[实用新型]一种用于研究摩擦振动能量回收效率的试验台

说明书

一种用于研究摩擦振动能量回收效率的试验台，电机模块为：中空支座可移动地固定在机座上，伺服电机安装在中空支座内，制动盘固定在电机输出轴上部；加载模块为：两块支撑板可移动地固定在机座上，液压缸安装在两块支撑板上部的顶板上，液压缸导杆向下伸出直线轴承，该导杆上顺次连接法向力传感器、切向力传感器、以及制动块，制动块的三个侧面上的弹簧钢片上均固定有压电元件，另一侧面上固定有三向加速度传感器。本装置根据实际工况改变制动加载压力、制动盘转速、摩擦半径等，并从实验中采集的电信号来验证压电式摩擦振动能量采集的可行性，探究不同工况对摩擦振动能量回收效率的影响。

技术领域

本实用新型涉及能量采集装置的技术领域，具体涉及一种用于研究摩擦振动能量回收效率的试验装置。

背景技术

随着近现代工业对于不可再生的石化能源的大肆开发和消耗，能源问题逐渐引起全世界的关注。人们意识到虽然自然界中的能源多种多样，但目前大部分能源还未被大规模的开发和利用，如太阳能、风能、振动能等。如何开发利用这些能源成了科研人员研究的重点，经过大量的研究与试验，最终实现了将这些能源转化为电能再加以利用。例如，通过光电转换形式将太阳能转换成电能；通过风力发电机将风力的动能转换成机械能，再将机械能转换成电能；通过回收装置将环境中的振动能装换成电能等。

振动能量回收的应用前景十分广泛，甚至可以覆盖到各个领域。许多蕴含振动的物体，如高速铁路、海事船舶、工厂机械、桥梁建筑等都有一定频率的振动来源。其中，摩擦振动作为一种振动源常见于具有对摩副的机械系统中，如车辆制动器、机械齿轮系统和丝杠系统等，这种振动是摩擦系统在工作过程中产生的一种自激振动，故不需要任何外加的环境振动对摩擦系统进行激励。然而，目前关于利用摩擦振动，并对该振动进行收集的研究较少，特别是针对不同工况下的摩擦振动能量回收效率的研究更是鲜见报道，以至于大量的摩擦振动能难以合理利用起来。

实用新型内容

针对现有上述技术问题，本实用新型的目的是提供一种用于研究摩擦振动能量回收效率的试验台，旨在以验证压电式摩擦振动能量采集的可行性，通过改变摩擦界面因素（制动力、转速、接触刚度、磨损特性、磨屑行为、摩擦热、外部环境）来模拟不同工况，产生不同频率的摩擦振动，再通过对不同工况下振动能的收集，来研究摩擦界面因素对于能量回收效率影响。

本实用新型的目的是这样实现的：一种基于摩擦振动的压电式能量采集装置，由机座、电机模块、以及加载模块组成；机座上开设有多条平行的倒T字形槽口；电机模块结构为：中空支座由左、右侧立板、上顶板、下底板围合而成，伺服电机安装在中空支座的下底板底面上，伺服电机的输出轴从中空支座的上顶板上的孔中伸出，制动盘经螺栓固定在法兰盘上，法兰盘固定在伺服电机的输出轴上，中空支座的下底板经四颗螺栓固定在机座上的两条倒T字形槽口上；

加载模块结构为：顶板经螺栓固定在两块竖向支撑板顶部，两块竖向支撑板的底部经四颗螺栓固定在机座上的另外两条倒T字形槽口（位于中空支座在机座上固定的上述两条T字形槽口以外，参见图1）上，液压缸安装在顶板上，竖板固定在顶板底面上，轴承座固定在竖板上，液压缸导杆从轴承座的内圈中向下穿出，液压缸导杆下部依次安装固定有法向力传感器、切向力传感器以及长方体或正方体形的制动块，制动块的三个侧面上分别经螺栓固定有一个夹具，每个夹具上粘接有一个弹簧钢片，每个弹簧钢片上均安装有一个压电元件，制动块的另一个侧面上固定有三向加速度传感器。

所述两块竖向支撑板上均开有圆形通孔；所述机座的形状为倒U字形。

还具有用作控制液压缸工作的液压控制系统。

所述制动盘与制动块的接触界面附近还设置有声音传感器。

还具有用作采集由压电元件输出的法向、切向和径向这三个方向压电电荷的电源管理电路。

还具有用作采集由压电元件输出的法向、切向和径向这三个方向压电电荷的信号采集仪。