[发明专利]高精度摩擦力动态过程测试装置及测试方法无效

专利信息
申请号: 200910023035.6 申请日: 2009-06-24
公开(公告)号: CN101929896A 公开(公告)日: 2010-12-29
发明(设计)人: 秦现生;谭小群;张双权;陈耀东;蒋明桔;沈宏华 申请(专利权)人: 西北工业大学
主分类号: G01L1/00 分类号: G01L1/00;G01L3/00
代理公司: 西北工业大学专利中心 61204 代理人: 慕安荣
地址: 710072 *** 国省代码: 陕西;61
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摘要:
搜索关键词: 高精度 摩擦力 动态 过程 测试 装置 方法
【说明书】:

一、技术领域

本发明涉及机械设计的摩擦力测试领域,具体是一种高精度摩擦力动态过程测试装置及测试方法。

二、背景技术

专利号为200720089567.6的专利申请文件中公开了一种轴系摩擦力矩测试仪。如图9所示,该测试仪包括伺服电机6、同步齿形带21、光电编码器22、支撑主轴23、台面2、卡盘24、立柱导轨26、扭矩传感器10以及被测轴系25组成。该仪器可以实现对轴系摩擦力矩测试,但被测对象的摩擦力矩很小时,无法对摩擦力矩静态变化过程进行测量;同时该仪器的测试对象有一定的局限性,只能针对轴系进行测试。

在专利号为02226928.2的实用新型专利中公开了一种微摩擦力测试装置,其摩擦力测试精度为0.5Nm,测试精度难以满足高精度摩擦力测试要求。

经对现有技术文献的检索分析发现目前摩擦力测试装置,测试对象范围小;测试过程主要是测试动摩擦力变化,未能精确测试摩擦力由静态到动态的整个变化过程;同时也难以测试被测对象各指定点的静动摩擦力以及摩擦力的测试精度相对较低。随着摩擦力测试对象的多元化,测试过程的完整性要求以及测试精度成倍提高等要求,目前的各种摩擦力测试装置或仪器已无法满足测试要求。

三、发明内容

为克服现有技术中存在的无法测试摩擦力静态变化过程、难以测试被测对象各指定点的静动摩擦力以及摩擦力测试精度相对较低等不足,本发明提出了一种高精度摩擦力动态过程测试装置及测试方法。

本发明是用于高精度摩擦力动态过程测试装置,包括台架、动力部件、被测件工装部件和控制系统。台架的台面中部固定有定位条,动力部件和被测件工装部件分布位于定位条的两侧。控制系统包括工业控制机计算机、多轴运动控制器和伺服驱动器,均通过数据线与扭矩传感器连接。

本发明的台架包括支架、台面和定位条。定位条沿台面的宽度方向固定在台面上表面中部;在台面的上表面有一对T形槽,该T形槽位于定位条一侧,并与定位条垂直。

动力部件包括动力部件支座、伺服电机及电机支撑座、电机联轴器、扭杆弹簧、传感器联轴器、扭矩传感器及其支座。动力部件支座固定在位于台面上的定位条的一侧,电机支撑座固定在动力部件支座一端上表面。

伺服电机和电机联轴器分别位于电机支撑座的垂直支板两侧,并且电机联轴器的一端通过电机支撑座上的连接孔与伺服电机的输出轴连接。扭杆弹簧两端的轴杆分别与电机联轴器和膜片式传感器联轴器相连接;传感器支座固定在动力部件支座另一端上表面;扭矩传感器固定传感器支座上方,传感器联轴器与扭矩传感器输入端连接,扭矩传感器输出端接花键轴轴器。扭杆弹簧弹性变形与扭矩大小为线性关系,精度不小于0.1%。

被测件工装部件包括连接轴、被测件、固定架和被测件支座。被测件支座位于定位条的另一侧,被固定在固定架上。连接轴的两端分别与被测件和花键轴联轴器连接。被测件固定架固定在被测件支座的上表面。

高精度摩擦力动态过程测试装置的控制系统包括工控机、多轴运动控制器和伺服驱动器。其中多轴运动控制器包括运动控制卡和接线板,运动控制卡与工控机相连;扭矩传感器的信号输出电缆与多轴运动控制器接线板数据采集口相连。

本发明还提出了一种高精度摩擦力动态过程的测试方法,其测试过程包括:

步骤一:标定传感器精度。

步骤二:被测件工装装配。将被测件工装部件安装在台架上,调整各部分配合精度,并与动力部件连接固定。

步骤三:被测件初始位置调整。

步骤四:被测件摩擦力测试。测试过程为周期性,即伺服电机6转动n′后停止5秒为一个测试周期;其中n′是伺服电机6在整个测试过程中电机转动圈数n与采样周期的比值。测试过程中伺服电机6按所确定的电机转动圈数n转动;电机转动圈数n根据所测对象确定。测试中,通过多轴运动控制器采集扭矩传感器测试数据。

当测试丝杠副时,电机转动圈数n根据丝杠的头数确定,即依据所测试丝杠的长度以及丝杠螺距,通过公式n=s/p确定;式中,s为丝杠长度,p为丝杠螺距。根据测试要求电机转速可调,并且测试精度越高,电机的转速越低。根据测试要求确定采样点和采样周期;采样周期根据所要求的采样精度确定。

当测试齿轮副时,电机转动圈数n根据齿轮副角位移确定,即依据所测试齿轮副角位移θ以及减速比i,通过公式n=θ·i/360确定。根据测试要求电机转速可调,并且测试精度越高,电机的转速越低。根据测试要求确定采样点和采样周期;采样周期根据所要求的采样精度确定。

步骤五:打印试验数据和试验曲线。

本发明的特点在于:

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