一种表征摩擦材料的弹性特性的装置和方法与流程

文档序号:13250541阅读:来源:国知局
技术特征:
1.一种摩擦材料的弹性特性的表征装置(100),包括:-支撑轭(1),所述支撑轭具有主体(2),所述主体具有包围内腔室(3)的一体式结构;-所述内腔室(3)在上部由第一一体式主体部分(2)或上横杆(4)限定;-所述内腔室(3)在下部由第二一体式主体部分(2)或下横杆(5)限定;-所述上横杆(4)和所述下横杆(5)由第三一体式主体部分和第四一体式主体部分(2)形成的两个侧柱(6、7)相互连接;-所述一体式主体包括通向所述内腔室(3)的至少一个进入口(8);-所述上横杆包括螺纹通孔(9),所述螺纹通孔限定一装置轴线(X-X),所述装置轴线布置成基本上正交于所述上横杆(4)和所述下横杆(5),完全穿过所述内腔室(3);-所述支撑轭(1)将测量柱(10)基本上完全容纳在所述内腔室(3)中;-所述测量柱(10)包括静态作用和动态作用的传动构件,所述构件不必按以下指出的顺序布置并且相互布置为基本上沿着所述装置轴线(X-X)堆叠并且适于一起封装在所述上横杆(4)与所述下横杆(5)之间,以便将静态作用或动态作用从一个传递到另一个:-预加载螺钉(11)适于接合在所述螺纹通孔(9)中,且所述螺纹通孔的至少一个螺纹长度(22)根据基本上沿着所述装置轴线(X-X)相对于所述上横杆(4)的预定位移而进入所述内腔室(3),以便一旦封装好所述测量柱(10)就施加预定的静态预加载作用;-致动器(12)能够基本上沿着所述装置轴线(X-X)以受控方式施加具有同样实时可变的预定周期的振荡推力作用;-至少一个测压元件(13)适于检测预加载作用和由所述致动器施加的振荡推力作用;-至少一个试样支撑部分(14)用于支撑待测试的材料的试样(15),所述至少一个试样支撑部分适于接收通过所述预加载螺钉(11)的所述预加载作用和/或所述致动器(12)的所述振荡作用,并且将该预加载作用和/或该振荡作用传递至所述待测试的材料的试样(15);-至少一个加速度传感器或加速计(16)连接至所述至少一个支撑部分(14)以至少检测所述支撑部分(14)的由所述致动器(12)的所述振荡推力作用产生的加速度;其特征在于,-所述测量柱(10)包括中心轴(18),所述中心轴耦接至所述预加载螺钉(11)的伸出到所述内腔室(3)中的端部(17);所述中心轴具有的几何形状大致具有平行于所述装置轴线(X-X)的对称平面;所述中心轴(18)包括至少一对几何耦接部分(19),所述至少一对几何耦接部分彼此布置在相对位置并且用于直接或间接地几何耦接至所述支撑轭(1)的所述一体式主体(2),从而耦接至所述中心螺钉以从所述中心螺钉接收轴向预加载推力,但避免了将扭转作用传递至所述测量柱(10)的其余部分,从而将基本上根据所述装置轴线(X-X)定向的预加载作用大致传递至所述致动器(12);-所述测量柱(10)还至少包括球形接头(42),所述球形接头适于补偿所述预加载螺钉(11)与所述致动器(12)之间、和/或所述致动器(12)与所述试样支撑部分(14)之间的可能的推力未对准。2.根据权利要求1所述的装置(100),其中,所述预加载螺钉(11)包括从所述支撑轭(1)的所述一体式主体(2)向外行进出的操纵部分(20),并且具有抓持构件(21)以用于抓持并操纵所述预加载螺钉(11),以使所述预加载螺钉(11)旋转并将所述预加载螺钉带至相对于所述上横杆(4)的期望位置;和/或其中所述抓持构件(21)是用于与操纵扳手或工具耦接的刻面扳手部分;和/或其中所述操纵部分包括所述预加载螺钉(11)的所述螺纹长度(22)的部分,所述螺纹长度(22)的所述部分从所述一体式主体(2)向外伸出并且与夹紧螺母(23)耦接以用于将所述预加载螺钉夹紧在所期望的位置;和/或其中传递由所述预加载螺钉(11)施加的所述静态预加载作用和/或由所述致动器(12)施加的所述振荡作用的测量柱部件具有平行于所述装置轴线(X-X)的对称平面,从而减少非对称变形和/或增大这些部件的内在振动模式的频率;和/或其中所述预加载螺钉(11)是具有测微螺纹长度(22)的螺钉。3.根据前述权利要求中任一项所述的装置(100),其中,所述致动器(12)是能以受控方式驱动的压电致动器;和/或其中,所述致动器具有布置成与所述装置轴线(X-X)基本上对准的推力轴线;和/或其中所述致动器(12)具有与连接和推力装置(28)相关联的推力面(27);和/或其中所述致动器(12)被接收在预加载外壳(24)内以用于将所述致动器沿着其推力轴线(X-X)进行预加载;和/或其中所述致动器预加载外壳(24)包括螺纹容器(25),所述螺纹容器具有适于接收所述致动器的玻璃成形体(26),以便使所述致动\t器的致动端面向开口(29),使得所述连接和推力装置(28)的一部分离开所述螺纹容器;和/或其中所述致动器预加载外壳(24)包括螺纹盖(30),所述螺纹盖拧入所述螺纹容器(25)以嵌入并预加载被接收在所述螺纹容器(25)中的所述致动器;和/或其中,轴向轴承(31)被夹在所述螺纹盖(30)与所述致动器(12)之间,从而避免将所述螺纹盖(30)在所述螺纹容器(25)上的螺纹扭转作用传递至所述致动器(12),使得所述致动器(12)从所述预加载外壳(24)接收根据所述致动器推力轴线定向的大致预加载作用;和/或其中至少一对锁定销钉(32)设置在所述螺纹盖(31)与所述螺纹容器(25)之间,所述至少一对锁定销钉布置在直径上相对的位置以保持所述对称平面平行于所述致动器(12)和所述预加载外壳(24)的所述装置轴线(X-X)。4.根据前述权利要求中任一项所述的装置(100),其中,所述测量柱(10)包括两个测压元件(13、32),所述测压元件布置成沿着所述测量柱(10)的所述装置轴线(X-X)位于所述试样支撑部分(14、34)之前和之后、或者刚好位于之前和紧接在之后,优选地,为了检测传递到所述试样支撑部分(14、34)的作用,所述试样支撑部分(14、34)由此刚性连接至所述待测试的材料的试样(15);和/或其中所述测压元件(13、32)借助于螺纹销钉或者螺柱(33)刚性连接至所述支撑部分(14、34),所述螺纹销钉或者螺柱被接收在所述测压元件(13)和所述支撑部分(14、34)中设置的螺纹座内;和/或其中第二测压元件(32)布置于第二试样支撑部分(34)与所述下横杆(5)之间,并且所述测压元件(32)刚性连接至所述下横杆(5)以便将由所述预加载螺钉(11)施加的预载荷和由所述致动器(12)\t施加的振荡释放或传递至所述一体式主体(2),从而将所述测量柱(10)封闭在所述一体式主体(2)中;和/或其中在操作状态下,所述试样支撑部分(14)和所述第二试样支撑部分(34)夹紧在相对侧上或者封装所述待测试的材料的试样(15),从而允许所述测量柱(10)的预加载;和/或其中所述试样支撑部分(14、34)包括形成试样支座(35)的置放板,所述置放板具有平行于所述装置轴线(X-X)的对称平面,例如具有横向于十二面体的所述装置轴线的剖面,以用于耦接至十二面体操纵扳手((36),所述十二面体操纵扳手用于组装和拆卸所述测量柱(10)中的所述置放板;和/或其中所述置放板(14、34)在其与所述试样支座(35)相对的面上居中地包括用于固定销钉或螺柱(33)的螺纹孔,所述销钉或螺柱用于将所述测压元件(13)固定至小板。5.根据前述权利要求中任一项所述的装置(100),其中,所述至少一个加速计(16)是压电式或电容式加速计;和/或其中所述至少一个加速计(16)是布置在所述静态和振荡作用传动构件的相对位置处的至少两个加速计,例如布置在所述试样支撑部分(14、34)或所述置放板的相对位置处;设置有至少两个加速计(16)和两个另外的加速计(16),所述至少两个加速计在相对位置中连接至所述试样支撑部分(14),所述两个另外的加速计在相对位置中连接至所述第二试样支撑部分(34),从而保持对称平面平行于所述装置轴线(X-X),以用于组装支撑部分和这一对加速计;和/或其中设置有另外的加速计(16),所述另外的加速计在所述测量柱(10)或测量柱基部的连接点附近连接至所述下横杆(5)。6.根据前述权利要求中任一项所述的装置(100),其中,包括测量链,所述测量链包括致动器的至少一个操作(37),以用于以例如频率受控方式的受控方式驱动所述致动器(12);和/或其中,所述测量链包括信号采集装置(38),所述信号采集装置用于供给、接收、过滤信号以及来自所述测压元件(13、32)和加速计(16)的信号的时间和/或频率分析;和/或其中,所述测量链包括用于计算经受预定预载荷的试样的动态弹性和动态阻尼的装置(39)。7.根据前述权利要求中任一项所述的装置(100),其中,所述中心轴(18)包括至少两个彼此相对的凹槽(19)从而产生平行于所述装置轴线(X-X)的对称平面,在操作状态下,所述凹槽(19)中的至少一个选择性地接收止动螺钉(41)的顶端(40),所述止动螺钉连接至所述轭(1)的所述一体式主体(2),适于防止所述中心轴(18)在所述预加载螺钉(11)的位移期间旋转,从而避免将与根据所述装置轴线(X-X)大致定向的预载荷不同的作用传递至所述测量柱(10)部件。8.根据前述权利要求中任一项所述的装置(100),其中,所述测量柱(10)还包括至少两个球形接头(19),所述球形接头适于补偿所述预加载螺钉(11)与所述致动器(12)之间、以及所述致动器(12)与所述试样支撑部分(14)或所述测压元件(13)之间的可能的推力未对准;和/或其中所述球形接头(42)是润滑的球形接头和/或具有由抗摩擦材料或低摩擦材料制成的或涂有所述抗摩擦材料或所述低摩擦材料的球形接头部件,所述抗摩擦材料或所述低摩擦材料例如为聚四氟乙烯9.一种通过根据权利要求1至8中任一项所述的装置(100)表征摩擦材料的弹性特性的方法,其中,提供了以下步骤:-将预载荷施加到所述待测试的材料的试样(15);-施加周期和宽度受控的重叠振荡;-通过检验在平行于所述装置轴线(X-X)的平面中传递所述预载荷和所述重叠振荡的部件的对称性来防止所述测量柱(10)弯曲;-避免所述试样(15)上的扭转作用;-修正根据与所述装置轴线(X-X)不一致或不平行的方向定向的预加载推力和/或振荡未对准。10.根据权利要求9所述的方法,其中,提供了以下步骤:-将预载荷施加到所述待测试的材料的试样(15),使得所施加的重叠振荡大约为预定预载荷值;和/或其中,提供了以下步骤:-检测所施加的静态预载荷和动态振荡载荷;和/或其中,提供了以下步骤-检测所述试样(15)支撑部分或所述置放板(14、34)的加速度;和/或其中,提供了以下步骤:-考虑所施加的载荷和加速度反应来评估所述试样(15)的弹性和/或动态阻尼。
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