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專利名稱：應(yīng)用于摩擦試驗機的載荷加載裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于摩擦試驗機的載荷加載裝置，屬于機械技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
脈動加載或稱脈動沖擊加載，是試驗和實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。實現(xiàn)脈動加載的方式有電磁加載 法、液壓法和傳統(tǒng)的機械方法。電磁加載方法脈動載荷勵磁信號受外界干擾 大，加載力不易控制，且加載力較小；用液壓法實現(xiàn)脈動加載，系統(tǒng)響應(yīng)慢 容易滯后，無法實現(xiàn)高頻加載；傳統(tǒng)的機械加載多采用偏振式或傳動式，缺 點是頻率和加載大小不易調(diào)整，且使用過程中噪音比較大。
脈動沖擊加載在摩擦磨損試驗機中的應(yīng)用，主要是模擬電力線在滑板滑 行時的柔性波動以及機車振動、受電弓抬升力波動等對滑板的柔性沖擊。現(xiàn) 有的摩擦磨損試驗設(shè)備中，有兩種加載方式 一是完全恒定載荷加載，無法 加載脈動沖擊，試驗中只能模擬受電弓抬升力對滑板和導(dǎo)線的影響，而無法 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，用來降低試驗中的接觸振動對銷試樣的沖擊作用， 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地承受來自銷 試樣的沖擊力量，而且彈簧產(chǎn)生的彈性力是無法控制的，無法實現(xiàn)施加不同 規(guī)律(波形)的脈動沖擊載荷。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的任務(wù)在于提供一種載荷脈動加載裝置，以達到加載力量、加載頻率可調(diào)，并減小沖擊噪聲。為完成上述任務(wù)，本發(fā)明的技術(shù)方案是 一種載荷脈動加載裝置，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的方式通過 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)有一套柔性脈動發(fā)生機構(gòu)，該柔性脈動發(fā) 生機構(gòu)的柔性脈動輸出與恒載荷加載裝置的載荷疊加后通過恒載荷加載裝置 的載荷輸出頭施加在傳力桿的對應(yīng)端面上。所述的柔性脈動發(fā)生機構(gòu)由一往復(fù)運動發(fā)生器和一與該往復(fù)運動發(fā)生器 傳動配合的柔性往復(fù)推桿構(gòu)成，推桿的一端與該往復(fù)運動發(fā)生器往復(fù)傳動配 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連接。所述的往復(fù)運動發(fā)生器由固定在加載裝置的本體上的電機及其轉(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)的柔性緩沖機構(gòu)構(gòu)成。 所述的柔性緩沖機構(gòu)由一對推桿方向螺旋對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 處轉(zhuǎn)動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。所述的柔性緩沖機構(gòu)的推桿的尾端通過連接座與拐臂式杠桿的砝碼裝配 鍛連接在一起。本發(fā)明是在現(xiàn)有的機械加載方式的基礎(chǔ)上形成的一種新的脈動沖擊加載 方法。保留了傳統(tǒng)機械式?jīng)_擊加載的簡單、易實現(xiàn)、易控制的特點，同時又 利用柔性加載方式，真實地模擬了弓網(wǎng)系統(tǒng)的接觸方式，以便應(yīng)用具有上述 加載裝置的試驗機解決弓網(wǎng)系統(tǒng)的摩擦磨損問題。其具有以下特點(1)能夠?qū)崿F(xiàn)加載多種形式的脈動載荷。傳統(tǒng)的機械式脈動加載只能提 供簡單的加載力為正弦或者余弦、以及沖擊式的加載方式，本發(fā)明利用連續(xù) 變半徑凸輪在旋轉(zhuǎn)一周時的外形尺寸的變化，作用在與凸輪接觸的壓縮彈簧 上，通過壓縮彈簧提供加載力。通過改變凸輪的外形，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，彈簧壓縮相同的長度時提供的力量也就 越大。(3)能夠方便地控制脈動加載頻率。本發(fā)明利用變頻電機帶動連續(xù)變 半徑凸輪旋轉(zhuǎn)，通過變頻器改變電機轉(zhuǎn)速來實現(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滾動軸承，變滑動摩擦為 滾動摩擦，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為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖1中凸輪與頂桿的裝配關(guān)系圖。
具體實施方式
如圖1、圖2所示，本載荷脈動加載裝置，銷試樣夾具l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的方式通過軸承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)有一套柔性脈動發(fā)生機構(gòu)，該柔性脈動發(fā)生機構(gòu)的柔 性脈動輸出與恒載荷加載裝置的載荷疊加后通過恒載荷加載裝置的載荷輸出 頭施加在傳力桿的對應(yīng)端面上。柔性脈動發(fā)生機構(gòu)由一往復(fù)運動發(fā)生器和一 與該往復(fù)運動發(fā)生器傳動配合的柔性往復(fù)推桿構(gòu)成，推桿的一端與該往復(fù)運 動發(fā)生器往復(fù)傳動配合，推桿的另一端與恒載荷加載裝置的載荷加載端或載 荷輸出頭傳動連接。本實施例中往復(fù)運動發(fā)生器由固定在加載裝置的本體上
的電機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)的柔性緩沖機構(gòu)構(gòu)成。本實施例中柔性緩沖機構(gòu)由一對推桿方向螺旋對 接在一起的子母套管ll、 12、緩沖彈簧9和頂桿10為主構(gòu)成，子套管ll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 一端通過安裝的滾輪13與凸輪8滾壓配合，頂桿10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的拐點處轉(zhuǎn)動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。柔性緩沖機構(gòu)的推桿5的尾 端通過連接座17與拐臂式加載桿的砝碼裝配段連接在一起。
本發(fā)明用砝碼16施加恒定載荷，柔性脈動發(fā)生機構(gòu)通過連接座17與加 載桿15固定在一起，凸輪14旋轉(zhuǎn)壓縮彈簧9產(chǎn)生的載荷經(jīng)過連接座17傳遞 到加載桿15上，通過加載桿傳遞到銷試樣。
權(quán)利要求
1、一種應(yīng)用于摩擦試驗機的載荷加載裝置，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的方式通過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)有一套柔性脈動發(fā)生機構(gòu)，該柔性脈動發(fā)生機構(gòu)的柔性脈動輸出與恒載荷加載裝置的載荷調(diào)制疊加后通過恒載荷加載裝置的載荷輸出頭施加在傳力桿的對應(yīng)端面上。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于摩擦試驗機的載荷加載裝置，其特征在于，所述的柔性脈動發(fā)生機構(gòu)由一脈動源和一與該脈動源傳動配合的柔性推 桿構(gòu)成，推桿的一端與該脈動源傳動配合，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連接。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的應(yīng)用于摩擦試驗機的載荷加載裝置，其特征在 于，所述的脈動源由固定在加載裝置的本體上的電機及其轉(zhuǎn)軸上裝配的凸輪 構(gòu)成。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的應(yīng)用于摩擦試驗機的載荷加載裝置，其特 征在于，所述的柔性推桿由推桿和推桿上串設(shè)的彈性緩沖機構(gòu)構(gòu)成。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的應(yīng)用于摩擦試驗機的載荷加載裝置，其特征在 于，所述的彈性緩沖機構(gòu)由一對推桿方向螺旋對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， 頂桿的另一端通過安裝的滾輪與凸輪滾壓配合。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的應(yīng)用于摩擦試驗機的載荷加載裝置，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 處轉(zhuǎn)動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所述的應(yīng)用于摩擦試驗機的載荷加載裝置，其特征在 于，所述的彈性緩沖機構(gòu)的推桿的尾端通過連接座與"L"型杠桿的砝碼裝配端連接在一起。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種載荷脈動加載裝置，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的方式通過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)有一套柔性脈動發(fā)生機構(gòu)，該柔性脈動發(fā)生機構(gòu)的柔性脈動輸出與恒載荷加載裝置的載荷疊加后通過恒載荷加載裝置的載荷輸出頭施加在傳力桿的對應(yīng)端面上。本發(fā)明沿用了傳統(tǒng)機械式?jīng)_擊加載的簡單、易實現(xiàn)、易控制的特點，同時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G01N3/56GK101329238SQ20071005462
公開日2008年12月24日 申請日期2007年6月20日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月20日
發(fā)明者上官寶, 張永振, 鍵 李, 鵬 李, 高萬振 申請人:河南科技大學(xué)