一种用于研究滑动支撑摩擦行为的实验装置

摘要

本发明公开了一种用于研究滑动支撑摩擦行为的实验装置，包括有安装在基座平台上的伺服液压驱动系统，伺服液压系统设于装置的尾部，其前端与拉力检测组件连接，拉力检测组件通过连接法兰与滑动支撑组件连接，滑动支撑组件包括有滑动支撑法兰部件，滑动支撑法兰部件上安装有加热及温度控制装置，滑动支撑法兰部件通过其上端面安装的滑动支撑预紧螺栓与位移测量组件连接，滑动支撑组件的一侧安装有限位反馈组件，基座平台上还架设有用于测量滑动支撑法兰部件上滑动支撑预紧螺栓预紧力的螺栓预紧力测量装置。本发明结构紧凑，测量精度很高，易于操作，可以进行常温以及通过系统的加热装置进行加热至250℃高温下研究滑动支撑的摩擦行为。

说明书

技术领域：

本发明涉及滑动支撑动摩擦行为研究技术领域，主要涉及一种用于研究滑动支撑摩擦行为的实验装置。

背景技术：

聚变装置内部磁体线圈在核热和焦耳热的作用下会产生膨胀从而产生位移，并且支撑法兰板的温度可能达到250℃，因此设计了一套滑动支撑用于调节线圈的热膨胀。对于研究滑动支撑的滑动摩擦行为，目前市面上没有现成的能用于实验研究的装置。

发明内容：

本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种用于研究滑动支撑摩擦行为的实验装置，其结构紧凑，能够用于测量常温至250℃滑动支撑的滑动摩擦力大小，摩擦系数以及研究滑动支撑摩擦磨损行为的装置。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种用于研究滑动支撑摩擦行为的实验装置，其特征在于：包括有安装在基座平台上的伺服液压驱动系统、拉力检测组件、滑动支撑组件、加热及温度控制装置、位移测量组件、限位反馈组件、螺栓预紧力测量装置；所述伺服液压系统设于装置的尾部，其前端与拉力检测组件连接，所述拉力检测组件通过连接法兰与滑动支撑组件连接，所述滑动支撑组件包括有滑动支撑法兰部件，所述滑动支撑法兰部件上安装有加热及温度控制装置，所述滑动支撑法兰部件通过其上端面安装的滑动支撑预紧螺栓与位移测量组件连接，所述滑动支撑组件的一侧安装有限位反馈组件，所述基座平台上还架设有用于测量滑动支撑法兰部件上滑动支撑预紧螺栓预紧力的螺栓预紧力测量装置。

所述的基座平台上设计有两个安装平面，安装平面上设有用于固定滑动支撑组件的滑动支撑定位槽，用于固定伺服液压驱动系统的安装定位槽以及位移测量组件的定位安装孔。

所述的伺服液压系统包括有伺服液压油缸和伺服电机，所述伺服电机设于伺服液压油缸尾部，且与伺服液压油缸内部的多路换向阀相连，所述伺服液压油缸通过固定支撑固定在基座平台上，且伺服液压油缸的活塞杆伸出端设有一连接孔，该连接孔用于连接拉力检测装置。

所述的拉力检测组件包括有连接卡块，所述连接卡块通过销轴与伺服液压油缸的活塞杆伸出端的连接孔连接，所述连接卡块通过双头螺柱连接有拉力传感器，所述拉力传感器的另一端通过双头螺栓连接有连接法兰。

所述的连接法兰上与滑动支撑法兰部件连接处的上下面上分别设计有一个 5mm的台阶。

所述的滑动支撑组件包括有固定安装在基座平台上的滑动支撑座，所述滑动支撑座上安装有滑动支撑法兰部件，所述滑动支撑法兰部件一端用于连接拉力检测装置的连接法兰。

所述的限位反馈组件包括有限位块，所述限位块安装在滑动支撑法兰部件的一侧，所述限位块的两侧设有限位开关，所述限位开关通过支撑架架设安装在基座平台上。

所述的加热及温度控制装置包括有设于滑动支撑法兰部件内的加热棒和温度传感器，所述温度传感器及加热棒均与温度反馈控制系统相连。

所述的位移测量组件包括有位移传感器支撑座，所述位移传感器支撑座上架设有双层位移传感器，且双层位移传感器之间设置有一垫平隔板，所述双层位移传感器通过两个连接杆分别与滑动支撑法兰部件以及其上的滑动支撑预紧螺栓相连，通过两个位移传感器分别测量滑动支撑法兰部件及滑动支撑预紧螺栓相连的位移数据。

所述的螺栓预紧力测量装置设置在基座平台上端面的一侧，其包括有安装在基座平台上的测量固定座，所述测量固定座的上端面中部安装有预紧螺栓，所述预紧螺栓外的测量固定座上表面安装有用于测量预紧螺栓预紧力的环形力传感器，所述环形传感器通过垫片和蝶形热片组件压装在预紧螺栓上，所述预紧螺栓的底端设有用于测量蝶形热片组件压缩量的位移传感器，所述位移传感器通过位移传感器固定支撑安装在测量固定座的内部。

本发明的优点是：

本发明结构紧凑，测量精度很高，易于操作，可以进行常温以及通过系统的加热装置进行加热至250℃高温下研究滑动支撑的摩擦行为，包括滑动支撑的摩擦力大小，摩擦系数，及滑动支撑的磨损行为；同时对与滑动支撑连接部分进行稍微的改动就可以开展对其他产品的摩擦行为检测。

附图说明：

图1为本发明装置的整机结构示意轴测图。

图2为本发明装置的整机机构主视图。

图3为图1中的局部结构放大结构示意图。

图4为加热及温度控制装置结构示意图。

图5为螺栓预紧力测量装置的结构示意图。

图6为图5的剖视图。

具体实施方式：

参见附图。

为了充分的说明本发明的技术手段、设计特征以及达到的目的，下面给出具体图示，进一步的阐述本发明。

如图1所示，一种用于研究滑动支撑摩擦行为的实验装置，包括有安装在基座平台9上的伺服液压驱动系统、拉力检测组件、滑动支撑组件、加热及温度控制装置、位移测量组件、限位反馈组件、螺栓预紧力测量装置8；所述伺服液压系统设于装置的尾部，其前端与拉力检测组件连接，所述拉力检测组件通过连接法兰14与滑动支撑组件连接，所述滑动支撑组件包括有滑动支撑法兰部件5，所述滑动支撑法兰部件5上安装有加热及温度控制装置，所述滑动支撑法兰部件 5通过其上端面安装的滑动支撑预紧螺栓27与位移测量组件连接，所述滑动支撑组件的一侧安装有限位反馈组件，所述基座平台上还架设有用于测量滑动支撑法兰部件上滑动支撑预紧螺栓预紧力的螺栓预紧力测量装置。

所述的伺服液压系统包括一伺服液压油缸1，伺服电机10，伺服电机设于伺服液压油缸尾部与伺服液压油缸内部的阀相连，伺服油缸通过M12螺栓安装与伺服液压油缸固定支撑2上，伺服液压油缸固定支撑2通过M16螺栓以及键安装与基座平台9上，系统的拉力或者推力由伺服液压油缸固定支撑2来承受。基座平台9设计有两个安装平面，安装平面上设计有滑动支撑安装座26的定位槽，伺服液压油缸固定支撑2的安装定位槽，以及位移传感器支撑座19定位安装孔，从而保证各部件安装在一条直线上，保持所述的各个部件等高和同心。

所述的伺服液压油缸的活塞杆11伸出端前部设计有一通孔，该通孔通过销轴12连接拉力检测装置的连接卡块3，拉力检测装置的连接法兰14连接滑动支撑法兰部件5，滑动支撑尾部设有位移测量组件，拉力检测组件包括连接卡块3、连接法兰14、双头螺柱13及拉力传感器4，连接法兰14通过两个销钉15与滑动支撑法兰部件5连接，所述连接法兰通过双头螺柱13与拉力传感器4连接，所述拉力传感器4通过双头螺杆13与连接卡块3相连，连接卡块3与伺服液压油缸1相连。为了减小在高温环境下滑动支撑法兰部件5与连接法兰14的热传导面积，连接法兰14与滑动支撑法兰部件5接触处上下面设计有一个5mm的台阶，避免在温度较高下实验时其他部件温度过高。

所述的滑动支撑组件包括有固定安装在基座平台上的滑动支撑座，所述滑动支撑座上安装有滑动支撑法兰部件，所述滑动支撑法兰部件一端用于连接拉力检测装置的连接法兰。

所述的位移测量组件包括有双层位移传感器17，双层位移传感17器之间设置有一垫平隔板18，双层位移传感器设于位移传感器支撑座19上。两个位移传感器17通过两个连接杆7和20分别于滑动支撑法兰部件5及滑动支撑预紧螺栓相连。两个位移传感器17可分别测量滑动支撑法兰部件5及滑动支撑预紧螺栓相连的位移数据。

所述的限位反馈组件包括一安装与滑动支撑法兰部件5上的限位块6、两个方向的限位开关21及反馈控制信号系统，限位开关21安装固定在限位开关支撑架22上。当限位块6与限位开关21的距离达到设定值时系统停止运行或反向运行。

所述的加热及温度控制装置包含两个设于滑动支撑法兰部件5内的加热棒 25，两个设置在法兰板内的温度传感器23、24及温度反馈控制采集系统，温度传感器24及加热棒25均与温度反馈控制系统相连。

所述的螺栓预紧力测量装置8包含测量固定座30，环形力传感器29，位移传感器33，位移传感器固定支撑34及数显表；环形力传感器29通过M10螺栓安装在测量固定座30上表面，用于测量预紧螺栓27的预紧力；位移传感器33 安装与位移传感器固定支撑34上，固定支撑34通过M10螺栓安装在测量固定座 30内部，位移传感器33用于测量滑动支撑碟形垫片部件32的压缩量。

其原理是：伺服液压驱动系统驱动伺服液压油缸1做直线运动，伺服液压油缸1通过连接卡块3以及销子连接拉力传感器然后通过连接法兰14与滑动支撑法兰部件5连接，拉或者是推滑动支撑法兰部件做滑动摩擦。拉力传感器可以检测出滑动支撑摩擦力的大小。滑动支撑尾部连接位移传感器，可以控制滑动支撑法兰部件的滑动摩擦距离与实验要求值一致。滑动支撑的安装是通过预紧螺栓 27以及碟形垫片32安装的，预紧螺栓的预紧力大小通过力矩扳手加载。具体力矩的大小可以采用图5中的预紧力测量装置标定。预紧力测量装置标定通过装置中的环形力传感器29测量。而且装置底部的位移传感器可以测量碟形垫片32 的挠度。同时，在滑动支撑法兰部件5中设计有加热棒，通过加热装置及温度控制系统，可以实现实验要求的250°下的滑动摩擦实验。