专利名称：应用于摩擦试验机的载荷加载装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种应用于摩擦试验机的载荷加载装置，属于机械技术领域。
背景技术：
脉动加载或称脉动冲击加载，是试验和实际工程中一种常用的加载形式， 是研究材料在冲击条件下性能的重要手段。实现脉动加载的方式有电磁加载 法、液压法和传统的机械方法。电磁加载方法脉动载荷励磁信号受外界干扰 大，加载力不易控制，且加载力较小；用液压法实现脉动加载，系统响应慢 容易滞后，无法实现高频加载；传统的机械加载多采用偏振式或传动式，缺 点是频率和加载大小不易调整，且使用过程中噪音比较大。
脉动冲击加载在摩擦磨损试验机中的应用，主要是模拟电力线在滑板滑 行时的柔性波动以及机车振动、受电弓抬升力波动等对滑板的柔性冲击。现 有的摩擦磨损试验设备中，有两种加载方式 一是完全恒定载荷加载，无法 加载脉动冲击，试验中只能模拟受电弓抬升力对滑板和导线的影响，而无法 考察各种冲击载荷的影响；另一种加载方式是在恒定载荷加载的基础上，在 销试样夹具上增加弹簧，用来降低试验中的接触振动对销试样的冲击作用， 模拟导线的柔性接触，但是弹簧所产生的弹性力完全源于被动地承受来自销 试样的冲击力量，而且弹簧产生的弹性力是无法控制的，无法实现施加不同 规律(波形)的脉动冲击载荷。
发明内容
为了解决上述现有技术的不足，本发明的任务在于提供一种载荷脉动加载装置，以达到加载力量、加载频率可调，并减小冲击噪声。为完成上述任务，本发明的技术方案是 一种载荷脉动加载装置，销试 样夹具固定在传力杆的一端，传力杆的杆体以轴线方向直线移动的方式通过 轴承装配在加载装置的本体上，传力杆另一端的加载装置的本体上设置有一 套恒载荷加载装置，恒载荷加载装置的载荷输出头加载恒压力在该端头的端 面上，在恒载荷加载装置上还加设有一套柔性脉动发生机构，该柔性脉动发 生机构的柔性脉动输出与恒载荷加载装置的载荷叠加后通过恒载荷加载装置 的载荷输出头施加在传力杆的对应端面上。所述的柔性脉动发生机构由一往复运动发生器和一与该往复运动发生器 传动配合的柔性往复推杆构成，推杆的一端与该往复运动发生器往复传动配 合，推杆的另一端与恒载荷加载装置的载荷加载端或载荷输出头传动连接。所述的往复运动发生器由固定在加载装置的本体上的电机及其转轴上装 配的凸轮构成。所述的柔性往复推杆由推杆和推杆上串设的柔性缓冲机构构成。 所述的柔性缓冲机构由一对推杆方向螺旋对接在一起的子母套管、缓冲 弹簧和顶杆为主构成，子套管的尾端与推杆固定在一起，缓冲弹簧插装在子 套管尾段内，顶杆的一端滑动插装在子套管的首段内并与缓冲弹簧顶压配合， 顶杆的另一端通过安装的滚轮与凸轮滚压配合，顶杆与母套管的端口位置止 脱配合。所述的恒载荷加载装置由一拐臂式杠杆和砝码构成，拐臂式杠杆的拐点 处转动装配在加载装置的本体上，拐臂式杠杆的一端头作为载荷输出头，另 一端装配有加载砝码。所述的柔性缓冲机构的推杆的尾端通过连接座与拐臂式杠杆的砝码装配 锻连接在一起。本发明是在现有的机械加载方式的基础上形成的一种新的脉动冲击加载 方法。保留了传统机械式冲击加载的简单、易实现、易控制的特点，同时又 利用柔性加载方式，真实地模拟了弓网系统的接触方式，以便应用具有上述 加载装置的试验机解决弓网系统的摩擦磨损问题。其具有以下特点(1)能够实现加载多种形式的脉动载荷。传统的机械式脉动加载只能提 供简单的加载力为正弦或者余弦、以及冲击式的加载方式，本发明利用连续 变半径凸轮在旋转一周时的外形尺寸的变化，作用在与凸轮接触的压縮弹簧 上，通过压縮弹簧提供加载力。通过改变凸轮的外形，就可以获得多种形式 的加载载荷。(2)能够获得不同的加载载荷。通过更换不同弹性系数的弹簧， 获得不同的加载力，弹性系数越大，弹簧压縮相同的长度时提供的力量也就 越大。(3)能够方便地控制脉动加载频率。本发明利用变频电机带动连续变 半径凸轮旋转，通过变频器改变电机转速来实现不同的加载频率。(4)降低 了加载噪音。在凸轮与压縮弹簧的接触处增加一个滚动轴承，变滑动摩擦为 滚动摩擦，不仅减小了接触处的摩擦能量损失和摩擦热的产生，更大大降低 了摩擦噪音。
图1为本发明的结构示意图；图2为图1中凸轮与顶杆的装配关系图。
具体实施方式
如图1、图2所示，本载荷脉动加载装置，销试样夹具l固定在传力杆2的一端，传力杆2的杆体以轴线方向直线移动的方式通过轴承3装配在加载 装置的本体上，传力杆2另一端的加载装置的本体上设置有一套恒载荷加载
装置，恒载荷加载装置的载荷输出头4加载恒压力在该端头的端面上，在恒
载荷加载装置上还加设有一套柔性脉动发生机构，该柔性脉动发生机构的柔 性脉动输出与恒载荷加载装置的载荷叠加后通过恒载荷加载装置的载荷输出 头施加在传力杆的对应端面上。柔性脉动发生机构由一往复运动发生器和一 与该往复运动发生器传动配合的柔性往复推杆构成，推杆的一端与该往复运 动发生器往复传动配合，推杆的另一端与恒载荷加载装置的载荷加载端或载 荷输出头传动连接。本实施例中往复运动发生器由固定在加载装置的本体上
的电机6及其转轴7上装配的凸轮8构成。柔性往复推杆由推杆5和推杆上 串设的柔性缓冲机构构成。本实施例中柔性缓冲机构由一对推杆方向螺旋对 接在一起的子母套管ll、 12、缓冲弹簧9和顶杆10为主构成，子套管ll的 尾端与推杆5固定在一起，缓冲弹簧9插装在子套管ll尾段内，顶杆10的 一端滑动插装在子套管11的首段内并与缓冲弹簧9顶压配合，顶杆10的另 一端通过安装的滚轮13与凸轮8滚压配合，顶杆10与母套管12的端口位置 止脱配合。恒载荷加载装置由一拐臂式加载杆15和砝码16构成，拐臂式加 载杆15的拐点处转动装配在加载装置的本体上，拐臂式加载杆15的一端头 作为载荷输出头4，另一端装配有加载砝码16。柔性缓冲机构的推杆5的尾 端通过连接座17与拐臂式加载杆的砝码装配段连接在一起。
本发明用砝码16施加恒定载荷，柔性脉动发生机构通过连接座17与加 载杆15固定在一起，凸轮14旋转压縮弹簧9产生的载荷经过连接座17传递 到加载杆15上，通过加载杆传递到销试样。
权利要求
1、一种应用于摩擦试验机的载荷加载装置，销试样夹具固定在传力杆的一端，传力杆的杆体以轴线方向直线移动的方式通过轴承装配在加载装置的本体上，传力杆另一端的加载装置的本体上设置有一套恒载荷加载装置，恒载荷加载装置的载荷输出头加载恒压力在该端头的端面上，其特征在于，在恒载荷加载装置上还加设有一套柔性脉动发生机构，该柔性脉动发生机构的柔性脉动输出与恒载荷加载装置的载荷调制叠加后通过恒载荷加载装置的载荷输出头施加在传力杆的对应端面上。
2、 根据权利要求1所述的应用于摩擦试验机的载荷加载装置，其特征在于，所述的柔性脉动发生机构由一脉动源和一与该脉动源传动配合的柔性推 杆构成，推杆的一端与该脉动源传动配合，推杆的另一端与恒载荷加载装置 的载荷加载端或载荷输出头传动连接。
3、 根据权利要求2所述的应用于摩擦试验机的载荷加载装置，其特征在 于，所述的脉动源由固定在加载装置的本体上的电机及其转轴上装配的凸轮 构成。
4、 根据权利要求2或3所述的应用于摩擦试验机的载荷加载装置，其特 征在于，所述的柔性推杆由推杆和推杆上串设的弹性缓冲机构构成。
5、 根据权利要求4所述的应用于摩擦试验机的载荷加载装置，其特征在 于，所述的弹性缓冲机构由一对推杆方向螺旋对接在一起的子母套管、缓冲 弹簧和顶杆为主构成，子套管的尾端与推杆固定在一起，缓冲弹簧插装在子 套管尾段内，顶杆的一端滑动插装在子套管的首段内并与缓冲弹簧顶压配合， 顶杆的另一端通过安装的滚轮与凸轮滚压配合。
6、 根据权利要求5所述的应用于摩擦试验机的载荷加载装置，其特征在 于，所述的恒载荷加载装置由一 "L"型杠杆和砝码构成，"L"型杠杆的拐点 处转动装配在加载装置的本体上，"L"型杠杆的一端头作为载荷输出头，另 一端装配有加载砝码。
7、 根据权利要求6所述的应用于摩擦试验机的载荷加载装置，其特征在 于，所述的弹性缓冲机构的推杆的尾端通过连接座与"L"型杠杆的砝码装配端连接在一起。
全文摘要
本发明涉及一种载荷脉动加载装置，装置的销试样夹具固定在传力杆的一端，传力杆的杆体以轴线方向直线移动的方式通过轴承装配在加载装置的本体上，传力杆另一端的加载装置的本体上设置有一套恒载荷加载装置，恒载荷加载装置的载荷输出头加载恒压力在该端头的端面上，在恒载荷加载装置上还加设有一套柔性脉动发生机构，该柔性脉动发生机构的柔性脉动输出与恒载荷加载装置的载荷叠加后通过恒载荷加载装置的载荷输出头施加在传力杆的对应端面上。本发明沿用了传统机械式冲击加载的简单、易实现、易控制的特点，同时又利用弹簧的柔性加载特性，降低了冲击加载产生的噪音。
文档编号G01N3/56GK101329238SQ20071005462
公开日2008年12月24日 申请日期2007年6月20日 优先权日2007年6月20日
发明者上官宝, 张永振, 键 李, 鹏 李, 高万振 申请人:河南科技大学