擦试样进行全封闭遮挡。优选的，所述上摩擦试样与下安装座之间设置有上摩擦试样夹具，所述上摩擦试样与所述上摩擦试样夹具之间为可拆卸连接。采用该优选的方案，上摩擦试样固定在上摩擦试样夹具的底部，上摩擦试样夹具通过螺栓固定在下安装座的底部，上摩擦试样与下摩擦试样夹具之间的可拆卸连接可以为螺纹连接，便于更换和安装上摩擦试样。优选的，所述下安装座的一侧设置有加速度传感器，所述下安装座的底部设置有三向力传感器。采用该优选的方案，试验台的加速度传感器、三向力传感器等监测装置与计算机相连，利用计算机分析软件可实现观测试样情况并处理试验数据，改变摩擦界面因素或者环境条件模拟摩擦试样的不同接触工况，探究单一变量的影响因素，并结合摩擦试样的磨损形貌等信息，用于探究摩擦学行为的影响因素。优选的，所述环境氛围罩包括本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种隔离振动传递的往复式摩擦学行为研究试验台，包括试验台基座(1)，所述试验台基座(1)上设置有下摩擦试样(2)，所述下摩擦试样(2)上方设置有上摩擦试样(3)，所述下摩擦试样(2)与试验台基座(1)之间设置有驱动系统，所述上摩擦试样(3)连接有加载系统，其特征在于：所述驱动系统包括音圈电机(4)和下夹具安装平台(5)，所述音圈电机(4)与下摩擦试样(2)之间通过下夹具安装平台(5)连接，所述下摩擦试样(2)固设在下夹具安装平台(5)上，所述下夹具安装平台(5)的一侧连接所述音圈电机(4)，所述下夹具安装平台(5)的底部固设有数个第一空气轴承(6)，所述第一空气轴承(6)中设置有第一滑动导向轴(7)，所述第一滑动导向轴(7)固设在试验台基座(1)上方；/n所述加载系统伺服电机、下安装座(10)和上安装座(11)，所述上摩擦试样(3)的上方连接所述下安装座(10)，所述下安装座(10)的上方设置有上安装座(11)，所述下安装座(10)和上安装座(11)之间通过数个第二滑动导向轴(12)连接，所述第二滑动导向轴(12)上设置有第二空气轴承(13)，所述第二滑动导向轴(12)的一端固设在下安装座(10)上，另一端穿过第二空气轴承(13)与上安装座(11)固定连接，所述上安装座(11)的一侧固定连接有气浮滑台(14)，所述气浮滑台(14)内设置所述伺服电机，所述气浮滑台(14)通过工字支撑(15)固设在所述试验台基座(1)上，所述下夹具安装平台(5)上设置有环境氛围罩，所述下摩擦试样(2)设置在所述环境氛围罩内部，所述环境氛围罩的一侧设置有安装孔，所述安装孔连接有外部环境源，所述环境氛围罩为箱体结构，所述环境氛围罩的顶部开口，所述环境氛围罩靠近顶部的两侧分别设置有折棚风挡(20)。/n...
【技术特征摘要】
1.一种隔离振动传递的往复式摩擦学行为研究试验台，包括试验台基座(1)，所述试验台基座(1)上设置有下摩擦试样(2)，所述下摩擦试样(2)上方设置有上摩擦试样(3)，所述下摩擦试样(2)与试验台基座(1)之间设置有驱动系统，所述上摩擦试样(3)连接有加载系统，其特征在于：所述驱动系统包括音圈电机(4)和下夹具安装平台(5)，所述音圈电机(4)与下摩擦试样(2)之间通过下夹具安装平台(5)连接，所述下摩擦试样(2)固设在下夹具安装平台(5)上，所述下夹具安装平台(5)的一侧连接所述音圈电机(4)，所述下夹具安装平台(5)的底部固设有数个第一空气轴承(6)，所述第一空气轴承(6)中设置有第一滑动导向轴(7)，所述第一滑动导向轴(7)固设在试验台基座(1)上方；
所述加载系统伺服电机、下安装座(10)和上安装座(11)，所述上摩擦试样(3)的上方连接所述下安装座(10)，所述下安装座(10)的上方设置有上安装座(11)，所述下安装座(10)和上安装座(11)之间通过数个第二滑动导向轴(12)连接，所述第二滑动导向轴(12)上设置有第二空气轴承(13)，所述第二滑动导向轴(12)的一端固设在下安装座(10)上，另一端穿过第二空气轴承(13)与上安装座(11)固定连接，所述上安装座(11)的一侧固定连接有气浮滑台(14)，所述气浮滑台(14)内设置所述伺服电机，所述气浮滑台(14)通过工字支撑(15)固设在所述试验台基座(1)上，所述下夹具安装平台(5)上设置有环境氛围罩，所述下摩擦试样(2)设置在所述环境氛围罩内部，所述环境氛围罩的一侧设置有安装孔，所述安装孔连接有外部环境源，所述环境氛围罩为箱体结构，所述环境氛围罩的顶部开口，所述环境氛围罩靠近顶部的两侧分别设置有折棚风挡(20)。
2.根据权利要求1所述的一种隔离振动传递的往复式摩擦学行为研究试验台，其特征在于：所述上摩擦试样(3)与下安装座(10)之间设置有上摩擦试样夹具...
【专利技术属性】
技术研发人员：莫继良，项载毓，范志勇，刘启昂，周仲荣，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：新型
国别省市：四川;51
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