[发明专利]一种双臂微载荷电刷载流摩擦测试方法

说明书

本发明公开一种双臂微载荷电刷载流摩擦试验装置及测试方法，该装置包括两组柔性臂组件，柔性臂组件包括柔性臂、竖直运动平台和电刷束，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，电刷束固定在柔性臂的中点处且其末端与载流盘接触，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、电刷束、滑动变阻器和载流盘间连接形成电流回路。利用该装置及对应的测试方法进行测试，有效地解决了因电刷丝直径小、柔性强、摩擦载荷及摩擦力小而导致的现有试验机无法夹持电刷束的问题，且柔性臂具有放大位移的作用，能够准确测得法向载荷F_n，通过测量电刷束微形变又可准确计算出摩擦力F_f。

技术领域

本发明涉及载流摩擦试验领域，具体涉及一种微小载荷电刷载流摩擦测试方法。

背景技术

电刷与集电环摩擦副用于相对转动部件间的信号和电能传输，广泛应用于风能发电机、摄像头云台、CT机等。电流通过摩擦界面时，由于接触电阻热和电弧烧蚀等因素，接触表面温度不断升高，这一温升现象将引起材料表面的热氧化，使接触表面的摩擦系数、磨损率、塑性流动和粘着性发现显著变化。变化规律和磨损机理因材料、电压和电流而异，需要开展不同电工况下的电刷丝载流摩擦实验。

目前载流摩擦试验装置及测试方法较多，专利CN201710172189.6公开一种滚动载流摩擦磨损试验机，具体是一种由法向加载部件、定轴滚动部件、液体导电部件等构成的载流摩擦试验装置，通过在定轴滚动部件上设置动态扭转传感器来测量摩擦力；专利CN201220060420.5公开一种用于电接触材料载流摩擦磨损试验机，具体是一种由夹装组件、动力组件、测量组件等构成的载流摩擦试验装置，通过气压式加载销卡夹具装卡试件来测量电接触材料的磨损率和摩擦副的载流效率；专利CN201610799220.4公开一种卧式多功能载流摩擦磨损试验机，具体是一种由摩擦环、驱动电机、样品固定板等构成的载流摩擦试验装置，通过L 型支架和弧形安装板固定块状试件，来研究待测样品在载流条件下的摩擦磨损行为。但是，上述实验装置的共同不足之处在于：不能稳定夹持电刷和精确测量微载荷。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种双臂微载荷电刷载流摩擦试验装置及测试方法。能够有效地解决因电刷丝直径小、柔性强、摩擦载荷及摩擦力小造成的现有试验机无法夹持的问题，且柔性臂具有放大位移的作用，能够准确测得法向载荷F_n，通过测量电刷微变形可准确计算出摩擦力F_f。

本发明的技术方案为：一种双臂微载荷电刷载流摩擦试验装置，包括两组柔性臂组件，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。

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。

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略微大于锁紧套内部相应位置的圆锥角，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达到对电刷束夹紧的效果，在开口夹与锁紧套间设有铜垫圈用于与导线连接。

柔性臂的厚度为0.5mm，宽度为10mm，长度为40mm。

柔性臂与电容位移传感器在垂直方向的距离为3-5mm。

柔性臂由PP塑料制成。

开口夹与锁紧套均由铜质材料制成。