基于应变电测法的微小电控摩擦测试系统设计及实验
本文选题:电控摩擦 + 应变电测法 ; 参考:《太原科技大学》2015年硕士论文
【摘要】:为了研究不同水基润滑液中陶瓷/不锈钢摩擦副的摩擦行为对外加电场的响应情况,现设计基于应变电测法的微小电控摩擦测试系统。该系统主要结构有:摩擦头进给系统、摩擦盘转动系统、外部电压施加装置、应变传感机构、测量与数据处理系统。进给系统由三维手动五轴精密位移台和单向精密滑台组成。转动系统由主轴,步进电机,步进电机驱动器和PLC控制器组成。电压的施加采用了石墨辅助电极。应变传感机构采用了双平行悬臂结构,该悬臂结构可以很好的实现正压力与摩擦力的解耦,并且就有良好的线性度、恢复性和回复性,这一点通过ANSYS数值模拟和标定实验得到验证;采用该结构在实验中可以分别测量正压力和摩擦力,进而得到摩擦系数。测量方法则采用了应变电测法,在每组平行悬臂上使用四个完全相同应变片传感器作为桥臂组成全桥应变电路,将悬臂的应变转换为电压信号输出,经由数据采集卡将模拟信号转化为数字信号;用Lab VIEW软件编写程序来记录和处理实验数据。利用完成的电控摩擦测试系统进行电控摩擦试验,通过实验发现,陶瓷/不锈钢摩擦副在不同润滑液中不同外加电压下电控摩擦行为有所不同:(1)当陶瓷/不锈钢摩擦副分别处于氯化钠溶液、十二烷基硫酸钠溶液和十二烷基二甲基苄基氯化铵溶液中时,其摩擦特性在外加电场的作用下会发生改变,摩擦系数会增大。其中后两种溶液相对于前者溶液来说对外加电场的响应更为显著;(2)摩擦副的相对滑动速度会影响陶瓷/不锈钢摩擦副在同一润滑状态下的电控摩擦特性,摩擦系数会随着相对滑动速度的增加而减小;(3)对于氯化钠溶液而言,其浓度对陶瓷/不锈钢摩擦副的电控摩擦特性的影响并不明显,但相同外加电压条件下,电流会随着浓度的增加而增大。
[Abstract]:In order to study the response of friction behavior of ceramic / stainless steel friction pairs to external electric field in different water based lubricating fluids, a micro electrically controlled friction testing system based on strain electric measurement method is designed. The main structure of the system includes: friction head feed system, friction disk rotation system, external voltage application device, strain sensing mechanism, measurement and data processing system. The feed system consists of three-dimensional manual five-axis precision displacement table and one-way precision slide table. The rotation system consists of spindle, step motor, step motor driver and PLC controller. The voltage is applied with graphite auxiliary electrode. The strain sensing mechanism adopts a double parallel cantilever structure, which can decouple the positive pressure and friction force, and has good linearity, recovery and recovery. This is verified by ANSYS numerical simulation and calibration experiments, and the friction coefficient can be obtained by measuring the positive pressure and friction force in the experiment. In each group of parallel cantilever, four identical strain gauge sensors are used as the bridge arm to form the full bridge strain circuit. The strain of the cantilever is converted into voltage signal output. The analog signal is converted into digital signal by data acquisition card, and the program is written by Lab VIEW software to record and process the experimental data. The electronic friction test is carried out by using the electronic control friction test system, and it is found that, When the ceramic / stainless steel friction pair is in sodium chloride solution, the friction behavior of ceramic / stainless steel friction pair is different under different applied voltage. When sodium dodecyl sulfate solution and dodecyl dimethyl benzyl ammonium chloride solution, the friction characteristics will change under the action of external electric field, and the friction coefficient will increase. The response of the latter two solutions to the applied electric field is more significant than that of the former. The relative sliding velocity of the friction pairs will affect the friction characteristics of ceramic / stainless steel friction pairs under the same lubrication condition. The friction coefficient will decrease with the increase of relative sliding speed. For sodium chloride solution, the effect of its concentration on the electronic friction characteristics of ceramic / stainless steel friction pair is not obvious, but under the same applied voltage, The current increases with the concentration.
【学位授予单位】:太原科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TH117.1
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本文编号:1801564
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