[发明专利]圆盘式摩擦自激振动实验台

说明书

本发明公开了一种圆盘式摩擦自激振动实验台，该试验台包括底座部分、支撑部分、驱动部分和激发部分；底座部分包括底板和调整脚；支撑部分包括支撑架、铝型材桁架和阶梯轴；调整脚、支撑架和铝型材桁架均安装在底板上，通过调节各调整脚的高度，底板保持水平状态；驱动部分包括伺服驱动器、伺服电机和减速器；减速器输出轴和阶梯轴下端通过联轴器联接；伺服电机和伺服驱动器通过动力线和编码器信号线连接；激发部分包括圆盘、质量块、弹性板和光滑导杆；阶梯轴的大端焊接在圆盘底面中心处，并通过轴承安装到支撑架上；质量块放置于圆盘上，在质量块一侧将弹性板固定在铝型材桁架上，并通过弹簧将弹性板下端和质量块侧面连接起来，在质量块另一侧将光滑导杆通过L型件固定在铝型材桁架上，使光滑导杆依次穿过L型件、质量块、弹簧和弹性板。

技术领域

本发明涉及到一种自激振动的激发装置，具体涉及一种基于圆盘旋转来产生摩擦自激振动的激发装置——圆盘式摩擦自激振动实验台。

背景技术

摩擦引起的振动现象广泛存在于工程领域和日常生活中，并且以多种方式影响着机械系统的性能。摩擦不仅会引起机械部件的表面磨损和疲劳破坏，还会产生自激振动和相应的噪声，而摩擦引起的振动问题通常会加剧两接触机械零部件的磨损，从而降低被加工件的精度和质量，造成零部件的提前报废，还会降低控制系统的精度，对生产、生活环境造成负面影响。摩擦和振动在低速时相互作用更为明显，表现出强烈的非线性，对系统动力学影响很严重，会极大地降低系统的性能。因而，对摩擦建模以及摩擦引起的振动现象的研究变得越来越重要。虽然考虑摩擦的机械系统的动力学研究已经有很长的历史，但是截止目前为止，摩擦自激振动等非光滑动力学机理还未被深入研究，关于摩擦自激振动的理论研究缺乏系统性，没有得出一定的具有系统性的规律。

在轨道车辆动力学领域，轮轨系统是一种典型的有摩擦存在的动力系统。当带锥度的轮对沿着直线轨道滚动时，会表现出边横移边摇头的蛇行运动特征，轮轨之间的这种特殊运动属于摩擦自激振动。摩擦自激振动会加剧轮轨摩擦表面的磨损，在轨道上形成波形面、裂纹和使车轮多边化，导致车辆失稳，促使轮缘打击钢轨，产生轮轨啸叫噪声，损害车辆，破坏线路，甚至可能造成行车事故。并且随着运营时间的增加，铁路钢轨会在其轨顶面的某些部位沿纵向出现具有一定规律性和周期性的类似波浪形状的磨耗，这种现象称为钢轨波浪形磨耗，简称波磨。钢轨波磨是导致钢轨损坏、轮轨振动和噪声的主要原因之一。因此高速列车的减振和降噪问题都与摩擦自激振动息息相关。所以，对摩擦自激振动进行系统研究具有重要的理论意义和实际意义。

现有的摩擦自激振动实验装置大多如图1和图2所示，其中，如图1所示为传动带式摩擦自激振动实验装置，由滑动块、拉伸弹簧、传动带、主动带轮和从动带轮等组成，它是一种用于解释自激振动现象的理论模型，由于带传动的不平稳性，致使该模型无法具有实用价值；如图2所示为工作台式摩擦自激振动实验装置，由滑动块、拉伸弹簧、工作台、滚动体和机床床身等组成，曾较长时间被用于机床滑动部件非稳定运动现象研究，但由于工作台的直线移动行程极为有限，并且其移动速度在运动的起始和终止时段都无法确保为常数，致使人们无法长时间持续对自激振动现象进行分析与研究。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于针对现有技术中带传动不平稳性和工作台运动行程极为有限及其移动速度不恒定的缺陷，提供一种当伺服电机驱动圆盘恒速旋转时，质量块能够产生恒定的摩擦自激振动的基于圆盘旋转来产生摩擦自激振动的激发装置——圆盘式摩擦自激振动实验台。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

提供一种圆盘式摩擦自激振动实验台，该试验台包括底座部分、支撑部分、驱动部分和激发部分；

底座部分包括底板和调整脚；

支撑部分包括支撑架、铝型材桁架和阶梯轴；调整脚、支撑架和铝型材桁架均安装在底板上，通过调节各调整脚的高度，底板保持水平状态；