專利名稱：一種摩擦試驗(yàn)機(jī)用載荷加載裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種摩擦試驗(yàn)機(jī)用載荷加載裝置，屬于機(jī)械技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
脈動(dòng)加載或稱脈動(dòng)沖擊加載，是試驗(yàn)和實(shí)際工程中一種常用的加載形式， 是研究材料在沖擊條件下性能的重要手段。實(shí)現(xiàn)脈動(dòng)加載的方式有電磁加載 法、液壓法和傳統(tǒng)的機(jī)械方法。電磁加載方法脈動(dòng)載荷勵(lì)磁信號(hào)受外界干擾 大，加載力不易控制，且加載力較?。挥靡簤悍▽?shí)現(xiàn)脈動(dòng)加載，系統(tǒng)響應(yīng)慢 容易滯后，無(wú)法實(shí)現(xiàn)高頻加載；傳統(tǒng)的機(jī)械加載多采用偏振式或傳動(dòng)式，缺 點(diǎn)是頻率和加載大小不易調(diào)整，且使用過(guò)程中噪音比較大。
脈動(dòng)沖擊加載在摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)中的應(yīng)用，主要是模擬電力線在滑板滑 行時(shí)的柔性波動(dòng)以及機(jī)車振動(dòng)、受電弓抬升力波動(dòng)等對(duì)滑板的柔性沖擊。現(xiàn) 有的摩擦磨損試驗(yàn)設(shè)備中，有兩種加載方式 一是完全恒定載荷加載，無(wú)法 加載脈動(dòng)沖擊，試驗(yàn)中只能模擬受電弓抬升力對(duì)滑板和導(dǎo)線的影響，而無(wú)法 考察各種沖擊載荷的影響；另一種加載方式是在恒定載荷加載的基礎(chǔ)上，在 銷試樣夾具上增加彈簧，用來(lái)降低試驗(yàn)中的接觸振動(dòng)對(duì)銷試樣的沖擊作用， 模擬導(dǎo)線的柔性接觸，但是彈簧所產(chǎn)生的彈性力完全源于被動(dòng)地承受來(lái)自銷 試樣的沖擊力量，而且彈簧產(chǎn)生的彈性力是無(wú)法控制的，無(wú)法實(shí)現(xiàn)施加不同 規(guī)律(波形)的脈動(dòng)沖擊載荷。
實(shí)用新型內(nèi)容
為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型的目的在于提供一種摩擦試驗(yàn)機(jī)用載荷加載裝置，以達(dá)到加載力量、加載頻率可調(diào)，并減小沖擊噪聲。
為完成上述任務(wù)，本實(shí)用新型的技術(shù)方案在于采用了一種摩擦試驗(yàn)機(jī)用 載荷加載裝置，銷試樣夾具固定在傳力桿的一端，傳力桿的桿體以軸線方向 直線移動(dòng)的方式通過(guò)軸承裝配在加載裝置的本體上，傳力桿另一端的加載裝 置的本體上設(shè)置有一套恒載荷加載裝置，恒載荷加載裝置的載荷輸出頭加載 恒壓力在該端頭的端面上，在恒載荷加載裝置上還加設(shè)有一套柔性脈動(dòng)發(fā)生 機(jī)構(gòu)，該柔性脈動(dòng)發(fā)生機(jī)構(gòu)的柔性脈動(dòng)輸出與恒載荷加載裝置的載荷疊加后 通過(guò)恒載荷加載裝置的載荷輸出頭施加在傳力桿的對(duì)應(yīng)端面上。
所述的柔性脈動(dòng)發(fā)生機(jī)構(gòu)由一往復(fù)運(yùn)動(dòng)發(fā)生器和一與該往復(fù)運(yùn)動(dòng)發(fā)生器 傳動(dòng)配合的柔性往復(fù)推桿構(gòu)成，推桿的一端與該往復(fù)運(yùn)動(dòng)發(fā)生器往復(fù)傳動(dòng)配 合，推桿的另一端與恒載荷加載裝置的載荷加載端或載荷輸出頭傳動(dòng)連接。
所述的往復(fù)運(yùn)動(dòng)發(fā)生器由固定在加載裝置的本體上的電機(jī)及其轉(zhuǎn)軸上裝 配的凸輪構(gòu)成。
所述的柔性往復(fù)推桿由推桿和推桿上串設(shè)的柔性緩沖機(jī)構(gòu)構(gòu)成。 所述的柔性緩沖機(jī)構(gòu)由一對(duì)推桿方向螺旋對(duì)接在一起的子母套管、緩沖 彈簧和頂桿為主構(gòu)成，子套管的尾端與推桿固定在一起，緩沖彈簧插裝在子 套管尾段內(nèi)，頂桿的一端滑動(dòng)插裝在子套管的首段內(nèi)并與緩沖彈簧頂壓配合， 頂桿的另一端通過(guò)安裝的滾輪與凸輪滾壓配合，頂桿與母套管的端口位置止 脫配合。
所述的恒載荷加載裝置由一拐臂式杠桿和砝碼構(gòu)成，拐臂式杠桿的拐點(diǎn) 處轉(zhuǎn)動(dòng)裝配在加載裝置的本體上，拐臂式杠桿的一端頭作為載荷輸出頭，另 一端裝配有加載砝碼。所述的柔性緩沖機(jī)構(gòu)的推桿的尾端通過(guò)連接座與拐臂式杠桿的砝碼裝配
鍛連接在一起。
本實(shí)用新型是在現(xiàn)有的機(jī)械加載方式的基礎(chǔ)上形成的一種新的脈動(dòng)沖擊 加載方法。保留了傳統(tǒng)機(jī)械式?jīng)_擊加載的簡(jiǎn)單、易實(shí)現(xiàn)、易控制的特點(diǎn)，同 時(shí)又利用柔性加載方式，真實(shí)地模擬了弓網(wǎng)系統(tǒng)的接觸方式，以便應(yīng)用具有 上述加載裝置的試驗(yàn)機(jī)解決弓網(wǎng)系統(tǒng)的摩擦磨損問(wèn)題。其具有以下特點(diǎn)
(1 )能夠?qū)崿F(xiàn)加載多種形式的脈動(dòng)載荷。傳統(tǒng)的機(jī)械式脈動(dòng)加載只能提 供簡(jiǎn)單的加載力為正弦或者余弦、以及沖擊式的加載方式，本實(shí)用新型利用 連續(xù)變半徑凸輪在旋轉(zhuǎn)一周時(shí)的外形尺寸的變化，作用在與凸輪接觸的壓縮 彈簧上，通過(guò)壓縮彈簧提供加載力。通過(guò)改變凸輪的外形，就可以獲得多種
形式的加載載荷。(2)能夠獲得不同的加載載荷。通過(guò)更換不同彈性系數(shù)的 彈簧，獲得不同的加載力，彈性系數(shù)越大，彈簧壓縮相同的長(zhǎng)度時(shí)提供的力 量也就越大。(3)能夠方便地控制脈動(dòng)加載頻率。本實(shí)用新型利用變頻電機(jī) 帶動(dòng)連續(xù)變半徑凸輪旋轉(zhuǎn)，通過(guò)變頻器改變電機(jī)轉(zhuǎn)速來(lái)實(shí)現(xiàn)不同的加載頻率。 (4)降低了加載噪音。在凸輪與壓縮彈簧的接觸處增加一個(gè)滾動(dòng)軸承，變滑 動(dòng)摩擦為滾動(dòng)摩擦，不僅減小了接觸處的摩擦能量損失和摩擦熱的產(chǎn)生，更 大大降低了摩擦噪音。

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖2為圖1中凸輪與頂桿的裝配關(guān)系圖。
具體實(shí)施方式

如圖l、圖2所示，本實(shí)用新型的摩擦試驗(yàn)機(jī)用載荷加載裝置，銷試樣夾具1固定在傳力桿2的一端，傳力桿2的桿體以軸線方向直線移動(dòng)的方式 通過(guò)軸承3裝配在加載裝置的本體上，傳力桿2另一端的加載裝置的本體上 設(shè)置有一套恒載荷加載裝置，恒載荷加載裝置的載荷輸出頭4加載恒壓力在 該端頭的端面上，在恒載荷加載裝置上還加設(shè)有一套柔性脈動(dòng)發(fā)生機(jī)構(gòu)，該 柔性脈動(dòng)發(fā)生機(jī)構(gòu)的柔性脈動(dòng)輸出與恒載荷加載裝置的載荷疊加后通過(guò)恒載 荷加載裝置的載荷輸出頭施加在傳力桿的對(duì)應(yīng)端面上。柔性脈動(dòng)發(fā)生機(jī)構(gòu)由 一往復(fù)運(yùn)動(dòng)發(fā)生器和一與該往復(fù)運(yùn)動(dòng)發(fā)生器傳動(dòng)配合的柔性往復(fù)推桿構(gòu)成， 推桿的一端與該往復(fù)運(yùn)動(dòng)發(fā)生器往復(fù)傳動(dòng)配合，推桿的另一端與恒載荷加載 裝置的載荷加載端或載荷輸出頭傳動(dòng)連接。本實(shí)施例中往復(fù)運(yùn)動(dòng)發(fā)生器由固 定在加載裝置的本體上的電機(jī)6及其轉(zhuǎn)軸7上裝配的凸輪8構(gòu)成。柔性往復(fù) 推桿由推桿5和推桿上串設(shè)的柔性緩沖機(jī)構(gòu)構(gòu)成。本實(shí)施例中柔性緩沖機(jī)構(gòu) 由一對(duì)推桿方向螺旋對(duì)接在一起的子母套管11、 12、緩沖彈簧9和頂桿10 為主構(gòu)成，子套管11的尾端與推桿5固定在一起，緩沖彈簧9插裝在子套管 ll尾段內(nèi)，頂桿10的一端滑動(dòng)插裝在子套管11的首段內(nèi)并與緩沖彈簧9頂 壓配合，頂桿10的另一端通過(guò)安裝的滾輪13與凸輪8滾壓配合，頂桿IO 與母套管12的端口位置止脫配合。恒載荷加載裝置由一拐臂式加載桿15和 砝碼16構(gòu)成，拐臂式加載桿15的拐點(diǎn)處轉(zhuǎn)動(dòng)裝配在加載裝置的本體上，拐 臂式加載桿15的一端頭作為載荷輸出頭4，另一端裝配有加載砝碼16。柔性 緩沖機(jī)構(gòu)的推桿5的尾端通過(guò)連接座17與拐臂式加載桿的砝碼裝配段連接在 --起。
本實(shí)用新型用砝碼16施加恒定載荷，柔性脈動(dòng)發(fā)生機(jī)構(gòu)通過(guò)連接座17 與加載桿l5固定在一起，凸輪14旋轉(zhuǎn)壓縮彈簧9產(chǎn)生的載荷經(jīng)過(guò)連接座17傳遞到加載桿15上，通過(guò)加載桿傳遞到銷試樣。
權(quán)利要求1、一種摩擦試驗(yàn)機(jī)用載荷加載裝置，銷試樣夾具固定在傳力桿的一端，傳力桿的桿體以軸線方向直線移動(dòng)的方式通過(guò)軸承裝配在加載裝置的本體上，傳力桿另一端的加載裝置的本體上設(shè)置有一套恒載荷加載裝置，恒載荷加載裝置的載荷輸出頭加載恒壓力在該端頭的端面上，其特征在于，在恒載荷加載裝置上還加設(shè)有一套柔性脈動(dòng)發(fā)生機(jī)構(gòu)，該柔性脈動(dòng)發(fā)生機(jī)構(gòu)的柔性脈動(dòng)輸出與恒載荷加載裝置的載荷調(diào)制疊加后通過(guò)恒載荷加載裝置的載荷輸出頭施加在傳力桿的對(duì)應(yīng)端面上。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的摩擦試驗(yàn)機(jī)用載荷加載裝置，其特征在于，所 述的柔性脈動(dòng)發(fā)生機(jī)構(gòu)由一脈動(dòng)源和一與該脈動(dòng)源傳動(dòng)配合的柔性推桿構(gòu) 成，推桿的一端與該脈動(dòng)源傳動(dòng)配合，推桿的另一端與恒載荷加載裝置的載 荷加載端或載荷輸出頭傳動(dòng)連接。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的摩擦試驗(yàn)機(jī)用載荷加載裝置，其特征在于，所 述的脈動(dòng)源由固定在加載裝置的本體上的電機(jī)及其轉(zhuǎn)軸上裝配的凸輪構(gòu)成。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的摩擦試驗(yàn)機(jī)用載荷加載裝置，其特征在于， 所述的柔性推桿由推桿和推桿上串設(shè)的彈性緩沖機(jī)構(gòu)構(gòu)成。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的摩擦試驗(yàn)機(jī)用載荷加載裝置，其特征在于，所 述的彈性緩沖機(jī)構(gòu)由一對(duì)推桿方向螺旋對(duì)接在一起的子母套管、緩沖彈簧和 頂桿為主構(gòu)成，子套管的尾端與推桿固定在一起，緩沖彈簧插裝在子套管尾 段內(nèi)，頂桿的一端滑動(dòng)插裝在子套管的首段內(nèi)并與緩沖彈簧頂壓配合，頂桿 的另一端通過(guò)安裝的滾輪與凸輪滾壓配合。2
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的摩擦試驗(yàn)機(jī)用載荷加載裝置，其特征在于，所述的恒載荷加載裝置由一 "L"型杠桿和砝碼構(gòu)成，"L"型杠桿的拐點(diǎn)處轉(zhuǎn)動(dòng) 裝配在加載裝置的本體上，"L"型杠桿的一端頭作為載荷輸出頭，另一端裝 配有加載砝碼。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的摩擦試驗(yàn)機(jī)用載荷加載裝置，其特征在于，所 述的彈性緩沖機(jī)構(gòu)的推桿的尾端通過(guò)連接座與"L"型杠桿的砝碼裝配端連接在一起。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種摩擦試驗(yàn)機(jī)用載荷加載裝置，裝置的銷試樣夾具固定在傳力桿的一端，傳力桿的桿體以軸線方向直線移動(dòng)的方式通過(guò)軸承裝配在加載裝置的本體上，傳力桿另一端的加載裝置的本體上設(shè)置有一套恒載荷加載裝置，恒載荷加載裝置的載荷輸出頭加載恒壓力在該端頭的端面上，在恒載荷加載裝置上還加設(shè)有一套柔性脈動(dòng)發(fā)生機(jī)構(gòu)，該柔性脈動(dòng)發(fā)生機(jī)構(gòu)的柔性脈動(dòng)輸出與恒載荷加載裝置的載荷疊加后通過(guò)恒載荷加載裝置的載荷輸出頭施加在傳力桿的對(duì)應(yīng)端面上。本實(shí)用新型沿用了傳統(tǒng)機(jī)械式?jīng)_擊加載的簡(jiǎn)單、易實(shí)現(xiàn)、易控制的特點(diǎn)，同時(shí)又利用彈簧的柔性加載特性，降低了沖擊加載產(chǎn)生的噪音。
文檔編號(hào)G01N3/34GK201141818SQ20072009078
公開日2008年10月29日 申請(qǐng)日期2007年6月21日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月21日
發(fā)明者上官寶, 張永振, 鍵 李, 鵬 李, 高萬(wàn)振 申請(qǐng)人:河南科技大學(xué);武漢材料保護(hù)研究所