【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及摩擦磨损实验，具体为一种弹性环滚动载流摩擦系数测试装置及方法。
技术介绍
1、滚动集电环又称为汇流环、导电环、旋转关节，简称为滚环；滚动集电环主要由导电内环、导电外环、多个弹性环以及惰轮组成；其中弹性环为一种薄壁圆环，通过内外导电环之间的凹形槽之间，通过惰轮将多个弹性环隔开，防止其产生干涉，滚动集电环是一种能够实现两个机构相对360°旋转的装置，根据其独特的滚动接触方式，滚动集电环具有噪音小、电阻低、工作寿命长、性能可靠及免维护等优点，适用于风力发电，航天等场景。
2、电传输装置的核心部件是集电环，是航天器的少数单点失效环节之一，其性能质量和工作状态会影响整套系统设备的性能和可靠性，所以，国内外在研制集电环时，对其各项性能指标(主要指电接触性能与使用寿命)必须给予足够的重视，弹性环安装在内外导电环之间，受到内外导电环的预紧压缩，形成与内外导电环环道之间为微小面积接触，并且通过微小的接触来传递电流，而汇流环径向压缩量将直接关系到弹性环的受力状态，不同的径向压缩量下，弹性环受到的力不同、弹性环的疲劳寿命不同，在不同力的作用下，弹性环与内外导电环的接触状态不同，使得接触处的电阻有所差异，从而影响集电环的电力传输性能，目前的摩擦磨损试验装置主要为销盘式、销环式与环块式等，这几种装置施加的载荷值能够固定并且容易控制，对于弹性环滚动摩擦过程，力不容易测得，目前已有的摩擦磨损试验装置：专利号为cn 112556908 b的专利公布了一种弹性滚环滚动摩擦实时受力检测装置及方法，该装置组成包括动回转件、外环、x向测力机构
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种弹性环滚动载流摩擦系数测试装置及方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
2、为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种弹性环滚动载流摩擦系数测试装置，包括旋转轮、小滚轮、连接块、力传感器、弹簧、弹性环、联轴器、水银滑环和绝缘柱，所述旋转轮和弹性环组成为摩擦副，旋转轮位于弹性环的两侧，两个旋转轮通过联轴器相连形成回转部件，旋转轮外周面开设的“v”形槽结构表面贴合连接有弹性环，弹性环为薄壁圆环，旋转轮以及小滚轮均围绕弹性环对称布置，水银滑环和旋转轮螺旋固定连接。
3、优选的，所述小滚轮与力传感器通过连接块和弹簧相连。
4、优选的，所述连接块固定连接在力传感器上。
5、优选的，所述弹簧固定连接有小滚轮和连接块。
6、优选的，所述水银滑环和绝缘柱之间连接导线，通过电源施加电流载荷。
7、一种弹性环滚动载流摩擦系数测试方法，包括步骤一，距离调整；步骤二，连接；步骤三，获得参数；步骤四，实验调整；
8、其中上述步骤一中，通过调整旋转轮之间的距离，将弹性环放置在旋转轮的“v”形槽之间，同时，调整与力传感器相连接的小滚轮，使小滚轮与弹性环相切，调整好的装置；
9、其中上述步骤二中，在步进电机程序中设定转动速度，通过与其中一旋转轮相互连接的旋转轴使得旋转轮转动，另一旋转轮与动态扭矩传感器连接，扭矩传感器与另一短轴相连，两旋转轮通过齿形传动带连接，从而使两旋转轮以相同速度、方向转动；同时，动态扭矩传感器能够获得空载时的扭矩m0，以及放置弹性环后加载的扭矩me；
10、其中上述步骤三中，根据步骤一中获得的法向压力f1以及步骤二中获得的摩擦力f，可以得到弹性环在滚动过程中的摩擦系数μ；
11、其中上述步骤四中，可以根据实验需要，增加电流载荷，通过外接电源，选择合适电流大小，同时，通过外接接触电阻测量仪，可以采集到弹性环在滚动过程中整个回路的电流以及接触电阻大小以及记录其变化情况。
12、优选的，所述步骤一中，弹性环与两旋转轮之间的三个圆心共线，弹性环与两小滚轮之间的三个圆心共线，并且这两线相互垂直。
13、优选的，所述步骤一中，力传感器上显示力f2；根据弹性力学推导出f1。
14、优选的，所述步骤二中，根据me-m0＝fr，结合旋转轮的半径r，可以得到弹性环受到的摩擦力f的大小。
15、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
16、1、本专利技术的力的传感器通过小滚轮与弹性环直接接触，能够准确测得弹性环在竖直方向上所产生的力，通过弹性力学等计算，能够获得径向压缩处所受压缩力的大小；
17、2、本专利技术采用“v”形凹槽滚轮与弹性环接触，用于模拟弹性环在内外导电环中的真实工作状态，弹性环约束在两旋转轮凹槽之间，通过微调两旋转轮之间的距离，可以给弹性环不同的装配预紧力，用于不同载荷实验验证弹性环性能；
18、3、本专利技术可以通过调整旋转轮之间的距离，可以适用于不同尺寸的弹性环；
19、4、本专利技术采用的旋转轮，通过连接水银滑环，可以外接电源，能够在外加电流载荷的条件下运行，可以获得电流载荷下的压缩力以及摩擦系数。
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1.一种弹性环滚动载流摩擦系数测试装置，包括旋转轮(1)、小滚轮(2)、连接块(3)、力传感器(4)、弹簧(5)、弹性环(6)、联轴器(7)、水银滑环(8)和绝缘柱(9)，其特征在于：所述旋转轮(1)和弹性环(6)组成为摩擦副，旋转轮(1)位于弹性环(6)的两侧，两个旋转轮(1)通过联轴器(7)相连形成回转部件，旋转轮(1)外周面开设的“V”形槽结构表面贴合连接有弹性环(6)，弹性环(6)为薄壁圆环，旋转轮(1)以及小滚轮(2)均围绕弹性环(6)对称布置，水银滑环(8)和旋转轮(1)螺旋固定连接。
2.根据权利要求1所述的一种弹性环滚动载流摩擦系数测试装置，其特征在于：所述小滚轮(2)与力传感器(4)通过连接块(3)和弹簧(5)相连。
3.根据权利要求2所述的一种弹性环滚动载流摩擦系数测试装置，其特征在于：所述连接块(3)固定连接在力传感器(4)上。
4.根据权利要求2所述的一种弹性环滚动载流摩擦系数测试装置，其特征在于：所述弹簧(5)固定连接有小滚轮(2)和连接块(3)。
5.根据权利要求1所述的一种弹性环滚动载流摩擦系数测试装置
6.一种弹性环滚动载流摩擦系数测试方法，包括步骤一，距离调整；步骤二，连接；步骤三，获得参数；步骤四，实验调整；其特征在于：
7.根据权利要求6所述的一种弹性环滚动载流摩擦系数测试方法，其特征在于：所述步骤一中，弹性环(6)与两旋转轮(1)之间的三个圆心共线，弹性环(6)与两小滚轮(2)之间的三个圆心共线，并且这两线相互垂直。
8.根据权利要求6所述的一种弹性环滚动载流摩擦系数测试方法，其特征在于：所述步骤一中，力传感器(4)上显示力F2；根据弹性力学推导出F1。
9.根据权利要求6所述的一种弹性环滚动载流摩擦系数测试方法，其特征在于：所述步骤二中，根据Me-M0＝fR，结合旋转轮(1)的半径R，可以得到弹性环(6)受到的摩擦力f的大小。
...【技术特征摘要】
1.一种弹性环滚动载流摩擦系数测试装置，包括旋转轮(1)、小滚轮(2)、连接块(3)、力传感器(4)、弹簧(5)、弹性环(6)、联轴器(7)、水银滑环(8)和绝缘柱(9)，其特征在于：所述旋转轮(1)和弹性环(6)组成为摩擦副，旋转轮(1)位于弹性环(6)的两侧，两个旋转轮(1)通过联轴器(7)相连形成回转部件，旋转轮(1)外周面开设的“v”形槽结构表面贴合连接有弹性环(6)，弹性环(6)为薄壁圆环，旋转轮(1)以及小滚轮(2)均围绕弹性环(6)对称布置，水银滑环(8)和旋转轮(1)螺旋固定连接。
2.根据权利要求1所述的一种弹性环滚动载流摩擦系数测试装置，其特征在于：所述小滚轮(2)与力传感器(4)通过连接块(3)和弹簧(5)相连。
3.根据权利要求2所述的一种弹性环滚动载流摩擦系数测试装置，其特征在于：所述连接块(3)固定连接在力传感器(4)上。
4.根据权利要求2所述的一种弹性环滚动载流摩擦系数测试装置，其特征在于：所述弹簧(5)固...
【专利技术属性】
技术研发人员：饶志锐，刘琛，汪鑫伟，闫硕，丁朝刚，张新彬，徐文臣，宗影影，郭斌，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：
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