[发明专利]一种双臂微载荷电刷载流摩擦测试方法有效
申请号: | 201910971184.9 | 申请日: | 2019-10-14 |
公开(公告)号: | CN110702601B | 公开(公告)日: | 2021-12-03 |
发明(设计)人: | 左雪;杜梦递;周元凯;樊玉杰 | 申请(专利权)人: | 江苏科技大学 |
主分类号: | G01N19/02 | 分类号: | G01N19/02 |
代理公司: | 南京正联知识产权代理有限公司 32243 | 代理人: | 杭行 |
地址: | 212003*** | 国省代码: | 江苏;32 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 双臂 载荷 电刷 摩擦 测试 方法 | ||
1.一种双臂微载荷电刷载流摩擦测试方法,其主要利用双臂微载荷电刷载流摩擦试验装置完成测试过程,该装置包括两组柔性臂组件,每组柔性臂组件包括柔性臂、竖直运动平台和电刷束,柔性臂与竖直运动平台的一端通过刚性支撑连接,在竖直运动平台上与柔性臂的自由端相对的位置设有电容位移传感器,电刷束通过夹持装置固定在柔性臂的中点处,电刷束的末端与载流盘接触,电刷束上设有反射片,在载流盘的切线方向上与反射片相对应的位置设有激光位移传感器;恒流源、两组电刷束、滑动变阻器和载流盘间连接形成电流回路;
其特征在于,
所述夹持装置包括开口夹和锁紧套,锁紧套与柔性臂间以锁紧螺母锁紧,在开口夹的内侧端部设有十字槽口用于夹装电刷束,开口夹内侧端的圆锥角大于锁紧套内部相应位置的圆锥角,开口夹与锁紧套匹配螺纹相接;
测试过程具体包括如下步骤:
第一步:将电刷束从开口夹末端的十字槽口穿入,将锁紧套从柔性臂底部穿过柔性臂上相应位置的连接孔后在柔性臂上方以锁紧螺母锁紧,将开口夹旋入锁紧套以夹紧电刷束,使电刷束末端与载流盘接触;
第二步:对竖直运动平台施加一定的载荷,使柔性臂发生形变,电刷束与转动的载流盘接触,也发生形变;
第三步:利用激光位移传感器测量电刷束在贴反射片位置处的位移w1;
第四步:利用电容位移传感器测量柔性臂自由端的位移w2;
第五步:根据激光位移传感器的测量结果,结合具体公式推算出电刷束所受的摩擦力,具体过程如下:
将电刷束看做悬臂梁,受力点在梁的自由端,则可得电刷束任意横截面的弯矩为:M(x)=-Ff(L-x);
挠曲线近似微分方程为:EIw(x)”=M(x)=-Ff(L-x)
积分,得:
代入边界条件:w(0)=0
求得积分常数:C1=0,C2=0
因此,
电刷束在x处的挠度:
将w(L)=w1,x=L代入上式,得
式中,x为夹持装置底部到电刷束上任意一点的距离;
M(x)为电刷束在x处所受弯矩;
EI为电刷束的抗弯刚度;
Ff为电刷束所受的摩擦力;
w(x)为电刷束在x处的挠度;
L为夹持装置底部到电刷束下端的垂直距离;
第六步:同理,根据电容位移传感器的测量结果,结合具体公式推算出柔性臂所受的法向载荷,具体过程如下:
由上述可知:电刷束在x处的挠度:
将代入上式,得
式中,x′为柔性臂的左端点到柔性臂上任意一点的距离;
EI′为柔性臂的抗弯刚度;
L′为柔性臂的长度;
Fn为柔性臂所受的法向载荷;
第七步:根据以上计算结果,得电刷束的摩擦系数
2.如权利要求1所述的一种双臂微载荷电刷载流摩擦试验测试方法,其特征在于,在开口夹内侧端的外表面上设有外螺纹,在锁紧套内部与外螺纹对应的位置设有内螺纹,开口夹与锁紧套通过外螺纹和内螺纹的配合螺接完成固定、且旋合时开口夹内侧端部的十字槽口口径减小以夹紧电刷束,在开口夹与锁紧套间设有铜垫圈。
3.如权利要求1所述的一种双臂微载荷电刷载流摩擦试验测试方法,其特征在于,柔性臂垂直投射到载流盘上投影的轴线穿过载流盘的圆心。
4.如权利要求1所述的一种双臂微载荷电刷载流摩擦试验测试方法,其特征在于,柔性臂的厚度为0.5mm,宽度为10mm,长度为40mm。
5.如权利要求1所述的一种双臂微载荷电刷载流摩擦试验测试方法,其特征在于,柔性臂与电容位移传感器在垂直方向的距离为3-5mm。
6.如权利要求1所述的一种双臂微载荷电刷载流摩擦试验测试方法,其特征在于,柔性臂由PP塑料制成。
7.如权利要求1所述的一种双臂微载荷电刷载流摩擦试验测试方法,其特征在于,开口夹与锁紧套均由铜质材料制成。
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