一种模拟电枢-轨道力电瞬态冲击划擦的试验装置

本发明属于电磁发射装备的等价模拟试验，特别涉及一种模拟电枢-轨道力电瞬态冲击划擦的试验装置。

背景技术：

1、电磁发射是一种基于电磁能的直线推进新技术，具有超高速、远射程和强可控的显著优势，在电磁轨道炮和电磁弹射等技术领域具有广阔应用前景。电枢-轨道载流摩擦副是发射器核心部件，服役于力电瞬态冲击环境(短时间、大脉冲电流、高速)，轨道在连续发射需求下的磨损失效是制约电磁能装备性能提升的重大瓶颈。为进行新型轨道材料和表面涂层等防护设计，需大量开展电枢-轨道摩擦磨损的基础性试验研究。然而，在电磁能装备真机上开展试验面临费用高昂、申请难度大等现实问题，因此亟需发明一种可模拟电枢-轨道摩擦行为的试验装置。

2、电枢-轨道摩擦过程具有力电瞬态冲击性、载流性、高速性、法向载荷时变性(法向载荷曲线呈现“上升-保持-下降”时变特性)，称这种特殊工况下的摩擦方式为“划擦”，而传统载流摩擦试验装置不能满足该种方式。例如，申请号为202210049940.4和201710172189.6的专利分别提供了一种滑动式和滚动式的载流摩擦试验装置，但其摩擦副摩擦过程均为长时接触性，并不具备瞬态接触性以及力电冲击性。申请号为202110060652.4的专利提供了一种电磁轨道发射器的摩擦磨损测试平台，但其提供的销-盘摩擦副也不具备力电瞬态冲击性和法向载荷时变性。同时，现有传统载流摩擦试验装置还面临着载流不稳定、载流部件结构不易拆换、摩擦副试样浪费等缺点。

3、电磁发射装备中电枢-轨道摩擦是近年才被重视的基础研究问题，目前已有该方面文献报道，但尚未见到高度模拟电枢-轨道摩擦过程的专用试验装置。

技术实现思路

1、针对上述技术问题，本发明提供了一种模拟电枢-轨道力电瞬态冲击划擦的试验装置，其中，所述试验装置包括光学平板以及设在光学平板上的转盘机构、驱动机构以及划擦杆机构，其中，

2、所述驱动机构用于驱动划擦杆机构在转盘机构上进行划擦，其中，所述划擦杆机构包括依次连接的杆件、弹性部件、三维力传感器、绝缘双头法兰、连接法兰、防松螺母、第一铜鼻子、球夹具以及球试样，其中，所述杆件的一端与驱动机构连接；

3、所述转盘机构包括转盘试样、转动轴、绝缘盘、绝缘圆柱销以及绝缘菱形销，其中，所述转动轴贯穿光学平板并由光学平板底部的转动机构连接，所述绝缘盘与转动轴之间可拆卸式连接，所述绝缘圆柱销和绝缘菱形销安装在转动轴的端面，所述绝缘盘安装在绝缘圆柱销和绝缘菱形销上。

4、进一步地，所述弹性部件包括第一弹簧、空心轴以及滑动块，其中，

5、所述空心轴的一端设置有四个呈环形阵列的贯通键槽，所述键槽内安装有限位螺钉，所述滑动块的一端对应具有四个呈环形阵列的键，所述滑动块的一端插入空心轴，并通过键槽、键以及限位螺钉与空心轴之间固定；

6、所述滑动块的另一端为法兰状并与绝缘双头法兰的一头法兰连接，所述空心轴的另一端为法兰状并与杆件另一端端部之间通过螺栓与连接。

7、进一步地，所述试验装置还包括两个导流机构，两个所述导流机构对称式的设在转盘机构的两侧，其中，

8、所述导流机构包括yz向滑台、绝缘板以及导流组件，其中，所述yz向滑台包括y向滑台和第一z向滑台，通过丝杠结构安装在光学平板上，所述第一z向滑台安装在y向滑台上，所述绝缘板通过螺钉连接在第一z向滑台的上端面，所述导流组件安装在绝缘板的上端面上。

9、进一步地，所述导流组件包括随动轴承、随动轴承座、球-杆关节轴承、第二固定套环、第二铜鼻子、端面轴承、光杆螺钉、第二弹簧、两个临时限位圈以及两个转动杆，其中，

10、所述绝缘板一侧上端面设置有螺纹孔，在螺纹孔上方依次同心放置端面轴承、转动杆的一端以及第二铜鼻子并通过光杆螺钉固定；

11、所述第二固定套环套入并固定在两个转动杆的中部位置，所述球-杆关节轴承的一端与转动杆的另一端螺纹连接，球-杆关节轴承的另一端通过螺纹连接于随动轴承座的一端，所述随动轴承座上固定有随动轴承；所述第二固定套环上挂入所述第二弹簧；

12、所述随动轴承座的一端和转动杆的另一端均安装有所述临时限位圈。

13、进一步地，所述试验装置还包括回收机构和释放机构，所述回收机构包括第一支撑体、正滑台、反滑台、滑台座、右滑台、左滑台、第三弹簧、左挡板、滑台槽、右挡板、左盖板和连接器，其中，

14、两个所述连接器通过螺栓连接在第一支撑体的竖直板上；所述滑台座安装在两个第一支撑体上，所述滑台座倾斜设置；

15、所述滑台座上设有安装杆，所述正滑台、反滑台均滑动连接在安装杆上，所述左滑台安装在正滑台上的滑台槽中，所述右滑台安装在反滑台上的滑台槽中；

16、所述左挡板固定在左滑台的一侧侧壁上，所述左盖板固定在左滑台的另一侧侧壁上；所述右挡板固定在右滑台的一侧侧壁上，所述右盖板固定在右滑台的另一侧侧壁上；

17、所述左挡板和右挡板上均设有直线轴承，所述左滑台的左端面以及右滑台的右端面均设有光轴，两个所述光轴分别穿设于两个直线轴承，所述直线轴承均套设有所述第三弹簧；

18、所述左滑台以及右滑台的相对表面上均设有凹面；

19、所述释放机构和回收机构的结构相同，其中，所述释放机构中的滑台座水平倒置设置。

20、进一步地，所述回收机构还包括锁死螺杆，其中，

21、所述锁死螺杆安装在正滑台或反滑台上。

22、进一步地，所述驱动机构包括驱动底座、转轴、轴承座、扭矩电机、第一传动带以及电磁离合器，其中，

23、所述驱动底座安装在光学平板上表面设有的机架上，所述扭矩电机和轴承座均安装在驱动底座上，所述转轴经轴承座与电磁离合器键连接；

24、所述电磁离合器上设置的限位圈与轴承座通过固定螺钉连接，用于对电磁离合器支撑部位的转动进行限制；

25、所述扭矩电机通过第一传动带将扭矩传递给电磁离合器。

26、进一步地，所述划擦杆机构还包括开口砝码和螺栓组，其中，

27、所述杆件的另一端设有两个第一固定套环，所述开口砝码的开口包围杆件的另一端且开口砝码位于两个第一固定套环之间；

28、所述螺栓组包括螺栓以及螺母，所述螺栓卡在开口中，所述螺栓的头部与开口砝码的底部接触，所述螺母安装在螺栓的尾部，且所述螺母与开口砝码的顶部接触，所述螺栓以及螺母上均安装有第三铜鼻子，所述螺母上的第三铜鼻子通过导线与第二铜鼻子连接。

29、进一步地，所述试验装置还包括检测机构，所述检测机构包括汇流排和电流发生器，其中，所述汇流排包括电流汇入口、电流汇出口、紧定螺钉、压线螺钉、绝缘支撑座以及槽口，其中，

30、所述绝缘支撑座通过压线螺钉连接在光学平板上，所述电流汇入口有四个，四个电流汇入口通过汇流导线与四个所述第二铜鼻子连接；

31、所述电流汇出口通过负极导线与电流发生器的电源负极连接，所述电流发生器的电源正极通过正极导线与螺栓上的第三铜鼻子连接。

32、进一步地，所述转动机构包括高速电机、大带轮、第二传动带以及小带轮，其中，

33、所述高速电机的输出端与大带轮连接，所述大带轮通过第二传动带与小带轮连接，所述小带轮与转动轴连接。

34、与现有技术相比，本发明提供的一种模拟电枢-轨道力电瞬态冲击划擦的试验装置，可模拟电枢-轨道单次和连续多次划擦，并可原位观测划擦副状态以及测量摩擦力、摩擦系数、电流、电压和接触电阻信号(接触电阻信号是由测得的电压和电流信号计算得来)。

35、本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书以及附图中所指出的结构来实现和获得。