CN106768566B - 一种滚动活塞压缩机滑片与滑槽的摩擦力测量装置 - Google Patents
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Abstract
本发明发明属于机械测量领域，一种滚动活塞压缩机滑片与滑槽的摩擦力测量装置，包括定位机构、测量机构和滚动活塞；定位机构包括平板支架、左支架、右支架、主支架、左直排滚针、右直排滚针、左下直排滚针和右下直排滚针；测量机构包括左滑槽、右滑槽、左拉压力传感器、右拉压力传感器、弹簧、上端盖、下端盖、双头螺柱A、双头螺柱B、双头螺柱C、双头螺柱D和滑片；滚动活塞的圆弧面与所述滑片的另一端相切并滑动连接。本发明利用形成移动副的滚动活塞压缩机滑片和滑槽所受摩擦力大小相等、方向相反的特性，在滑槽不受到与其本身平行的其他力的情况下，测量滑槽所受到的摩擦力，并测量摩擦力与受测压缩机转速、转角、运动副间隙等的关系。
Description
技术领域
本发明属于机械测量技术领域，具体涉及一种滚动活塞压缩机滑片与滑槽的摩擦力测量装置。
背景技术
滚动活塞是一种量大面广和影响深的典型容积式流体机械，被广泛应用于各种气体压缩设备和制冷空调装置。长期以来，滚动活塞一直存在机械效率低和使用寿命短的缺陷，原因在于该类压缩机普遍存在多个极易派生摩擦与磨损的运动副，要想提高滚动活塞的机械效率和使用寿命，就必须设法降低其运动副的摩擦磨损，而要实现这一目标，则必须了解滚动活塞的摩擦特性。滑片与滑槽之间产生的摩擦是滚动活塞的摩擦磨损的主要因素之一。
滚动活塞的工况复杂，转速、气压力、润滑状况、温度、间隙大小等因素都会对滑片与滑槽间的摩擦力有较大的影响。因此，其摩擦力测量的关键在于尽量保证测量装置的工况与实际工况一致。但是现有技术中还未有专门针对滚动活塞压缩机滑片与滑槽的摩擦力测量装置，使得一些滚动活塞的优化设计因缺少科学测量而难以开展。本发明给出滚动活塞滑片与滑槽摩擦力测量装置，能较好的模拟并测量滑片与滑槽之间的运动副在各种工况下的摩擦力，便于精确分析出摩擦力与压缩机转速、气压力、润滑状况、间隙大小等因素的关系。
发明内容
本发明的目的在于克服上述技术问题的缺点，提供一种滚动活塞压缩机滑片与滑槽的摩擦力测量装置，该测量装置克服了在压缩机本体上分离出摩擦力难和运动副间隙与实际误差大等缺点，可以精确的测出滚动活塞滑片与滑槽的摩擦力；还可以方便准确地设定相关变量，通过改变受测压缩机的转速、转角、运动副间隙等变量，探究滑片与滑槽摩擦力的影响因素。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种滚动活塞压缩机滑片与滑槽的摩擦力测量装置，包括定位机构、测量机构和滚动活塞；其中：
所述定位机构包括平板支架、左支架、右支架、主支架、左直排滚针、右直排滚针、左下直排滚针和右下直排滚针；所述平板支架上开设有边槽和卡槽，所述左支架和右支架平行安装在所述边槽的左右两侧，并均能沿所述边槽左右微调移动；所述主支架安装在所述卡槽上，并沿所述卡槽左右微调移动；所述左直排滚针固定在所述左支架和右支架相对面的左侧，所述右直排滚针固定在所述左支架和右支架相对面的右侧；所述左下直排滚针水平设立于所述左直排滚针的下端平板支架上；所述右下直排滚针水平设立于所述右直排滚针的下端皮平板支架上；
所述测量机构包括左滑槽、右滑槽、左拉压力传感器、右拉压力传感器、弹簧、上端盖、下端盖、双头螺柱A、双头螺柱B、双头螺柱C、双头螺柱D和滑片；所述左滑槽安装在所述左直排滚针和右直排滚针的相对面的左侧；并位于所述左下直排滚针的上侧；所述右滑槽安装在所述左直排滚针和右直排滚针的相对面的右侧；并位于所述右下直排滚针的上侧；所述滑片安装在所述左滑槽和右滑槽之间；所述左滑槽、双头螺柱B、左拉压力传感器和双头螺柱C依次通过螺纹连接；且所述双头螺柱C的末端连接在所述主支架上，所述双头螺柱C能够沿所述主支架上下微调移动；所述右滑槽、双头螺柱D、右拉压力传感器、双头螺柱A依次通过螺纹连接，且所述双头螺柱A的末端连接在所述主支架上，且所述双头螺柱A能够沿所述主支架上下微调移动；所述弹簧一端与所述主支架连接，另一端与所述滑片的一端连接；
所述滚动活塞的圆弧面与所述滑片的另一端相切并滑动连接。
更进一步的，所述定位机构还包括上端盖和下端盖，所述上端盖和下端盖均呈“T”字型，所述上端盖和下端盖的横向部均通过螺纹连接在所述主支架上，所述上端盖的竖向部设置在所述滑块的上端，所述下端盖的竖向部设置在所述滑块的下端。
更进一步的，所述平板支架的左右两端各开设有两个U型槽，所述左支架和右支架上设有若干通孔，所述通孔的距离与所述U型槽两端的距离相适应。
更进一步的，所述左拉压力传感器和右拉压力传感器为S型拉力传感器。
更进一步的，所述滑片的一端设有弧形卡扣，所述弹簧的一端与所述弧形卡扣扣合。
更进一步的，滚动活塞压缩机滑片与滑槽的摩擦力测量装置还包括PC机，所述PC机分别与所述左拉压力传感器、右拉压力传感器以及滚动活塞电性连接，且通过电机驱动滚动活塞旋转。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1、本发明的滚动活塞压缩机滑片与滑槽的摩擦力测量装置使用时，所述驱动系统驱动所述活塞并以一恒定的转速旋转，所述滑片在滚动活塞与弹簧的作用下沿左滑槽和右滑槽纵向的两端做周期性的往复运动，通过所述左拉压力传感器和右拉压力传感器可以分别输出此转速下滑片与左滑槽和右滑槽间的摩擦力大小；还可以进一步测量摩擦力与受测压缩机转速、转角、运动副间隙等的关系。
2、本发明的滚动活塞压缩机滑片与滑槽的摩擦力测量装置可以进行压缩机转速、转角、运动副间隙等多因素全程动态变化来测定摩擦力，由所述左拉压力传感器和右拉压力传感器检测并通过所述PC机实时显示出摩擦力曲线，使得摩擦力测量更全面、快捷；相较于以往摩擦力测量需要通过间接测量法测量，且还需要对输出的测量值进行大量的计算，本发明测量摩擦力更实际、更准确，为研究、改进和使用滚动活塞提供了强有力的真实数据支持。
3、本发明的滚动活塞压缩机滑片与滑槽的摩擦力测量装置可进行周期性的动态测量，可进行连续的变转速工况下的动态测量，克服了静态测量方法和非周期动态测量方法不能连续输出各周期内各转角时的摩擦力等缺点。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明的部分结构示意图；
图3为本发明部分结构的俯视示意图；
图4为平板支架的结构示意图；
图5为左支架和右支架的结构示意图；
图6为主支架的结构示意图；
图7为左直排滚针和右直排滚针的结构示意图；
图8为左下直排滚针和右下直排滚针的结构示意图；
图9为左滑槽和右滑槽的结构示意图；
图10为左拉压力传感器和右拉压力传感器的结构示意图；
图11为上端盖和下端盖的结构示意图；
图12为滑片的结构示意图；
上述附图中：1-平板支架；2-左支架；3-右支架；4-主支架；5-左直排滚针；6-右直排滚针；7-左下直排滚针；8-右下直排滚针；9-边槽；10-卡槽；11-左滑槽；12-右滑槽；13-左拉压力传感器；14-右拉压力传感器；15-弹簧；16-上端盖；17-下端盖；18-双头螺柱A；19-双头螺柱B；20-双头螺柱C；21-双头螺柱D；22-滑片；23-滚动活塞；24-U型槽；25-螺纹孔；26-弧形卡扣。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
一种滚动活塞滑片与滑槽的摩擦力测量装置，如图1-3所示，包括定位机构、测量机构和滚动活塞23；其中：
如图4-8所示，所述定位机构包括平板支架1、左支架2、右支架3、主支架4、左直排滚针5、右直排滚针6、左下直排滚针7和右下直排滚针8；所述平板支架1上开设有边槽9和卡槽10，所述左支架2和右支架3平行安装在所述边槽9的左右两侧，并均能沿所述边槽9左右微调移动；所述主支架4安装在所述卡槽10上，并沿所述卡槽10左右微调移动；所述左直排滚针5固定在所述左支架2和右支架3相对面的左侧，所述右直排滚针6固定在所述左支架2和右支架3相对面的右侧；所述左下直排滚针7水平设立于所述左直排滚针5的下端平板支架1上；所述右下直排滚针8水平设立于所述右直排滚针6的下端皮平板支架1上；
如图9-12所示，所述测量机构包括左滑槽11、右滑槽12、左拉压力传感器13、右拉压力传感器14、弹簧15、上端盖16、下端盖17、双头螺柱A18、双头螺柱B19、双头螺柱C20、双头螺柱D21和滑片22；所述左滑槽11安装在所述左直排滚针5和右直排滚针6的相对面的左侧；并位于所述左下直排滚针7的上侧；所述右滑槽12安装在所述左直排滚针5和右直排滚针6的相对面的右侧；并位于所述右下直排滚针8的上侧；所述滑片22安装在所述左滑槽11和右滑槽12之间；所述左滑槽11、双头螺柱B19、左拉压力传感器13和双头螺柱C20依次通过螺纹连接；且所述双头螺柱C20的末端连接在所述主支架4上，所述双头螺柱C20能够沿所述主支架4上下微调移动；所述右滑槽12、双头螺柱D21、右拉压力传感器14、双头螺柱A18依次通过螺纹连接，且所述双头螺柱A18的末端连接在所述主支架4上，且所述双头螺柱A18能够沿所述主支架4上下微调移动；所述弹簧15一端与所述主支架4连接，另一端与所述滑片22的一端连接；
所述滚动活塞23的圆弧面与所述滑片22的另一端相切并滑动连接。
本发明的定位机构设计稳固合理，结构紧凑。通过在所述平板支架1上开设边槽9和卡槽10，所述左支架2和右支架3安装在边槽9的左右两侧后，能够沿所述边槽9的左右两端进行微调移动；所述主支架4安装在所述卡槽10上，也能与所述左、右支架3一起同步沿着所述卡槽10左右微调移动；所述左下直排滚针7、右下直排滚针8、左直排滚针5和右直排滚针6具有滚动承接的作用，本发明的测量结构设计合理，原理科学可靠，测量准确度高。所述左滑槽11的下端面和外侧面分别与所述左下直排滚针7和左直排滚针5相活动接触；所述右滑槽12的下端面和外侧面分别与所述右下直排滚针8和右直排滚针6相活动接触，使得所述左滑槽11和右滑槽12能够实现前后微调移动。所述主支架4上设有若干螺纹孔25，所述双头螺柱C20和双头螺柱A18分别卡入相应的螺纹孔25后能够沿所述主支架4上下微调移动，用以实现所述螺柱轴心位置高度的改变；所述滑片22安装在所述左滑槽11和右滑槽12之间，且其一端与弹簧15连接，另一端与滚动活塞23的圆弧面相切。本发明的装置工作时，所述滚动活塞23以一恒定的转速旋转，所述滑片22在滚动活塞23与弹簧15的作用下沿左滑槽11和右滑槽12纵向的两端做周期性的往复运动，通过所述左拉压力传感器13和右拉压力传感器14可以分别输出此转速下滑片22与左滑槽11和右滑槽12间的摩擦力大小。其中，滚动活塞压缩机是依靠偏心安设在气缸内的旋转活塞在圆柱形气缸内做滚动运动和一个与滚动活塞23相接触的滑板的往复运动实现气体的压缩的压缩机，滚动活塞压缩机的整体结构较为本技术所属领域的技术人员所知，图中省略，仅给出所述滚动活塞23的结构示意图即可。
如图11所示，作为一种优选的实施方式，所述定位机构还包括形状为“T”字形的上端盖16和下端盖17，所述上端盖16和下端盖17的横向部分均螺纹连接在所述主支架4上，所述上端盖16和下端盖17的竖向部分分别设置在所述滑块的上、下两端。将所述上端盖16和下端盖17设置在主支架4上的作用是模拟真实滚动活塞压缩机滑片与上下两端盖的的间隙。
作为一种优选的实施方式，所述平板支架1的左右两端各开设有两个U型槽24，所述左支架2和右支架3上设有若干通孔，本实施例分别在所述左支架2和右支架3上设置两行两列的通孔，所述通孔的距离与所述U型槽24两端的距离相适应。所述左支架2和右支架3微调移动后，可以用螺栓将所述左支架2和右支架3与平板支架1固定。所述主支架4在平板支架1上可定位且可前后微调移动。
作为一种优选的实施方式，所述左拉压力传感器13和右拉压力传感器14为S型拉力传感器。S型传感器的工作原理为：在外力作用下弹性体会产生弹性变形，使粘贴在其表面的电阻应变片也随同发生形变，变形后的电阻应变片的阻值将变大或变小，再经相应的测量电路把这一电阻变化转换为电压或电流信号，从而完成了将外力变换为电信号的过程。所述S型传感器采用合金钢材质，胶密封防护处理，安装容易，适合用于电子测力系统。
作为一种优选的实施方式，滚动活塞滑片与滑槽的摩擦力测量装置还包括PC机，所述PC机分别与所述左拉压力传感器13、右拉压力传感器14以及滚动活塞23电性连接，且通过电机驱动滚动活塞23旋转。所述PC机控制所述滚动活塞23做旋转运动，所述左拉压力传感器13和右拉压力传感器14分别输出滑片22与左滑槽11和右滑槽12间的摩擦力大小至所述PC机，并通过所述PC机进行分析和处理，然后实时显示出摩擦力曲线，并将数据进行保存。
所述滑片22的一端设有弧形卡扣26，所述弹簧15的一端与所述弧形卡扣26扣合。
本发明的滚动活塞滑片与滑槽的摩擦力测量装置在具体制作时达到了测量装置设计规范要求：所述滑片22各个表面形位公差和表面粗糙度达到真实滚动活塞23滑片22的要求；所述左滑槽11、右滑槽12、上端盖16、下端盖17与滑片22的对应面表面形位公差和表面粗糙度达到真实滚动活塞23的滑槽和上下端盖17的要求；并且所述左下直排滚针7、右下直排滚针8、左直排滚针5和右直排滚针6涂上足量油润滑后，作用在左滑槽11和右滑槽12上的摩擦力忽略不计。
本发明的滚动活塞滑片与滑槽的摩擦力测量装置的测量方法如下：
A、调整所述滚动活塞23的位置以及调整左支架2、右支架3、主支架4的位置，以使所述滑片22分别与左滑槽11、右滑槽12处在合适的间隙，并使所述滚动活塞23和滑片22处于合适的相对位置；
B、通过所述PC机发出控制指令，控制所述滚动活塞23驱动所述滚动活塞23以恒定转速旋转，所述滑片22在滚动活塞23和弹簧15的作用下沿滑槽做周期性的往复运动；
C、所述左拉压力传感器13和右拉压力传感器14分别输出滑片22与左滑槽11和右滑槽12间的摩擦力大小至所述PC机，并通过所述PC机进行分析和处理，然后实时显示出摩擦力曲线，并将数据进行保存。
本发明的滚动活塞滑片与滑槽的摩擦力测量装置可以进行压缩机转速、转角、运动副间隙等多因素全程动态变化来测定摩擦力，由所述左拉压力传感器13和右拉压力传感器14检测并通过所述PC机实时显示出摩擦力曲线，使得摩擦力测量更全面、快捷；相较于以往摩擦力测量需要通过间接测量法测量，且还需要对输出的测量值进行大量的计算，本发明测量摩擦力更实际、更准确，为研究、改进和使用滚动活塞23提供了强有力的真实数据支持。另外，本发明的滚动活塞滑片与滑槽的摩擦力测量装置可进行周期性的动态测量，可进行连续的变转速工况下的动态测量，克服了静态测量方法和非周期动态测量方法不能连续输出各周期内各转角时的摩擦力等缺点。
上述说明是针对本发明较佳可行实施例的详细说明，但实施例并非用以限定本发明的专利申请范围，凡本发明所提示的技术精神下所完成的同等变化或修饰变更，均应属于本发明所涵盖专利范围。
Claims (4)
1.一种滚动活塞压缩机滑片与滑槽的摩擦力测量装置，其特征在于：包括定位机构、测量机构和滚动活塞；其中：
所述定位机构包括平板支架、左支架、右支架、主支架、左直排滚针、右直排滚针、左下直排滚针和右下直排滚针；所述平板支架的左右两端各开设有两个U型槽，所述左支架和右支架上设有若干通孔，所述通孔的距离与所述U型槽两端的距离相适应；所述平板支架上开设有边槽和卡槽，所述左支架和右支架平行安装在所述边槽的左右两侧，并均能沿所述边槽左右微调移动；所述主支架安装在所述卡槽上，并沿所述卡槽左右微调移动；所述左直排滚针固定在所述左支架和右支架相对面的左侧，所述右直排滚针固定在所述左支架和右支架相对面的右侧；所述左下直排滚针水平设立于所述左直排滚针的下端平板支架上；所述右下直排滚针水平设立于所述右直排滚针的下端皮平板支架上；
所述测量机构包括左滑槽、右滑槽、左拉压力传感器、右拉压力传感器、弹簧、上端盖、下端盖、双头螺柱A、双头螺柱B、双头螺柱C、双头螺柱D和滑片；所述左滑槽安装在所述左直排滚针和右直排滚针的相对面的左侧；并位于所述左下直排滚针的上侧；所述右滑槽安装在所述左直排滚针和右直排滚针的相对面的右侧；并位于所述右下直排滚针的上侧；所述滑片安装在所述左滑槽和右滑槽之间；所述左滑槽、双头螺柱B、左拉压力传感器和双头螺柱C依次通过螺纹连接；且所述双头螺柱C的末端连接在所述主支架上，所述双头螺柱C能够沿所述主支架上下微调移动；所述右滑槽、双头螺柱D、右拉压力传感器、双头螺柱A依次通过螺纹连接，且所述双头螺柱A的末端连接在所述主支架上，且所述双头螺柱A能够沿所述主支架上下微调移动；所述弹簧一端与所述主支架连接，另一端与所述滑片的一端连接；
所述滚动活塞的圆弧面与所述滑片的另一端相切并滑动连接；所述定位机构还包括上端盖和下端盖，所述上端盖和下端盖均呈“T”字型，所述上端盖和下端盖的横向部均通过螺纹连接在所述主支架上，所述上端盖的竖向部设置在所述滑片的上端，所述下端盖的竖向部设置在所述滑片的下端。
2.根据权利要求1所述的一种滚动活塞压缩机滑片与滑槽的摩擦力测量装置，其特征在于：所述左拉压力传感器和右拉压力传感器为S型拉力传感器。
3.根据权利要求1所述的一种滚动活塞压缩机滑片与滑槽的摩擦力测量装置，其特征在于：所述滑片的一端设有弧形卡扣，所述弹簧的一端与所述弧形卡扣扣合。
4.根据权利要求1所述的一种滚动活塞压缩机滑片与滑槽的摩擦力测量装置，其特征在于：还包括PC机，所述PC机分别与所述左拉压力传感器、右拉压力传感器以及滚动活塞电性连接，且通过电机驱动滚动活塞旋转。
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