本实用新型专利技术公开了一种线接触滚动摩擦实验装置，包括承重台以及设置在承重台上的试样固定座、光弹圆盘试样、驱动机构、圆柱滚子、重量加载机构和相机，光弹圆盘试样位于试样固定座内，且光弹圆盘试样与驱动机构连接以在驱动机构的作用下发生转动；圆柱滚子位于光弹圆盘试样的上方，当光弹圆盘试样转动时通过摩擦力带动圆柱滚子转动，使光弹圆盘试样和圆柱滚子之间形成线接触滚动摩擦；重量加载机构用于给光弹圆盘试样施加载荷，且其施加载荷的大小可调；相机的镜头朝向光弹圆盘试样和圆柱滚子的接触处。转动的光弹圆盘试样通过摩擦力的作用带动上方的圆柱滚子轴承转动，从而实现滚动摩擦，可以观察光弹圆盘试样内的应力分布。可以观察光弹圆盘试样内的应力分布。可以观察光弹圆盘试样内的应力分布。
【技术实现步骤摘要】
一种线接触滚动摩擦实验装置
[0001]本技术属于滚动摩擦失效分析技术研究领域，尤其涉及一种线接触滚动摩擦实验装置。
技术介绍
[0002]摩擦是保证机械装备及系统正常工作的重要因素，但在长期运行下，其内部零器件之间的滚动摩擦系数减小。特别是在湿滑环境下，滚动摩擦系数减小容易造成器件打滑，导致系统运行失稳或失效。大型机械装备系统中有不少滚动摩擦的应用，例如车辆中的应用，大约五千年前人们利用滚动摩擦比滑动摩擦阻力更小技术了车轮，但是对于滚动摩擦的利用，并不是越小越好。近年来，随着公共交通的迅速发展，高速动车组、城市地铁、有轨电车和轻轨等轨道交通占公共交通的比例越来越高。在湿滑环境下的交通运输中，当滚动摩擦系数减小，列车车轮在轨道上的滑动摩擦作用远远超过滚动摩擦作用，便会影响列车的正常运行。在牵引状态下，列车车轮在轨道上发生空转；在制动时，列车车轮在轨道上滑行。这不仅会造成车轮与轨道划伤，给国家财产造成极大的浪费，影响列车的正常运行和旅客的舒适度，严重时还会对旅客的生命安全带来极大的隐患。若能在此过程中增大滚动摩擦，增强车辆的抗滑性能，便可以有效降低安全风险。
[0003]众所周知，滚动摩擦副在工程技术中与滑动摩擦副一样被大量地采用。滚动摩擦能减少阻力这一原理早在史前古埃及金字塔的建造图像中已见使用。随着车轮的技术，人们已比较朴素地理解到它与滑动摩擦有着本质的区别。 18世纪初,当库仑首先阐明古典滑动摩擦定理后不久,就开始了对滚动摩擦机理的探索,这就是在理论力学中所见到的于1785年发表的滚动摩擦定理,滚动摩擦广泛存在于机械器件、装备及系统中，长期运行会造成器件之间滚动摩擦系数减小。特别是在湿滑工作环境下，一般会降低装备系统的滚动摩擦系数，易造成打滑、损伤，导致系统失稳或失效，给人民生命以及国民经济带来不可预估的损失。因此，开展滚动摩擦失效的分析很有必要。受实验效果影响，目前在国内线接触滚动摩擦光弹实验台较少。
技术实现思路
[0004]本技术的目的在于提供一种线接触滚动摩擦实验装置，该装置结构简单，易于装配，操作容易，能够进行各种不同载荷与不同规格光弹试样的滚动摩擦应力实验，控制与测量精度高，实验数据精确可靠，重复性好。
[0005]为达到上述目的，本技术提供一种线接触滚动摩擦实验装置，包括承重台以及设置在承重台上的试样固定座、光弹圆盘试样、驱动机构、圆柱滚子、重量加载机构和相机，
[0006]光弹圆盘试样位于试样固定座内，且光弹圆盘试样与驱动机构连接以在驱动机构的作用下发生转动；
[0007]圆柱滚子位于光弹圆盘试样的上方，当光弹圆盘试样转动时通过摩擦力带动所述
圆柱滚子转动，使光弹圆盘试样和圆柱滚子之间形成线接触滚动摩擦；
[0008]所述重量加载机构用于给所述光弹圆盘试样施加载荷，且其施加载荷的大小可调；
[0009]所述相机的镜头朝向光弹圆盘试样和圆柱滚子的接触处。采用上述方案，由驱动机构带动带动光弹圆盘试样的转动，转动的光弹圆盘试样通过摩擦力的作用带动上方的圆柱滚子轴承转动，从而实现滚动摩擦；光弹圆盘试样所承受的载荷由重量加载机构施加，载荷大小可调，从而可以提供多种载荷，通过相机即可观察光弹圆盘试样内的应力分布。真实模拟了两个圆柱滚子在滚动摩擦时的内部应力场，实验结果精准可靠。
[0010]进一步地，还包括夹具，所述圆柱滚子转动设置在夹具内，且圆柱滚子与夹具之间为可拆卸连接。
[0011]进一步地，还包括螺杆，螺杆与夹具螺纹连接，圆柱滚子套设在螺杆上。螺杆与夹具螺纹连接的方式实现圆柱滚子与夹具之间的可拆卸连接，可拆卸连接方式方便拆卸、更换圆柱滚子。
[0012]进一步地，在螺杆上且位于圆柱滚子的两侧设置有第一限位件。通过设置第一限位件限制圆柱滚子水平方向的移动。
[0013]优选地，第一限位件为螺母。所述圆柱滚子通过所述螺杆与所述夹具连接，同时所述圆柱滚子通过两个所述螺母限制其水平方向的移动，所述夹具内开有螺纹孔，只需将所述圆柱滚子装在所述螺杆上，然后将所述螺杆固定在螺纹孔内，即可完成所述圆柱滚子的固定。同时可拆卸的方式可以拆装不同规格的圆柱滚子实现不同尺寸的线接触滚动摩擦实验，便捷地进行更换实验材料，在最大程度上减少了对设备的损伤，进一步简化了操作。
[0014]进一步地，所述光弹圆盘试样位于所述试样固定座内，所述光弹圆盘试样可以进行拆卸，所述光弹圆盘试样通过第二限位件如螺母限制其左右移动，通过在转动轴上加工螺纹，将所述光弹圆盘试样放置在两个螺母之间即可限制所述光弹圆盘的水平方向的移动，当需要不同尺寸的所述光弹圆盘试样时，只需将其他尺寸的光弹圆盘试样装在转动轴上即可。通过该方案，可以进行对不同尺寸的光弹圆盘试样、不同材料的圆柱滚子线接触滚动摩擦研究，只需更换摩擦副就可以进行不同实验，更易操作。
[0015]进一步地，光弹圆盘试样、圆柱滚子和重量加载机构位于同一中心轴线上。如此可以让实验装置能够精确对中，使由设备刚度引起的未对准力减到最小，从而不会产生额外的动载荷，仅有重量加载机构施加静载荷，使实验效果达到最好。
[0016]进一步地，驱动机构包括驱动电机和同步带轮，驱动电机固定在所述承重台上，光弹圆盘试样通过所述同步带轮与所述驱动电机相连。所述光弹圆盘通过所述同步带轮与所述伺服电机进行传动，在通过控制软件控制所述伺服电机转动后，通过所述同步带轮的转动，来促使所述光弹圆盘与所述伺服电机保持相同的转速。
[0017]进一步地，还包括支撑架，支撑架固定在承重台上，支撑架上且位于圆柱滚子的上方设置有横梁，横梁上开设有通孔；
[0018]重量加载机构包括砝码和加载杆，砝码位于横梁的上方，加载杆的顶端与砝码可拆卸连接，底端穿过横梁上的通孔以给所述光弹圆盘试样施加载荷，且加载杆的直径小于横梁上通孔的直径。重量加载机构通过砝码来施加载荷，从而可以给光弹圆盘试样和圆柱滚子接触时施加恒定的载荷。进一步地，加载杆的直径小于横梁上通孔的直径，可以使得砝
码在加载杆的带动下在支撑架上下移动，可以方便的改变所述圆柱滚子与所述光弹圆盘试样之间的距离，当施加不同的载荷时，即可加上不同质量的砝码即可，这样施加的为静载荷，对于实验的误差很小，不会产生动载荷等现象。
[0019]进一步地，试样固定座上开设有用于容纳润滑剂的油槽，光弹圆盘试样位于油槽的上端，当油槽内放置有润滑剂时，光弹圆盘试样与润滑剂相接触。试样固定座之中开槽用来放置所述光弹圆盘试样，同时可以在所述试样固定座的油槽加入不同规格的润滑油，以减小摩擦，可用来测量润滑时的膜厚以及接触应力等，进一步提高本装置的应用范围，功能性更强。
[0020]进一步地，包括隔振台，所述承重台的底部固定在所述隔振台上。将承重台固定在隔振台上，可以避免支撑台面与实验装置之间的相对震动，从而可以减少外界环境对整个实验的干扰，避免影响影响实验结果。
[0021]进一步地，还配设有力传感器，所述力传感器用于放置在所述光弹圆盘试样和所述圆柱滚子之间。所本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种线接触滚动摩擦实验装置，其特征在于：包括承重台(1)以及设置在承重台(1)上的试样固定座(2)、光弹圆盘试样(5)、驱动机构、圆柱滚子(6)、重量加载机构和相机(12)，光弹圆盘试样(5)位于试样固定座(2)内，且光弹圆盘试样(5)与驱动机构连接以在驱动机构的作用下发生转动；圆柱滚子(6)位于光弹圆盘试样(5)的上方，当光弹圆盘试样(5)转动时通过摩擦力带动所述圆柱滚子(6)转动，使光弹圆盘试样(5)和圆柱滚子(6)之间形成线接触滚动摩擦；所述重量加载机构用于给所述光弹圆盘试样(5)施加载荷，且其施加载荷的大小可调；所述相机(12)的镜头朝向光弹圆盘试样(5)和圆柱滚子(6)的接触处。2.根据权利要求1所述的一种线接触滚动摩擦实验装置，其特征在于：还包括夹具(7)，所述圆柱滚子(6)转动设置在夹具(7)内，且圆柱滚子(6)与夹具(7)之间为可拆卸连接。3.根据权利要求2所述的一种线接触滚动摩擦实验装置，其特征在于：还包括螺杆(10)，螺杆(10)与夹具(7)螺纹连接，圆柱滚子(6)套设在螺杆(10)上。4.根据权利要求3所述的一种线接触滚动摩擦实验装置，其特征在于：在螺杆(10)上且位于圆柱滚子(6)的两侧设置有第一限位件(11)。5.根据权利要求4所述的一种线接触滚动摩擦实验装置，其特征在于：光弹圆盘试样(5)、圆柱滚子(6)和重量...
【专利技术属性】
技术研发人员：余龚桂，黄平，许刚，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：新型
国别省市：
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