【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于摩擦磨损，具体涉及一种在位观测的滑动电接触摩擦磨损试验台及试验方法。
技术介绍
1、空间导电滑环、弓网系统碳滑板与接触网等滑动电接触摩擦副在正常工况下都存在摩擦磨损行为，而电场环境下摩擦副的接触区由于焦耳热和摩擦热的存在呈现出多物理场耦合的复杂情况。输入电流大、接触压力不稳定、接触区温升过高等都会严重影响滑动摩擦副的正常运转，研究滑动电接触摩擦副的摩擦磨损机理对改进摩擦副设计，提高其使用寿命具有重要意义。
2、目前的传统摩擦磨损试验台测量实际接触面积有两种常用方法：一是采用接触电阻测量的方法估算实际的接触面积，将被测试样置于电场环境下，测量接触面的接触电阻，采用holm电阻公式求解等效接触半径进而得到接触面积；二是采用光干涉法使用cmos相机、显微镜头等直接拍摄接触区，并采用图像处理的方法提取实际接触面积。测量磨损的方法常见的也有两种：一是采用称重的方法，称量试验前后被测试样的重量，计算得到实际的磨损量；二是采用白光干涉仪、原子力显微镜等三维形貌仪建模试样的原始形貌和摩擦后接触区的形貌，通过数值计算得到实际的磨损量。
3、公开号为cn116182697a的专利技术专利申请提出一种振动环境下结合面真实接触面积测量装置及方法，振动台对待测材料接触对施加振动载荷，电流表、电压表测量待测材料接触对的电流及电压，通过数据处理装置获得振动环境下结合面接触电阻的波动数值，利用结合面接触电阻与真实接触面积的关系，得到振动环境下结合面的真实接触面积，但是在这个过程中采用holm电阻定律，将实际接触区域等效为圆
技术实现思路
1、本专利技术提供了一种在位观测的滑动电接触摩擦磨损试验台及试验方法，该试验台能够对接触区的形貌及磨损演化过程进行在位观测，即在不更换、拆装被测试样的一次试验当中的任意时间节点对摩擦副的接触区进行拍照、三维形貌扫描建模，得到摩擦副的实际接触面积、磨损量等物理量随时间的变化规律。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用以下具体技术方案：
3、本专利技术提供了一种在位观测的滑动电接触摩擦磨损试验台，该试验台包括气浮式隔振平台、载荷组件、观测组件、转位组件以及控制单元；所述载荷组件、所述观测组件以及转位组件均固定安装于所述气浮式隔振平台上；
4、所述载荷组件用于在摩擦磨损试验时实现力载荷和电载荷的稳定加载，并在摩擦磨损观测时实现对试样高度位置的调整；
5、所述观测组件用于对摩擦副接触区表面形貌进行测量并记录；
6、所述转位组件用于在摩擦磨损试验时将摩擦盘旋转到与试样摩擦的位置，并在摩擦磨损观测时将蓝宝石盘旋转到观测位置；
7、所述控制单元用于控制所述载荷组件、所述观测组件以及转位组件。
8、更进一步地，所述载荷组件包括载荷支撑架、直线模组、伺服电机一、直线位移滑台、斜楔支撑块、xy两轴位移滑台、垫板、三维力传感器、夹具底座、直线轴承、绝缘夹具以及电导线；
9、所述载荷支撑架的底端固定连接于所述气浮式隔振平台的顶面；所述直线模组沿竖直方向设置，并固定连接于所述载荷支撑架的一侧；
10、所述伺服电机一位于所述直线模组的顶端，用于通过所述直线模组驱动所述直线位移滑台沿竖直方向往复移动；
11、所述斜楔支撑块固定安装于所述直线位移滑台；所述斜楔支撑块、所述xy两轴位移滑台、所述垫板、所述三维力传感器、所述夹具底座、所述直线轴承以及所述绝缘夹具从下到上依次固定连接；所述绝缘夹具用于固定试样；所述电导线的一端固定安装于所述绝缘夹具，用于与试样电连接；
12、所述控制单元与所述三维力传感器和所述伺服电机一信号连接，用于根据所述三维力传感器检测的载荷控制所述伺服电机一。
13、更进一步地，所述直线模组包括支座、螺旋配合地滚珠丝杠和螺母座；
14、所述支座固定安装于所述载荷支撑架；
15、所述伺服电机一固定安装于所述支座的顶端；
16、所述滚珠丝杠的一端与所述伺服电机一的输出轴固定连接，另一端转动安装于所述支座；
17、所述直线位移滑台与所述螺母座固定连接。
18、更进一步地，所述观测组件包括下支撑板、弯头立柱、观测物镜、上支撑板以及形貌仪；
19、所述下支撑板固定安装于所述气浮式隔振平台的顶面；
20、所述弯头立柱的底端固定连接于所述下支撑板，顶端固定连接有所述上支撑板；
21、所述形貌仪固定安装于所述上支撑板的一侧；
22、所述观测物镜固定安装于所述形貌仪的底端，能够沿竖直方向升降；
23、所述控制单元与所述形貌仪信号连接。
24、更进一步地，所述转位组件包括联轴器、伺服电机二、调平台、转台立柱、蓝宝石盘、柔性压盖、固定短轴、锁紧螺母、上三角板、减速器、伺服电机三、碳刷支架、碳刷、主轴、双锁紧螺母、刚性压盖、摩擦盘、皮带轮、下三角板、旋转台以及旋转台底座；
25、所述旋转台底座固定连接于所述气浮式隔振平台；所述旋转台能够转动地安装于所述旋转台底座的顶部；所述旋转台、所述调平台以及所述下三角板从下到上依次通过螺栓连接；所述伺服电机二固定安装于所述旋转台底座的顶部，用于驱动所述旋转台转动；所述上三角板通过六个所述转台立柱安装于所述下三角板的顶部；所述蓝宝石盘通过所述柔性压盖和所述锁紧螺母压紧在所述固定短轴上；所述固定短轴固定安装于所述上三角板的顶部；所述主轴转动安装于所述上三角板和所述下三角板；所述摩擦盘位于所述上三角板的顶部外缘，并通过所述双锁紧螺母和所述刚性压盖固定安装于所述主轴；所述伺服电机三与所述减速器固定安装于所述上三角板的顶部中心；所述减速器的输出轴通过传动机构驱动所述主轴转动；
26、所述碳刷通过所述碳刷支架绝缘固定安装于所述上三角板的顶部，并与所述摩擦盘的外缘接触；
27、所述控制单元与所述伺服电机二和所述伺服电机三信号连接。
28、更进一步地，所述传动机构为带传动机构，并包括主动皮带轮、从动皮带轮以及皮带；
29、所述主动皮带轮固定安装于所述减速器的输出轴；
30、所述从动皮带轮固定安装于所述主轴；
31、所述皮带安装于所述主动皮带轮与所述从动皮带轮之间。
32、更进一步地，所述观测物镜具有共聚焦物镜和干涉物镜两种形态；
33、所述调平台设置有用于对所述下三角板进行调平的调平旋钮。
34、更进一步地，所述载荷组件还包括支撑肋板和载荷支撑板；
35、所述支撑肋板固定连接于所述载荷支撑架，用于对所述载荷支撑架进行加强；
36、所述载荷支撑板固定安装于所述载荷支撑架的本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种在位观测的滑动电接触摩擦磨损试验台，其特征在于，包括气浮式隔振平台、载荷组件、观测组件、转位组件以及控制单元；所述载荷组件、所述观测组件以及转位组件均固定安装于所述气浮式隔振平台上；
2.如权利要求1所述的试验台，其特征在于，所述载荷组件包括载荷支撑架、直线模组、伺服电机一、直线位移滑台、斜楔支撑块、XY两轴位移滑台、垫板、三维力传感器、夹具底座、直线轴承、绝缘夹具以及电导线；
3.如权利要求2所述的试验台，其特征在于，所述直线模组包括支座、螺旋配合地滚珠丝杠和螺母座；
4.如权利要求3所述的试验台，其特征在于，所述观测组件包括下支撑板、弯头立柱、观测物镜、上支撑板以及形貌仪；
5.如权利要求4所述的试验台，其特征在于，所述转位组件包括联轴器、伺服电机二、调平台、转台立柱、蓝宝石盘、柔性压盖、固定短轴、锁紧螺母、上三角板、减速器、伺服电机三、碳刷支架、碳刷、主轴、双锁紧螺母、刚性压盖、摩擦盘、皮带轮、下三角板、旋转台以及旋转台底座；
6.如权利要求5所述的试验台，其特征在于，所述传动机构为带传动机构，并包括主动皮
7.如权利要求5所述的试验台，其特征在于，所述观测物镜具有共聚焦物镜和干涉物镜两种形态；
8.如权利要求1-7中任意一项所述的试验台，其特征在于，所述载荷组件还包括支撑肋板和载荷支撑板；
9.一种如权利要求1-8中任意一项所述的试验台的试验方法，其特征在于，包括以下步骤：
10.如权利要求9所述的试验方法，其特征在于，在步骤一中，当考虑电因素时，在通过控制单元判断当前载荷是否达到指定载荷与当摩擦磨损试验达到指定的试验时间后之间，还包括：将碳刷和电导线连接电源的两极，使电流只通过摩擦盘和试样。
...【技术特征摘要】
1.一种在位观测的滑动电接触摩擦磨损试验台，其特征在于，包括气浮式隔振平台、载荷组件、观测组件、转位组件以及控制单元；所述载荷组件、所述观测组件以及转位组件均固定安装于所述气浮式隔振平台上；
2.如权利要求1所述的试验台，其特征在于，所述载荷组件包括载荷支撑架、直线模组、伺服电机一、直线位移滑台、斜楔支撑块、xy两轴位移滑台、垫板、三维力传感器、夹具底座、直线轴承、绝缘夹具以及电导线；
3.如权利要求2所述的试验台，其特征在于，所述直线模组包括支座、螺旋配合地滚珠丝杠和螺母座；
4.如权利要求3所述的试验台，其特征在于，所述观测组件包括下支撑板、弯头立柱、观测物镜、上支撑板以及形貌仪；
5.如权利要求4所述的试验台，其特征在于，所述转位组件包括联轴器、伺服电机二、调平台、转台立柱、蓝宝石盘、柔性压盖、固定短轴、锁紧螺母、上三角...
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