一种摩擦噪声的试验分析装置制造方法及图纸

一种摩擦噪声的试验分析装置，其机座底板上固定支架基座，水平支架两端通过压电式力传感器固定在支架基座上；夹持下摩擦件的下夹具固定在往复运动装置上；夹持上摩擦件的上夹具穿过水平支架与应变式力传感器接触，应变式力传感器固定在二维移动台的底部，上夹具上安有三维加速度传感器；声学传感器位于上、下摩擦件接触界面附近；二维移动台、应变式力传感器、往复运动装置与控制系统电连接；压电式力传感器、三维加速度传感器、声学传感器与信号测试分析系统电连接。它能同步动态采集摩擦振动、摩擦力、噪声信号，较准确分析摩擦噪声与界面及系统特性的相互关系和影响规律，为机械设备的降噪设计、提高其性能与寿命提供更准确可靠的试验依据。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于机械工程中摩擦噪声

技术介绍
空气、水和噪声污染被称为工业文明危害环境的三大污染源。随着现代工业技术的高速发展，给社会带来便利和高效益的同时，辐射出来的工业和交通噪声也带来了严重的危害和损失，而工业和交通机械设备中大量摩擦接触部位所产生的摩擦噪声问题最为严重。摩擦噪声是指因摩擦而发出的一种频率和声压级都不规则变化的声音，通常都为IkH以上的高频噪声。它不仅对人耳听觉和周边环境伤损害很大，而且还严重影响和阻碍许多摩擦系统，如制动系统、轨道运输的轮轨系统、车床切削系统、透平机叶片关节、机器人关节、电机驱动系统、船用水润滑轴承等在工业上的正常使用。摩擦引起的振动和噪声是一个很复杂的自然现象，摩擦噪声与摩擦振动的关系十 分密切，它的产生以及声压级的大小与摩擦系统的刚度、摩擦副的材料性能、界面特性、润滑条件和环境条件等众多因素有关。目前绝大部分研究都是从动力学角度来分析系统不稳定性与噪声的关系。而摩擦学相关研究表明，摩擦学特性与噪声的产生有很大的关联，摩擦材料及其接触界面的摩擦学特性变化又很大。因此，动力学和有限元模拟计算等手段均无法准确的预测摩擦噪声的产生及特性。如何精确地开展摩擦噪声试验研究，系统深入研究各种因素与摩擦噪声的内在联系，是了解各类摩擦噪声产生机理的关键。但目前从摩擦学试验角度研究摩擦噪声的工作较少，这主要归因于摩擦噪声试验涉及的因素较多，人工控制再现或模拟困难，试验重复性和测试精度要求高等。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种摩擦噪声的试验分析装置，该装置能同步动态采集摩擦振动、摩擦力、噪声信号，从而较准确地分析摩擦噪声与界面及系统特性的相互关系和影响规律，以揭示摩擦噪声的产生机理，为控制并降低摩擦过程中出现的振动噪声、保护环境，改进机械设备的相关设计，提高装备与器械的使用性能与寿命提供更准确可靠的试验依据。本技术实现其专利技术目的所采用的技术方案是一种摩擦噪声的试验分析装置，包括机座，机座顶板底部安装的二维移动台，机座底板上安装的往复运动装置，其特征在于所述的机座的底板上固定支架基座，水平支架的两端通过压电式力传感器固定在支架基座上；夹持下摩擦件的下夹具固定在往复运动装置上；夹持上摩擦件的上夹具穿过水平支架与应变式力传感器的底面接触，应变式力传感器固定在二维移动台的底部，上夹具的侧面安装三维加速度传感器。声学传感器通过安装支架固定在机座上，其感应端位于上、下摩擦件接触界面附近；二维移动台、应变式力传感器、往复运动装置与控制系统电连接；压电式力传感器、三维加速度传感器、声学传感器与信号测试分析系统电连接。本技术的使用方法及工作过程为将上摩擦件固定在上夹具上，下摩擦件固定在下夹具上。上夹具穿过水平支架与固定在二维移动台上的应变式力传感器接触；通过控制系统控制二维移动台的上下、左右移动，使应变式力传感器压紧上夹具并使上、下摩擦件接触后保持设定的法向载荷。控制系统控制往复运动装置以设定的往复位移和速度进行往复运动，使上、下摩擦件间产生往复摩擦。摩擦学试验中，二维力传感器实时监测往复运动时的法向载荷，传送给数据控制系统，由控制系统对二维移动平台的垂向位置进行实时反馈控制，确保上、下摩擦件之间的法向载荷始终处于恒定的给定值。在进行往复摩擦的同时，摩擦力经上夹具、水平支架最终传递给固定在水平支架 两端的压电式力传感器。同时，安装在上夹具上的三维加速度传感器可采集上摩擦件三个方向上的振动加速度信号，摩擦界面附近的声学传感器采集摩擦噪声信号。压电式力传感器、三维加速度传感器、声学传感器将采集到的信号传送给信号测试分析系统进行分析处理。给定不同的参数，即可进行不同工况下的往复滑动摩擦振动噪声试验。对于不同形状和尺寸的上、下摩擦件，采用相应的上、下夹具即可完成试验。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是本技术通过控制系统控制二维移动台使应变式力传感器压紧上夹具，并通过应变式力传感器的实时反馈，在上、下摩擦件之间恒定地施加设定的载荷。另外，控制系统通过往复运动装置控制下摩擦件实现精确可控的往复运动，从而实现摩擦副的上、下摩擦件在设定载荷、往复位移和速度条件下的摩擦运动。在实现摩擦副的摩擦运动的同时，压电式力传感器同时测出摩擦界面上的摩擦力，三维加速度传感器采集上摩擦件三个方向上的振动加速度信号，声学传感器则近距离采集摩擦噪声信号。实现了摩擦系统中摩擦力、摩擦振动、噪声三种信号的精确同步采集，将采集出的摩擦力的信号与振动加速度和噪声信号进行对比、分析，从而较准确地研究摩擦噪声与界面及系统特性的相互关系和影响规律，以揭示摩擦噪声的产生机理，为控制并降低摩擦过程中出现的振动噪声、保护环境，改进机械设备的相关设计，提高装备与器械的使用性能与寿命提供更准确可靠的试验依据。采用压电式力传感器较之其它力传感器具有更高的固有频率，从而可采集到摩擦力信号的高频成分，能很好地分析出摩擦力的高频信号与振动加速度和噪声信号的关系，更全面准确的分析出摩擦力与摩擦噪声的关系及影响规律。使用本装置进行试验过程中，摩擦运动的模拟由控制系统自动控制运行，摩擦振动、摩擦力、摩擦噪声信号的采集分析由信号测试分析系统自动进行。整个试验的模拟与分析自动化程度高，控制与测试的精度高，试验数据的重现性好。同时也便于更换材料，调整参数对不同的摩擦副在不同的工况条件下进行摩擦噪声试验及分析。上述的往复运动装置的具体构成是竖向的往复驱动电机安装在机座的底板上，往复驱动电机的轴通过曲柄连杆机构与水平的滑块相连，滑块底部的滑槽与机座底板上的滑轨配合；下夹具固定在滑块上，竖向的往复驱动电机与控制系统电连接。这种曲柄连杆机构能够简单有效的将电机的旋转运动转变为下夹具的往复运动。通过控制电机的转速和调整曲柄的偏心距，可方便的实现不同滑动位移、速度(频率)的上下摩擦件之间的平稳精确可控的往复摩擦运动。上述的水平支架的两端通过压电式力传感器固定在支架基座上的具体结构为压电式力传感器的安装面通过安装螺钉与传感器安装座连接，传感器安装座嵌合在支架基座上，并由锁紧螺钉锁紧；压电式力传感器的工作面与连接件螺纹连接，连接件的另一端的销插入水平支架端部下侧的孔；压电式力传感器周面套合在保持套内，保持套的端面通过定位销定位并再通过保持套安装螺钉固定在支架基座的内侧面上，保持套上部开弧形槽，该弧形槽与安装在水平支架端部上侧的支架小轴配合。压电式力传感器的安装面通过传感器安装座连接在支架基座上，使其安装更方便也更牢固。压电式力传感器的工作面与水平支架进行销孔配合，既能精确的传递水平的摩擦力，又能有效的消除其它方向的力和力矩对传感器的干扰，保证其测得的摩擦力更准确可靠。压电式力传感器周面套合的保持套上的弧形槽与支架上的支架小轴配合，使水平支架与支架基座的中心对中，并确保水平支架既不会发生翻转偏移也不会发生水平偏移，保证了压电传力感器的中心与摩擦力的方向重合，往复摩擦过程中摩擦力的准确采集。上述的二维移动台的组成为垂向电机固定在机座的顶板上，垂向电机的轴与垂向丝杆联接，垂向丝杆向下与垂直滑块的内螺纹配合；垂直滑块后部的导槽与机座上的垂直导轨配合，垂直滑块下部的水平导轨与水平滑块上部的导槽配合，水平电机固定在垂直滑块右侧，水平电机的轴与水平丝杆联接，水平本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种摩擦噪声的试验分析装置，包括机座(4)，机座(4)的顶板(4A)底部安装的二维移动台(5)，机座(4)的底板(4B)上安装的往复运动装置(16)，其特征在于：所述的机座(4)的底板(4B)上固定支架基座(1)，水平支架(3)的两端通过压电式力传感器(17)固定在支架基座(1)上；夹持下摩擦件(23)的下夹具(24)固定在往复运动装置(16)上；夹持上摩擦件(22)的上夹具(8)穿过水平支架(3)与应变式力传感器(6)的底面接触，应变式力传感器(6)固定在二维移动台(5)的底部，上夹具(8)的侧面安装三维加速度传感器(7)；声学传感器(25)通过安装支架(26)固定在机座(4)的底板(4B)上，其感应端位于上、下摩擦件(22、23)接触界面附近；二维移动台(5)、应变式力传感器(6)、往复运动装置(16)与控制系统电连接；压电式力传感器(17)、三维加速度传感器(7)、声学传感器(25)与信号测试分析系统电连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：莫继良，石心余，王正国，陈光雄，朱旻昊，周仲荣，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：实用新型
国别省市：