對(duì)稱式線接觸微動(dòng)疲勞試驗(yàn)微動(dòng)載荷加載裝置的制造方法
【專利摘要】一種對(duì)稱式線接觸微動(dòng)疲勞試驗(yàn)微動(dòng)載荷加載裝置，包括固定底座，所述固定底座上安裝立柱，所述加載裝置還包括靜定梁、螺旋加載機(jī)構(gòu)、載荷傳感器和加載工位板，兩根靜定梁平行設(shè)置且均位于立柱上，所述加載工位板的兩端分別可滑動(dòng)地與一根靜定梁連接，兩個(gè)所述加載工位板之間為試驗(yàn)工位，在所述加載工位板遠(yuǎn)離試驗(yàn)工位側(cè)的同軸線上安裝所述載荷傳感器，所述載荷傳感器與所述螺旋加載機(jī)構(gòu)的動(dòng)作端配合。本實(shí)用新型提供了一種穩(wěn)定性很好、剛度較好、可靠性強(qiáng)的對(duì)稱式線接觸微動(dòng)疲勞試驗(yàn)微動(dòng)載荷加載裝置。
【專利說明】
對(duì)稱式線接觸微動(dòng)疲勞試驗(yàn)微動(dòng)載荷加載裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型屬于材料疲勞性能試驗(yàn)及材料摩擦磨損領(lǐng)域，具體的說屬于一種對(duì)各種形狀的微動(dòng)疲勞試驗(yàn)試樣施加橫向微動(dòng)載荷及產(chǎn)生微動(dòng)摩擦磨損時(shí)提供恒定且穩(wěn)定可靠的線性載荷的加載裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]微動(dòng)疲勞，這是指構(gòu)件在循環(huán)載荷作用下，由于表面某一部位與其它接觸表面間產(chǎn)生小振幅相對(duì)滑動(dòng)(即微動(dòng))而導(dǎo)致構(gòu)件微動(dòng)疲勞損傷。零件在接觸損傷區(qū)內(nèi)萌生裂紋，裂紋在交變應(yīng)力作用下擴(kuò)展而導(dǎo)致的疲勞強(qiáng)度下降或早期斷裂。微動(dòng)疲勞現(xiàn)象在各種機(jī)械構(gòu)件中廣泛存在，而且對(duì)疲勞壽命影響很大。通常使材料疲勞極限降低20?50%，有時(shí)甚至降低得更顯著。在航空、航天、交通、核能等諸多工業(yè)部門中，均存在微動(dòng)疲勞損傷問題，尤其是在航空核電工業(yè)中更為突出和普遍。
[0003]1927年Tomlinson提出了一種微動(dòng)，在其研究報(bào)告中首次出現(xiàn)“Fretting” 一詞。1949年Mindl in首次將接觸力學(xué)引入微動(dòng)領(lǐng)域，為微動(dòng)力學(xué)分析奠定了基礎(chǔ);接著1953年和1954年分別由Feng和Uhigh，提出了化學(xué)機(jī)械理論和磨損速率變化理論，為微動(dòng)疲勞研究的發(fā)展推進(jìn)了一大步。1969年Nisll1ka等人提出了一種微動(dòng)疲勞模型，預(yù)測(cè)了試件的微動(dòng)疲勞壽命；1972年Waterhouse發(fā)表了首部有關(guān)微動(dòng)的專著任代1:1:;[叫(]01'1'08；[011》。1990年，Godet提出了微動(dòng)磨損的三體理論。而在1992年，Zhou和Vincent提出的二類微動(dòng)圖理論，從而揭示了微動(dòng)運(yùn)行機(jī)制和材料損傷規(guī)律，對(duì)微動(dòng)疲勞的發(fā)展做出了重要貢獻(xiàn)。進(jìn)入21世紀(jì)以來，研究重點(diǎn)轉(zhuǎn)入到對(duì)于具體材料及結(jié)構(gòu)的微動(dòng)疲勞分析、研究。
[0004]目前，微動(dòng)疲勞實(shí)驗(yàn)微動(dòng)模型有很多種形式，根據(jù)接觸方式的不同可分為點(diǎn)、線和面的接觸;根據(jù)受載荷不同可分為拉壓微動(dòng)疲勞、彎曲微動(dòng)疲勞和扭轉(zhuǎn)微動(dòng)疲勞。國(guó)內(nèi)外研究微動(dòng)疲勞的實(shí)驗(yàn)裝置按照微動(dòng)墊的結(jié)構(gòu)不同主要可分為橋式微動(dòng)墊和圓柱式微動(dòng)墊等。最早用于微動(dòng)疲勞試驗(yàn)的接觸幾何主要是橋式微動(dòng)而產(chǎn)生平面-平面接觸，其最大優(yōu)點(diǎn)是可以使用標(biāo)準(zhǔn)的疲勞試件，不管試件是處于彎曲還是循環(huán)軸向力作用下。然而該裝置有一些不利因素，如橋足的接觸狀況很難確定，每個(gè)橋足的滑移狀況也是不同等。20世紀(jì)六七十年代，Nish1ka和Hirakawa采用了另一種完全不同的接觸幾何，圓柱形微動(dòng)塊與平板試樣接觸，此結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是接觸應(yīng)力能通過典型的接觸分析來分析描述。但是該裝置在使用過程中也存在一些問題，如微動(dòng)系統(tǒng)剛性不好，微動(dòng)墊相對(duì)滑動(dòng)太大，導(dǎo)致其軸向位移大，橫向載荷在疲勞過程中會(huì)發(fā)生變化即載荷不穩(wěn)定。在微動(dòng)疲勞過程中，往往由于微動(dòng)裝置的穩(wěn)定性及可靠性較差，導(dǎo)致試驗(yàn)結(jié)果很不理想，試驗(yàn)結(jié)果不能真實(shí)反映實(shí)際微動(dòng)疲勞的性能。所以，在材料微動(dòng)疲勞試驗(yàn)時(shí)，必須設(shè)計(jì)一種對(duì)試樣施加橫向載荷穩(wěn)定可靠的試驗(yàn)裝置，從而使得試樣受到軸向載荷而發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)時(shí)，橫向載荷將不發(fā)生改變。并且在整個(gè)試驗(yàn)過程中微動(dòng)結(jié)構(gòu)、固定支座等結(jié)構(gòu)也能穩(wěn)定可靠的工作。因此，設(shè)計(jì)出一套剛性好，系統(tǒng)穩(wěn)定的同時(shí)具有載荷對(duì)稱分布保持先接觸功能的微動(dòng)疲勞橫向微動(dòng)加載裝置具有重要的意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了克服已有微動(dòng)疲勞試驗(yàn)橫向加載裝置的不能一致的調(diào)節(jié)滑動(dòng)，穩(wěn)定性較差、可靠性的不足，本實(shí)用新型提供了一種穩(wěn)定性很好、剛度較好、可靠性強(qiáng)的對(duì)稱式線接觸微動(dòng)疲勞試驗(yàn)微動(dòng)載荷加載裝置。
[0006]本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
[0007]一種對(duì)稱式線接觸微動(dòng)疲勞試驗(yàn)微動(dòng)載荷加載裝置，包括固定底座，所述固定底座上安裝立柱，所述加載裝置還包括靜定梁、螺旋加載機(jī)構(gòu)、載荷傳感器和加載工位板，兩根靜定梁平行設(shè)置且均位于立柱上，所述加載工位板的兩端分別可滑動(dòng)地與一根靜定梁連接，兩個(gè)所述加載工位板之間為試驗(yàn)工位，在所述加載工位板遠(yuǎn)離試驗(yàn)工位側(cè)的同軸線上安裝所述載荷傳感器，所述載荷傳感器與所述螺旋加載機(jī)構(gòu)的動(dòng)作端配合。
[0008]進(jìn)一步，所述螺旋加載機(jī)構(gòu)包括螺旋加載器和連接板，所述連接板的兩端分別可滑動(dòng)地與一根靜定梁連接，所述螺旋加載器固定在所述連接板上，所述螺旋加載器的伸縮桿為所述螺旋加載機(jī)構(gòu)的動(dòng)作端。
[0009]再進(jìn)一步，所述加載工位板與所述靜定梁之間的連接處設(shè)有定位件。
[0010]更進(jìn)一步，所述加載工位板與所述靜定梁之間的連接處、所述連接板與所述靜定梁之間的連接處均設(shè)有定位件。
[0011 ]所述加載工位板靠近試驗(yàn)工位側(cè)安裝微動(dòng)墊。
[0012]所述靜定梁的兩端安裝滑塊，所述滑塊可滑動(dòng)地安裝在橫向?qū)к壣希鰴M向?qū)к壙缮舷禄瑒?dòng)地安裝在立柱上，所述立柱可縱向滑動(dòng)地安裝在底座上。
[0013]本實(shí)用新型的技術(shù)構(gòu)思為:具有提供自協(xié)調(diào)式微動(dòng)載荷的橫向加載裝置，是固定底座、三軸運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、帶滑塊的靜定梁結(jié)構(gòu)、微動(dòng)墊固定裝置、微動(dòng)加載機(jī)構(gòu)共同作用來對(duì)微動(dòng)試樣提供橫向載荷的。首先將其中一個(gè)帶有一對(duì)橫向加載裝置的固定底座通過螺栓固定在試驗(yàn)機(jī)上，然后再將另一對(duì)橫向加載裝置安裝在靜定梁上，最后將另一半底座通過螺栓固定在試驗(yàn)機(jī)上與先前固定好的底座做成完整的實(shí)驗(yàn)裝置。
[0014]布置三軸運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu):通過滑塊可調(diào)節(jié)兩個(gè)靜定梁在X軸上的位置，也是通過滑塊調(diào)整兩個(gè)微動(dòng)墊的距離，該距離為所設(shè)計(jì)的微動(dòng)疲勞試樣的外尺寸，通過鎖緊螺釘將螺旋加載器的連接板固定在靜定梁上，可調(diào)節(jié)底座上的梁來調(diào)整Z軸的位置，將微動(dòng)墊通過螺栓安裝與懸臂梁的正中間，試樣通過試驗(yàn)機(jī)上下夾頭夾持并且通過所述一對(duì)微動(dòng)墊，將微動(dòng)加載系統(tǒng)固定在靜定梁上，從而可以施加穩(wěn)定、可靠的橫向載荷，施加的載荷數(shù)值可以通過載荷傳感器所配套的顯示表來顯示。此時(shí)，整個(gè)微動(dòng)裝置將與試驗(yàn)機(jī)保持相對(duì)靜止。在微動(dòng)疲勞試驗(yàn)的過程中，靜止的微動(dòng)裝置與軸向微動(dòng)的試樣存在滑動(dòng)，從而達(dá)到微動(dòng)疲勞的效果。
[0015]本實(shí)用新型專利的效果主要表現(xiàn)在:裝置具有XYZ三個(gè)方向可調(diào)的性能，能根據(jù)不同試樣不同尺寸來調(diào)整位置。兩端加載裝置的載荷都可以通過傳感器顯示屏讀出保證兩端載荷相等，自由端的微動(dòng)加載裝置由螺旋測(cè)微器改進(jìn)而得，使得加載載荷也具很高的精度
0.1N。由于整個(gè)裝置采用的形材、靜定梁結(jié)構(gòu)尺寸較大整個(gè)裝置剛性很好。本實(shí)用新型裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便，結(jié)構(gòu)合理、連接可靠對(duì)微動(dòng)試樣進(jìn)行微動(dòng)試驗(yàn)時(shí)穩(wěn)定可靠。
【附圖說明】
[0016]圖1是微動(dòng)疲勞試驗(yàn)橫向微動(dòng)加載裝置的示意圖。
[0017]圖2是圖1的俯視圖。
[0018]圖3是圖1的左視圖。
[0019]圖4是微動(dòng)墊固定裝置的示意圖。
[°02°]圖5是螺旋加載機(jī)構(gòu)的示意圖。
[0021 ]圖6是傳感器固定裝置示意圖。
[0022]圖7是螺旋加載器固定裝置示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述。
[0024]參照?qǐng)D1?圖7，一種對(duì)稱式線接觸微動(dòng)疲勞試驗(yàn)微動(dòng)載荷加載裝置，包括固定底座1，所述固定底座I上安裝立柱，所述加載裝置還包括靜定梁4、螺旋加載機(jī)構(gòu)、載荷傳感器6和加載工位板2，兩根靜定梁4平行設(shè)置且均位于立柱上，所述加載工位板2的兩端分別可滑動(dòng)地與一根靜定梁4連接，兩個(gè)所述加載工位板2之間為試驗(yàn)工位，在所述加載工位板2遠(yuǎn)離試驗(yàn)工位側(cè)的同軸線上安裝所述載荷傳感器6，所述載荷傳感器6與所述螺旋加載機(jī)構(gòu)的動(dòng)作端配合。
[0025]進(jìn)一步，所述螺旋加載機(jī)構(gòu)包括螺旋加載器7和連接板3，所述連接板3的兩端分別可滑動(dòng)地與一根靜定梁4連接，所述螺旋加載器7固定在所述連接板3上，所述螺旋加載器7的伸縮桿為所述螺旋加載機(jī)構(gòu)的動(dòng)作端。
[0026]再進(jìn)一步，所述加載工位板2與所述靜定梁4之間的連接處設(shè)有定位件。
[0027]更進(jìn)一步，所述加載工位板2與所述靜定梁4之間的連接處、所述連接板3與所述靜定梁4之間的連接處均設(shè)有定位件。
[0028]所述加載工位板2靠近試驗(yàn)工位側(cè)安裝微動(dòng)墊5。
[0029]所述靜定梁4的兩端安裝滑塊，所述滑塊可滑動(dòng)地安裝在橫向?qū)к?上，所述橫向?qū)к?可上下滑動(dòng)地安裝在立柱上，所述立柱可縱向滑動(dòng)地安裝在底座上。形成XYZ三個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)。
[0030]所述定位件為鎖緊螺釘，加載時(shí)將鎖緊螺釘鎖緊，使連接板3與靜定梁固定，從而使所述螺旋加載器動(dòng)作桿壓緊載荷傳感器。加載工位板2可在靜定梁自由移動(dòng)，微動(dòng)墊5與載荷傳感器分布與同一塊加載工位板2異側(cè)同軸線上，從而使螺旋加載器動(dòng)作桿上的力傳遞到微動(dòng)墊。
[0031 ]三軸運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，由角鋼連接而成，其分別帶有XYZ三個(gè)方向的導(dǎo)槽，所述固定底座I與試驗(yàn)機(jī)通過螺栓固定，其正面的兩根橫梁完全平行，用于連接帶軸的滑塊結(jié)構(gòu)，兩根橫梁可以沿底座上下Z方向移動(dòng)，X方向通過與靜定梁連接的滑塊調(diào)節(jié)在導(dǎo)軌8上進(jìn)行調(diào)節(jié)，Y方向通過連接板在靜定梁上的滑塊調(diào)節(jié)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種對(duì)稱式線接觸微動(dòng)疲勞試驗(yàn)微動(dòng)載荷加載裝置，包括固定底座，所述固定底座上安裝立柱，其特征在于:所述加載裝置還包括靜定梁、螺旋加載機(jī)構(gòu)、載荷傳感器和加載工位板，兩根靜定梁平行設(shè)置且均位于立柱上，所述加載工位板的兩端分別可滑動(dòng)地與一根靜定梁連接，兩個(gè)所述加載工位板之間為試驗(yàn)工位，在所述加載工位板遠(yuǎn)離試驗(yàn)工位側(cè)的同軸線上安裝所述載荷傳感器，所述載荷傳感器與所述螺旋加載機(jī)構(gòu)的動(dòng)作端配合。2.如權(quán)利要求1所述的對(duì)稱式線接觸微動(dòng)疲勞試驗(yàn)微動(dòng)載荷加載裝置，其特征在于:所述螺旋加載機(jī)構(gòu)包括螺旋加載器和連接板，所述連接板的兩端分別可滑動(dòng)地與一根靜定梁連接，所述螺旋加載器固定在所述連接板上，所述螺旋加載器的伸縮桿為所述螺旋加載機(jī)構(gòu)的動(dòng)作端。3.如權(quán)利要求1所述的對(duì)稱式線接觸微動(dòng)疲勞試驗(yàn)微動(dòng)載荷加載裝置，其特征在于:所述加載工位板與所述靜定梁之間的連接處設(shè)有定位件。4.如權(quán)利要求2所述的對(duì)稱式線接觸微動(dòng)疲勞試驗(yàn)微動(dòng)載荷加載裝置，其特征在于:所述加載工位板與所述靜定梁之間的連接處、所述連接板與所述靜定梁之間的連接處均設(shè)有定位件。5.如權(quán)利要求1?4之一所述的對(duì)稱式線接觸微動(dòng)疲勞試驗(yàn)微動(dòng)載荷加載裝置，其特征在于:所述加載工位板靠近試驗(yàn)工位側(cè)安裝微動(dòng)墊。6.如權(quán)利要求1?4之一所述的對(duì)稱式線接觸微動(dòng)疲勞試驗(yàn)微動(dòng)載荷加載裝置，其特征在于:所述靜定梁的兩端安裝滑塊，所述滑塊可滑動(dòng)地安裝在橫向?qū)к壣希鰴M向?qū)к壙缮舷禄瑒?dòng)地安裝在立柱上，所述立柱可縱向滑動(dòng)地安裝在底座上。
【文檔編號(hào)】G01N3/02GK205580856SQ201521138295
【公開日】2016年9月14日
【申請(qǐng)日】2015年12月31日
【發(fā)明人】謝林君, 錢浩, 唐力晨, 謝永誠(chéng), 李晨, 劉暢, 任欣, 張康達(dá)
【申請(qǐng)人】浙江工業(yè)大學(xué), 上海核工程研究設(shè)計(jì)院