一种机械结合面切向刚度动态测量装置及测量方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN108318197A(43)申请公布日2018.07.24(21)申请号201810015791.3(22)申请日2018.01.08(71)申请人西安理工大学地址710048陕西省西安市金花南路5号(72)发明人王世军李志涛赵金娟(74)专利代理机构西安弘理专利事务所61214代理人曾庆喜(51)Int.Cl.G01M5/00(2006.01)G01M13/00(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图1页(54)发明名称一种机械结合面切向刚度动态测量装置及测量方法(57)摘要本发明公开的一种机械结合面切向刚度动态测量装置，包括圆柱形的罐体，罐体内设置有轴芯，轴芯外壁套接有轴套，且轴套外壁与罐体内壁之间留有间隙，轴芯与轴套之间形成结合面，轴芯和轴套上表面分别连接有加速度测量装置，且每个加速度测量装置均通过导线连接有信号采集设备，罐体底部中央和两侧外壁上均开设有进气口，解决了现有结合面刚度测量装置在测量过程中无法排除其它结合面等周围因素的影响且结合面无法施加均匀一致的剪切应力而导致测量结果不准确的问题，本发明的测量方法能够实现单一结合面的测量，使得结合面切向刚度测量具有较高的准确性和实用价值，且测量方法简单。CN108318197ACN108318197A权利要求书1/1页1.一种机械结合面切向刚度动态测量装置，其特征在于，包括圆柱形的罐体(1)，所述罐体(1)内设置有轴芯(2)，所述轴芯(2)外壁套接有轴套(3)，且所述轴套(3)外壁与罐体(1)内壁之间留有间隙，所述轴芯(2)与轴套(3)之间形成结合面(7)，所述轴芯(2)和轴套(3)上表面分别连接有加速度测量装置(4)，且每个所述加速度测量装置(4)均通过导线(6)连接有信号采集设备，所述罐体(1)底部和两侧外壁上均开设有进气口(5)。2.如权利要求1所述的一种机械结合面切向刚度动态测量装置，其特征在于，所述轴套(3)的内径小于轴芯(2)的直径。3.如权利要求1所述的一种机械结合面切向刚度动态测量装置，其特征在于，每个所述加速度测量装置(4)均为加速度计，且所述加速度测量装置(4)均匀设置于轴芯(2)和轴套(3)上表面。4.如权利要求3所述的一种机械结合面切向刚度动态测量装置，其特征在于，所述导线(6)与加速度测量装置(4)的总质量不大于轴芯(2)与轴套(3)总质量的1％。5.如权利要求1所述的一种机械结合面切向刚度动态测量装置，其特征在于，所述轴芯(2)和轴套(3)的上端面露出罐体(1)上表面。6.一种机械结合面切向刚度动态测量方法，其特征在于，该方法使用如权利要求1～5中任一所述的机械结合面切向刚度动态测量装置，具体按照如下步骤实施：步骤1、通过进气口(5)向罐体(1)内输送压缩空气，使压缩空气进入轴套(3)、轴芯(2)下端面与罐体(1)内底部之间的间隙，并沿罐体(1)的内壁与轴套(3)之间的间隙向上运动并排出，保持轴套(3)和轴芯(2)不与罐体(1)内壁接触；步骤2、使用力锤沿轴芯(2)的上表面中心位置向下敲击轴芯(2)，使轴芯(2)与轴套(3)之间产生相对的振动，加速度测量装置(4)测出轴芯(2)与轴套(3)沿结合面(7)切向上下振动的信号并通过导线送至信号采集设备；步骤3、信号采集设备对振动信号进行A/D转换后，将其送入计算机，在计算机中进行频谱分析，获得轴芯(2)与轴套(3)沿结合面(7)切向上下振动的共振频率ω，根据公式(1)计算得出结合面(7)单位面积的切向接触刚度k；式(1)中，m1为轴芯(2)的质量，m2为轴套(3)的质量，a为结合面(7)的表面积。2CN108318197A说明书1/4页一种机械结合面切向刚度动态测量装置及测量方法技术领域[0001]本发明属于机械结合面特性测量装置技术领域，涉及一种机械结合面切向刚度动态测量装置，还涉及采用该测量装置进行机械结合面切向刚度的测量方法。背景技术[0002]由多个零件构成的机械结构，其结合面的接触性能，包括法向的接触刚度和切向的接触刚度，法向的接触阻尼和切向的接触阻尼，对整体结构的刚度和阻尼有重要影响，例如在机床结构中，整机的刚性有一半以上由是结合面贡献的，结合面阻尼则占到整机阻尼的60％以上；在机械设计过程中，需要知道结合面的刚度和阻尼数据，以便考虑结合面刚度和阻尼对结构性能的影响；结合面单位面积上法向和切向刚度数据可以通过理论计算，也可以通过试验得到；由于现在的理论计算并不成熟，还不能通过理论计算获得准确的结合面在振动条件下的刚度和阻尼，通过计算获得的结合面刚度数据与实际情况往往存在较大差异，并且理论计算目前还不能考虑实际结合面中油膜的影响。[0003]与理论计算相对应，结合面的刚度和阻尼数据也可以采用试验方法获得。试验