專利名稱：一種切向微動摩擦磨損試驗設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種實時觀測與記錄切向微動摩擦磨損的設(shè)備。
背景技術(shù)：
不同于滑動、滾動,微動(Fretting)是指在機械振動、疲勞載荷、電磁振動或熱循環(huán)等交變載荷作用下，接觸表面間發(fā)生的振幅極小的相對運動，這些接觸表面通常名義上靜止，即微動發(fā)生在“緊固”配合的機械部件中。由于機械、流體、熱循環(huán)電磁等引起的振動， 微動磨損普遍存在于看似靜止的各種間隙或緊配合的接觸界面，它廣泛存在于工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域。微動可以造成接觸面磨損，引起構(gòu)件咬合、松動或形成污染等；它可以加速裂紋的萌生和擴展，使零部件的疲勞壽命降低。在球-平面接觸條件下，微動可以分為切向、徑向、滾動、扭動等四種基本微動模式。其中切向微動是對磨副在法向載荷的作用下，在接觸面上做小位移直線運動，切向微動的法向載荷方向與其運動方向垂直；它是最普遍存在的微動，也是造成微動磨損的最主要形式，對切向微動進行試驗與分析，以搞清其磨損機理及與相關(guān)工況的關(guān)系，可為相關(guān)零部件的設(shè)計、制造與維護提供準確、可靠的試驗依據(jù)，以降低裂紋的萌生和擴展，提高零部件的疲勞壽命具有重要的意義?，F(xiàn)有的微動磨損試驗設(shè)備主要有三類I、機械式通常使用凸輪或偏心輪機構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡單。但其頻率較低，且難改變，難以實現(xiàn)小振幅的運動，精度差。2、電磁式最大優(yōu)點是頻帶寬，可模擬高頻振動，試驗設(shè)備體積也較小；但存在激振力和位移振幅不聞的缺點。3、電磁伺服式激振力、位移、振幅和頻率都適中，能進行實時控制，精度高。但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積大、維修成本高。且以上切向微動試驗設(shè)備，均不能在可控的高溫、液體介質(zhì)環(huán)境下進行試驗，不方便對切向微動與高溫、液體介質(zhì)的關(guān)系進行試驗分析，從而無法對相關(guān)零部件在高溫、液體介質(zhì)下的切向微動磨損提供較好的實驗依據(jù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種切向微動摩擦磨損試驗設(shè)備，它能有效的模擬切向微動磨損，其結(jié)構(gòu)簡單、維修方便，試驗精度高，并且能在可控高溫、潤滑、液體等介質(zhì)條件下進行微動磨損試驗，能為相關(guān)零部件的設(shè)計、制造與維護提供更加準確、可靠的試驗依據(jù)。本發(fā)明實現(xiàn)其發(fā)明目的所采用的技術(shù)方案是，一種切向微動摩擦磨損試驗設(shè)備， 其組成是與數(shù)據(jù)采集及控制系統(tǒng)相連的橫向液壓活塞的活塞桿與豎向的連桿中上部的鉸軸相連，連桿的上端通過橫桿與上試件夾頭的一側(cè)連接；液壓活塞的活塞桿與活塞之間安裝有切向位移傳感器；所述的上試件夾頭為夾持球形試件的夾頭；夾持平面試件的下試件夾頭設(shè)于上試件夾頭的正下方，下試件夾頭固定在實驗介質(zhì)腔的底部，實驗介質(zhì)腔的底部與兩個縱向的支撐梁的頂部固定連接，支撐梁的底部固定于底座上；支撐梁的頂部的側(cè)面與固定于底座上的形變傳感器相連。本發(fā)明的工作過程和原理是將球形試件夾持于上試件夾頭，平面試件夾持于下試件夾頭并使平面試件和球形試件接觸。由于液壓活塞的活塞桿與上試件夾頭是通過豎向連桿中上部的鉸軸相鉸接，上試件夾頭及其球形試件能在一定范圍內(nèi)以豎向連桿的鉸軸為軸心上下轉(zhuǎn)動，因此能夠通過上試件夾頭向上、下試件之間的接觸面施加特定的垂向載荷；而上、下試件接觸后，上試件夾頭則不能偏離該鉸軸軸心進行水平移動，因此，液壓活塞能夠驅(qū)動上試件夾頭及球形試件進行相應(yīng)的受控水平往復(fù)運動。對上試件夾頭施加向下的設(shè)定垂直載荷，然后數(shù)據(jù)采集及控制系統(tǒng)控制液壓活塞按設(shè)定的往復(fù)微動位移，驅(qū)動上試件夾頭在水平方向往復(fù)微動，使球形試件與固定的平面試件之間產(chǎn)生切向微動；同時，活塞腔與活塞桿之間的切向位移傳感器檢測出球形試件發(fā)生的切向位移，形變傳感器通過測量支撐梁的橫向形變而測出兩試件間的摩擦力；測出的數(shù)據(jù)由數(shù)據(jù)采集及控制系統(tǒng)進行后續(xù)的分析與處理，從而得出荷載、微動位移、頻率及微動次數(shù)與微動磨損的關(guān)系。若需進行液體高溫介質(zhì)條件下的切向微動試驗，則向液壓介質(zhì)腔內(nèi)充入相應(yīng)的液壓介質(zhì)(如潤滑油)，使其浸沒球形試件與平面試件間的接觸面，并在液壓介質(zhì)中設(shè)置加熱元件及溫度傳感器，即可進行特定溫度液壓介質(zhì)條件下的切向微動試驗。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是I、通過簡單的連桿鉸接結(jié)構(gòu)，很好的實現(xiàn)了上試件夾頭的垂向運動與水平運動的解耦，從而簡單有效的實現(xiàn)了球形試件與平面試件接觸面間的垂向載荷的施加與切向位移驅(qū)動，能較好地模擬設(shè)定載荷下的切向微動；結(jié)構(gòu)簡單、制作與試驗成本低。2、由液壓活塞驅(qū)動上試件夾頭的切向微動，其位移和頻率控制精確，試驗精度高。3、通過簡單的連桿鉸接結(jié)構(gòu)使垂向加載及切向位移驅(qū)動均在上部的上試件夾頭進行；而下部的下試件夾頭及其下試件不需要進行驅(qū)動及加載；從而可以將下試件夾頭固定在介質(zhì)腔內(nèi)，并向充入介質(zhì)腔內(nèi)充入液體介質(zhì)，均不會影響載荷的施加與切向位移的驅(qū)動。通過向充入介質(zhì)腔內(nèi)充入液體介質(zhì)使其浸沒下試件及其與上試件的接觸面，即可在各種潤滑、液體介質(zhì)及設(shè)定的溫度條件下進行微動磨損試驗。從而進行各種工況下，尤其是高溫液壓介質(zhì)工況下的切向微動磨損，能為相關(guān)零部件的設(shè)計、制造與維護提供更加準確、可靠的試驗依據(jù)。上述的連桿的下端遠離實驗介質(zhì)腔的外側(cè)連接有平衡塊。這樣，在未施加特定的垂向載荷時，平衡塊與上試件夾頭及球形試件以鉸軸為支點，保持平衡，上試件夾頭及球形試件的自重載荷不會施加在平面試件上；試驗時平面試件與球形試件接觸面間的載荷僅僅是外加的載荷，也即初始載荷為零，這樣方便垂向載荷施加值的確定、計算與操作。以下結(jié)合附圖和具體實施方式
，對本發(fā)明作進一步說明。


圖I為本發(fā)明實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式圖I示出，本發(fā)明的一種具體實施方式
是，一種切向微動摩擦磨損試驗設(shè)備，其組成是與數(shù)據(jù)采集及控制系統(tǒng)相連的橫向液壓活塞I的活塞桿與豎向的連桿8中上部的鉸軸相連，連桿8的上端通過橫桿13與上試件夾頭4的一側(cè)連接；液壓活塞I的活塞桿與活塞之間安裝有切向位移傳感器7 ;所述的上試件夾頭4為夾持球形試件的夾頭；夾持平面試件5的下試件夾頭2設(shè)于上試件夾頭4的正下方，下試件夾頭2固定在實驗介質(zhì)腔11的底部，實驗介質(zhì)腔11的底部與兩個縱向的支撐梁10的頂部固定連接， 支撐梁10的底部固定于底座18上；支撐梁10的頂部的側(cè)面與固定于底座18上的形變傳感器12相連。本實施例的連桿8的下端遠離實驗介質(zhì)腔11的外側(cè)連接有平衡塊9。
權(quán)利要求
1.一種切向微動摩擦磨損試驗設(shè)備，其組成是與數(shù)據(jù)采集及控制系統(tǒng)相連的橫向液壓活塞(I)的活塞桿與豎向的連桿(8)中上部的鉸軸相連，連桿⑶的上端通過橫桿(13)與上試件夾頭⑷的一側(cè)連接；液壓活塞⑴的活塞桿與活塞之間安裝有切向位移傳感器(7);所述的上試件夾頭(4)為夾持球形試件的夾頭；夾持平面試件(5)的下試件夾頭(2)設(shè)于上試件夾頭(4)的正下方，下試件夾頭(2) 固定在實驗介質(zhì)腔(11)的底部，實驗介質(zhì)腔(11)的底部與兩個縱向的支撐梁(10)的頂部固定連接，支撐梁(10)的底部固定于底座(18)上；支撐梁(10)的頂部的側(cè)面與固定于底座(18)上的形變傳感器(12)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種切向微動摩擦磨損試驗設(shè)備，其特征在于所述的連桿(8)的下端遠離實驗介質(zhì)腔(11)的外側(cè)連接有平衡塊(9)。
全文摘要
一種切向微動摩擦磨損試驗設(shè)備，其組成是與數(shù)據(jù)采集及控制系統(tǒng)相連的橫向液壓活塞與豎向的連桿中上部的鉸軸相連，連桿的上端通過橫桿與上試件夾頭的一側(cè)連接；上試件夾頭的另一側(cè)與固定在實驗介質(zhì)腔的側(cè)壁上的切向位移傳感器相連；所述的上試件夾頭為夾持球形試件的夾頭；上試件夾頭的正下方設(shè)有夾持平面試件的下試件夾頭，下試件夾頭固定在實驗介質(zhì)腔的底部，實驗介質(zhì)腔的底部置于兩個縱向的支撐桿上，支撐桿的頂部與實驗介質(zhì)腔的底部之間設(shè)有形變傳感器。它能有效模擬切向微動磨損，結(jié)構(gòu)簡單、維修方便，試驗精度高，且能在可控高溫、潤滑、液體等介質(zhì)條件下進行微動磨損試驗，能為相關(guān)零部件設(shè)計、制造與維護提供更準確、可靠的試驗依據(jù)。
文檔編號G01N3/56GK102590002SQ20121004332
公開日2012年7月18日 申請日期2012年2月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月24日
發(fā)明者劉啟躍, 周仲榮, 彭金方, 朱旻昊, 石心余, 莫繼良, 蔡振兵 申請人:西南交通大學