[发明专利]电刷摩擦系数测试台及其测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种摩擦系数测量装置及其测量方法，特别涉及一种电刷摩擦系数测试台及其测量方法。 

背景技术

电刷是与运动件作滑动接触而形成电连接的一种导电部件。电刷是用于换向器或滑环上，作为导入导出电流的滑动接触体。它的导电，导热以及润滑性能良好，并具有一定的机械强度和换向性火花的本能。几乎所有的直流电机以及换向式电机都使用电刷，它是电机的重要组成部件。由于直流有刷电机要求润滑性良好，因此电刷的摩擦系数是电刷性能优劣的一项重要参数。 

目前，摩擦系数的测量主要是通过测量正压力与摩擦力的方法进行，一般的动摩擦系数测量都是在低速的条件下测得的。对于电刷而言，电刷与滑环之间的相对运动速度非常快，采用现有方法进行装置及方法进行测量准确率非常低。 

发明内容

本发明的目的是为了解决目前测量动摩擦系数的装置及方法对高速条件下的电刷动摩擦系数的测量准确率低的问题，本发明提供一种电刷摩擦系数测试台及其测量方法。 

本发明的电刷摩擦系数测试台，所述测试台包括测试工装和控制系统； 

测试工装包括支撑座、扭矩传感器、力臂杆、压力传感器、电刷装卡工装、镶铜转盘、径向轴承和拖动电机； 

测试台支撑座为三层支撑座，在测试台支撑座的最顶层设置有扭矩传感器，所述扭矩传感器的输出轴与力臂杆的顶端垂直连接，力臂杆的底端与压力传感器的上表面固定连接， 

所述电刷装卡工装分为上部分和下部分，所述上部分和下部分通过螺纹连接；压力传感器的下表面与电刷装卡工装的上部分固定连接，且压力传感器的下表面通过弹簧与电刷装卡工装内的被测电刷的一侧连接， 

在测试台支撑座的中间层设置有拖动电机，拖动电机的电机输出轴通过径向轴承与镶铜转盘的中心相连接，且带动镶铜转盘转动； 

镶铜转盘设置在测试台支撑座的中间层，电刷装卡工装内被测电刷的另一侧设置在镶铜转盘的上方； 

控制系统的转速控制信号输出端与拖动电机的转速控制信号输入端连接，扭矩传感器的力矩信号输出端与控制系统的力矩信号输入端连接，压力传感器的正压力信号输出端与控制系统的正压力信号输入端连接。 

所述力臂杆为可伸缩力臂杆。 

所述控制系统包括扭矩信号测试单元，正压力信号测试单元、信号采集及调理单元、控制及处理单元和通信单元； 

扭矩信号测试单元，用于接收扭矩传感器测得力矩信号； 

正压力信号测试单元，用于接收压力传感器测得的正压力信号； 

信号采集及调理单元，用于对接收力矩信号和正压力信号进行采样，并对采样信号进行调理，并发送给控制及处理单元； 

控制及处理单元，用于控制拖动电机转动，还用于选取转速稳定的力矩信号和正压力信号，并根据所述力矩信号和正压力信号求出相应时刻的动摩擦系数，再将求取的动摩擦系数求平均值，所述平均值为被测电刷的动摩擦系数； 

通信单元，用于控制及处理单元与上位机进行数据交换。 

所述扭矩传感器采用加载的测功机实现。 

所述镶铜转盘的直径为60cm。 

基于所述电刷摩擦系数测试台的测量方法，所述方法包括如下步骤： 

步骤一：采用标定组件对扭矩传感器进行初始标定；所述标定组件包括标定杠杆和砝码； 

步骤二：调整力臂杆的长度，使装有被测电刷的电刷装卡工装处于悬空状态，且使压力传感器的压力示数为零；然后，调整力臂杆的长度，使装在电刷装卡工装内的被测电刷与镶铜转盘）相接触，再调整电刷装卡工装的螺纹，使压力传感器的示数在15kPa-35kPa内； 

步骤三：控制系统对拖动电机进行加电，使拖动电机缓启动，当拖动电机开始稳速转动后，控制系统控制压力传感器和扭矩传感器开始测量，计算出被测电刷的摩擦系数。 

本发明的有益效果在于，本发明的测试台结构科学合理、操作简单方便，可用于精确测量力矩信号和正压力信号，并实时计算输出被测电刷的动摩擦系数。本发明所述测试台根据实际生产需要，改进了传统的测试台，能够测量在高速情况下电刷与黄铜材质物品的动摩擦系数。能够真实地反映出电刷在工作条件下的润滑性能。在此过程中，完成数据的采集和调理，实现了对正压力和摩擦力矩情况的全方位自动监测。 

本发明的测试台的测量方法可以真实地显示出各种型号的电刷的动摩擦系数情况，实现了各型号电刷的测量和计算结果的实时输出，抗干扰能力强，能真实、准确、实时地反应电刷的润滑性能。实验表明，本发明测得的电刷摩擦系数的准确度提高了20%。