[发明专利]一种基于双自由度柔性铰链的变工况往复摩擦磨损试验机

说明书

一种基于双自由度柔性铰链的变工况往复摩擦磨损试验机，涉及试验机领域。包括工作台、支架、支撑架、上试件、下试件、双自由度柔性铰链、加载缸、应变片Ⅰ、应变片Ⅱ、力传感器、液压加载及控制系统、控制器及往复运动组件。上试件由往复运动组件驱动，并通过加载缸施加正压力，使试件间产生摩擦，摩擦迫使双自由度柔性铰链形变，变形通过应变片Ⅰ和应变片Ⅱ转变为电信号，进而由控制器算得摩擦力大小；正压力大小、试件间摩擦副两端液体压力差均通过液压加载及控制系统、控制器、力传感器实现实时感知与控制。本发明可实现摩擦载荷、摩擦副端面液体压力差及摩擦速度的动态调整，及上述变工况条件下摩擦力的实时动态测量，并且其稳定性较好。

技术领域

本发明涉及一种摩擦试验机，具体涉及一种基于双自由度柔性铰链的变工况往复摩擦磨损试验机。

背景技术

往复式摩擦磨损试验机是一种可用来测试金属或者非金属材料移动副的摩擦学性能的试验设备，摩擦学领域将摩擦试验机的研制与摩擦学理论研究视为同等重要地位，因此研制高性能摩擦磨损试验机意义重大。

目前常见摩擦磨损试验机多为旋转摩擦磨损试验机，往复式摩擦磨损试验机较少，且已有往复式摩擦磨损试验机主要存在以下问题：

首先，已有往复式摩擦磨损试验机的摩擦载荷加载多为丝杠加载，加载响应速度慢，且多为恒定加载，部分先进试验机也只能实现等步长加载，并不能实现响应快速的动态变负载加载。

其次，已有往复摩擦磨损试验机的往复运动，多为曲柄连杆机构实现，往复速度调节困难，且曲柄连杆机构振动冲击严重，调节往复行程需要调节停机调节曲柄半径；部分试验机采用丝杠传动，动态响应速度更低。可见，现有往复摩擦磨损试验机的往复运行速度调节不变，且速度调节响应速度较低，并不能实现快速响应的变速度或变行程往复运动。

再次，已有往复摩擦磨损试验机的摩擦副浸入环境多为干摩擦，部分试验机加入了润滑通道，可实现介质润滑条件下的摩擦磨损试验，但现有摩擦磨损试验机，很少具备模拟摩擦副两端液体压力差及压力差实时变动工况下的摩擦磨损试验，可见现有摩擦磨损试验机，也不能实现摩擦副两端液体压力差快速变化响应的摩擦磨损试验。

此外，现有往复摩擦磨损试验机多采用悬臂梁支撑及砝码重力加载的结构为主，悬臂梁结构导致整个试验机在往复运动的冲击下振动严重，加之采用砝码重力加载，整个试验机系统的稳定性较差，导致摩擦副正压力波动，进而影响摩擦力测量精度。

综上，传统往复摩擦磨损试验机，难以实现快速响应的变载荷、变速度、变摩擦副端面压力的动态变工况摩擦磨损试验，且悬臂梁支撑及砝码重力加载导致整机振动、稳定性差，且测量精度受影响。

为了解决上述问题，本发明提出一种基于双自由度柔性铰链的变工况往复摩擦磨损试验机，可实现摩擦载荷、摩擦副端面液体压力差及摩擦速度动态调整，以及上述变工况条件下往复摩擦力的实时动态测量，并且试验机整体在往复运动条件下稳定性较好、精度较高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种基于双自由度柔性铰链的变工况往复摩擦磨损试验机，解决传统往复摩擦磨损试验机，难以实现变载荷、变速度、变摩擦副端面压力的快速响应的动态变工况摩擦磨损试验，以及悬臂梁支撑及砝码重力加载导致整机振动和稳定性差的技术难题。本发明所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现。

一种基于双自由度柔性铰链的变工况往复摩擦磨损试验机，包括工作台、安装于工作台四周的支脚、固定于工作台上平面的支架和往复运动组件、上试件、下试件、双自由度柔性铰链、加载缸、应变片Ⅰ、应变片Ⅱ、力传感器、液压加载及控制系统、控制器、以及固定于工作台上平面的定滑轮和速度传感器。往复运动组件通过两个直线轴承安装于工作台的上平面，双自由度柔性铰链通过支架安装在工作台上，其特征在于：