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专利号: 2018104811210
申请人: 杭州电子科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2023-08-24
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.织构摩擦副振动噪声与摩擦磨损性能测试装置,包括驱动装置、载荷加载装置、压力釜、液压系统、检测系统和计算机控制系统,其特征在于:所述的驱动装置包括第一伺服电机;第一伺服电机的输出轴通过第一联轴器连接旋转轴一端,旋转轴另一端设置夹具;夹具夹紧试样固定盘外壁;所述的载荷加载装置包括第二伺服电机;第二伺服电机的输出轴通过第二联轴器与丝杠连接,螺帽与丝杠构成螺旋副;载荷加载轴尾端端面与螺帽接触;载荷加载轴头端端面上设有一体成型且关于载荷加载轴中心轴线对称的两个凸台;

所述的压力釜包括压力釜室、压力釜侧门、活塞和耐高压动密封圈;压力釜室设有可启闭的压力釜侧门;在压力釜室位于压力釜侧门处设置O形密封圈,或在压力釜侧门上设置O形密封圈;耐高压动密封圈套在活塞上,活塞和耐高压动密封圈将压力釜室内腔分隔成加压腔和检测腔;旋转轴和载荷加载轴设置在检测腔相对的两侧,旋转轴通过轴承支承在压力釜室上,载荷加载轴与压力釜室构成滑动副;旋转轴和载荷加载轴与检测腔壁面之间均设置密封件;旋转轴与载荷加载轴同轴设置;加压腔和检测腔均设有一个注水口;

所述的液压系统包括第一截止阀、第二截止阀、先导式溢流阀、第三截止阀、压力表、泵电机组、水箱和安全阀;泵电机组中水泵的输出口经单向阀与第一截止阀、第二截止阀及第三截止阀的一端连接,第一截止阀的另一端接检测腔的注水口,第二截止阀的另一端接加压腔的注水口,第三截止阀的另一端接水箱;单向阀的输出口处设置压力表;单向阀的输出口一路经先导式溢流阀与水箱连通,另一路经安全阀与水箱连通;

所述的检测系统包括扭矩传感器、压力传感器、温度传感器、振动传感器、噪声传感器和在线海水检测仪;温度传感器和噪声传感器均设置在检测腔内;扭矩传感器测量第一伺服电机的输出轴扭矩,压力传感器测量螺帽对载荷加载轴外端面施加的载荷大小;温度传感器测量下端面试样的温度,振动传感器测量下端面试样的振动;噪声传感器测量上、下端面试样摩擦时的噪声;在线海水检测仪用于检测海水中由于上端面试样和下端面试样磨损产生的颗粒成分和对应颗粒物含量,进而检测出上端面试样和下端面试样的磨损量;在线海水检测仪还检测海水的PH值和盐度;

所述的计算机控制系统由数据采集仪和计算机组成;数据采集仪接收扭矩传感器、压力传感器、温度传感器、振动传感器、噪声传感器和在线海水检测仪采集的数据,并传送到计算机;计算机控制第一伺服电机和第二伺服电机。

2.根据权利要求1所述的织构摩擦副振动噪声与摩擦磨损性能测试装置,其特征在于:

所述夹具的夹紧槽呈半球形。

3.根据权利要求1所述的织构摩擦副振动噪声与摩擦磨损性能测试装置,其特征在于:

所述的泵电机组中水泵与水箱的连接管路上设置过滤器。

4.根据权利要求1所述织构摩擦副振动噪声与摩擦磨损性能测试装置的测试方法,其特征在于:该方法具体如下:

步骤一、首先打开压力釜侧门;将上端面试样后部嵌入试样固定盘内,夹具夹紧试样固定盘外壁;下端面试样的两个定位孔分别套在载荷加载轴对应的凸台上;启动第二伺服电机使上、下端面试样压紧,关闭压力釜侧门;第一截止阀打开,同时第二截止阀和第三截止阀闭合,计算机调定先导式溢流阀开启压力为0.35~0.5MPa;启动泵电机组向检测腔泵入海水,泵满检测腔后关闭第一截止阀和泵电机组;

步骤二、按海水浸润模式进行检测;

由计算机设定第一伺服电机的转速,由压力传感器测得的数据设定螺帽对载荷加载轴外端面施加的载荷大小,并通过设置第一伺服电机的转动时间从而设置对磨时间;启动第一伺服电机,对上、下端面试样接触表面进行滑动摩擦测试,各传感器以及线海水检测仪将所测数据传到数据采集仪,数据采集仪将数据传送给计算机,计算机显示器显示温度、振动加速度、噪声声压、摩擦系数和磨损量与时间的关系图以及海水的盐度和PH值;其中,摩擦系数是根据扭矩传感器测得的扭矩计算摩擦力,结合压力传感器测得的载荷计算得到;

步骤三、关闭泵电机组,打开第一截止阀、第二截止阀和第三截止阀,加压腔和检测腔海水回流进入水箱,加压腔和检测腔内的海水排尽后打开压力釜侧门,松开夹具,取出上、下端面试样;

步骤四、首先,上、下端面试样接触面无织构的配对方案经过步骤一、步骤二和步骤三后,得到振动加速度、噪声声压和磨损量与时间的关系;然后,对不同织构形貌,不同上、下端面试样织构的多种配对方案依次进行步骤一、步骤二和步骤三,将在检测时间段内振动加速度、噪声声压均值都比上、下端面试样接触面无织构配对方案的振动加速度、噪声声压均值小,且最终磨损量比上、下端面试样接触面无织构配对方案的最终磨损量小的各配对方案筛选出来,从而通过海水浸润模式初步筛选出具有减磨减振功能的织构配对方案;

步骤五、对步骤四筛选出来的配对方案依次按压力海水检测模式进行检测;压力海水检测模式进行检测的过程具体如下:

首先执行步骤一,然后打开第二截止阀,计算机调定先导式溢流阀开启压力为55MPa;

由计算机设定第一伺服电机的转速和螺帽对载荷加载轴外端面施加的载荷随时间变化的关系,转速每秒变化值为初始转速的0.02~0.06,螺帽对载荷加载轴外端面施加的载荷变化率为0.12~0.16MPa/s,并设定上端面试样的磨损量、下端面试样的磨损量、振动加速度和噪声声压指标作为检测结束的依据,并对各指标设定阀值;启动泵电机组将加压腔泵满海水,高压海水通过活塞将压力传递到检测腔;启动第一伺服电机,对上、下端面试样接触表面进行滑动摩擦测试,各传感器以及线海水检测仪将所测数据传到数据采集仪,经数据采集仪处理后数据传送给计算机,计算机显示器显示温度、振动加速度、噪声声压、摩擦系数和磨损量与时间的关系图以及海水的盐度和PH值;当某一个指标超过阀值时停止检测;

若所有指标均未超过阀值,则第一伺服电机的转动时间达到设置值时停止检测;最后,执行步骤三;

步骤四筛选出来的配对方案依次按压力海水检测模式进行检测后,对上端面试样的磨损量、下端面试样的磨损量、振动加速度及噪声声压均未达到阀值的剩余配对方案依次进行步骤六;

步骤六、综合评判模式;

首先执行步骤一,然后打开第二截止阀,计算机调定先导式溢流阀开启压力为45MPa;

由计算机设定第一伺服电机的转速和螺帽对载荷加载轴外端面施加的载荷随时间变化的关系,转速每秒变化值为初始转速的0.01~0.02,螺帽对载荷加载轴外端面施加的载荷变化率为0.08~0.1MPa/s,并设定第一伺服电机的转动时间以及磨损量、摩擦系数、振动加速度和噪声声压的加权比例系数,各加权比例系数之和为1;启动泵电机组将加压腔泵满海水,启动第一伺服电机,对上、下端面试样接触表面进行滑动摩擦测试,各传感器以及线海水检测仪将所测数据传到数据采集仪,经数据采集仪处理后数据传送给计算机,计算机显示器显示温度、振动加速度、噪声声压、摩擦系数和磨损量与时间的关系图;对检测到的磨损量、摩擦系数、振动加速度和噪声声压按照各自的加权比例系数建立评价函数,用来评判配对方案的使用性能;最后执行步骤三。