基于光纤光栅的瞬态滑动摩擦系数的测量装置及方法与流程

文档序号:12746548阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种基于光纤光栅的瞬态滑动摩擦系数的测量装置,其特征在于,包括小轮装配机构、大轮装配机构、解调仪和工控机;

所述小轮装配机构包括支撑板以及固定在该支撑板上的小轮及小轮组件,支撑板上固定有转向盘,小轮通过转向盘以及设在小轮两侧的支架固定在支撑板上,在小轮组件的作用下小轮自由旋转;小轮两侧的两个支架的正反两面和转向盘前后两面上分别对称布置有光纤光栅;该支撑板上还安装有冲角调节器,用于调节小轮滚动接触点处的横向力;

所述大轮装配机构包括大轮、变频器、变频电机和齿轮箱,大轮与小轮的中心平面在同一平面上,轮侧相切;小轮支架和转向盘上的光纤光栅的尾纤均通过光纤旋转联轴器后再与解调仪连接;

解调仪内置的光源通过旋转连接器传输到各个光纤光栅中,随着大轮的旋转,大轮与小轮的接触点产生摩擦力,该摩擦力通过转向盘以及两侧支架传递给各个光纤光栅,光纤光栅产生应变信号;解调仪将光纤光栅的应变信号进行解调,并将解调信号发送给工控机;

工控机,与变频器连接,用于控制大轮的变频电机的转速,该工控机还用于接收解调仪发送的解调信号,并进行采集和分析,根据光纤光栅的波长漂移计算出小轮的瞬态正压力与摩擦力,并通过相应公式计算出在接触点的瞬态横向摩擦系数。

2.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,小轮左右两边两个支架的正反两面上分别粘贴1个光纤光栅。

3.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,转向盘前后两面上分别粘贴1个光纤光栅。

4.一种基于权利要求1的瞬态滑动摩擦系数的测量方法,其特征在于,包括以下步骤:

将中心波长各不相同的光纤光栅粘贴于小轮左右两边两个支架的正反两面上和转向盘前后两面上,并依次标号;

使大轮与小轮在滚动接触点处产生一定的法向力,调节冲角调节器调节使大轮与小轮之间产生一定的冲角,使大轮在滚动接触点处产生一定的横向力;

控制大轮变频电机的转速,当大轮旋转时,小轮支架和转向盘产生的应变信号传递给光纤光栅,解调仪内置的光源通过光纤光栅旋转连接器传输到各个光纤光栅中,光纤光栅产生应变信号;

解调仪将光纤光栅的应变信号进行解调,并将解调信号发送给工控机,工控机对解调信号进行采集与分析,根据光纤光栅的波长漂移计算出小轮的瞬态正压力与摩擦力,通过相应公式计算出接触点的瞬态横向摩擦系数。

5.根据权利要求4所述的测量方法,其特征在于,还包括以下步骤:

逐步增加大轮与小轮之间产生的法向力到预先设定的值;

调节冲角调节器使大轮与小轮之间形成一定冲角,使产生的横向力到预设值;

控制大轮变频电机以某一转速作恒速旋转,通过解调仪把整个检测装置的光纤光栅的应变信号采集并保存起来;

对采集的数据进行处理并计算出滚动接触点瞬态法向力和横向力,再由相应公式计算到瞬态横向摩擦系数。

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