CN100494968C - 小载荷冲击磨损试验机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种小载荷冲击磨损试验机，其底座(1)的后部固定有立板(2)，顶杆向下的激振器(3)安装在立板(2)上部前面，激振器(3)顶杆的末端依次连接压电式阻抗传感器(4)和上试样夹持装置(5)；底座(1)上位于上试样夹持装置(5)下方的位置，固定有下试样夹持装置(6)。该试验机适用于小载荷的冲击磨损试验，自动化程度高，工作载荷稳定，持久工作能力好、精度高，试验数据的重现性好。

Description

小载荷冲击磨损试验机

技术领域

本发明涉及一种冲击磨损试验机，尤其涉及一种小载荷下的冲击磨损试验机。

背景技术

冲击磨损是一个固体表面与另一个固体表面反复动态接触、撞击所造成的表面磨损。在各类机械中许多零构件都承受着不同程度的冲击磨损，如电磁接触器件、模具凹凸模、刀具剪口、锻锤等。冲击载荷会造成接触表面的破坏，严重时将导致零构件失效。在各种磨损引起的失效中，冲击磨损对材料的影响最大，而目前对它的了解最少。这一方面是由于冲击磨损问题的复杂性，另一方面也是由于冲击磨损试验装置的缺乏。

现有的冲击磨损试验机，以其工作原理可分为：自由落体式、杠杆机构式、汽缸驱动活塞冲击式、气枪喷射固体粒子流式等。这些试验机大多是由企业和研究工作者根据需要和实际工况自行设计制造，其自动化程度低，测量精度不高，冲击力较大，通常在几十到几千牛顿，不能进行小载荷即几十牛顿以下的冲击磨损试验。对于大量的实际工况中承受更小冲击载荷的零部件材料，则必须研制小载荷冲击试验机来评价材料的力学性能，才能使试验结果和实际工况更好的对应。

发明内容

本发明的目的就是提供一种小载荷冲击磨损试验机，该试验机适用于小载荷的冲击磨损试验，自动化程度高，工作载荷稳定，持久工作能力好、精度高，试验数据的重现性好。

本发明解决其技术问题，所采用的技术方案为：一种小载荷冲击磨损试验机，其结构特点是：底座的后部固定有立板，顶杆向下的激振器安装在立板上部前面，激振器顶杆的末端依次连接压电式阻抗传感器和上试样夹持装置；底座上位于上试样夹持装置下方的位置，固定有下试样夹持装置。

工作时，将上、下试样分别夹持于上、下试样夹持装置中，并将激振器与任意波信号发生器及放大器相连，阻抗传感器与电荷放大器及计算机数据处理系统依次相连。启动后，激振器按信号发生器产生的特定频率、波形激振，带动激振器顶杆及顶杆末端的上试样按相应频率上下往复运动。由上试样夹持装置和顶杆之间的压电式阻抗传感器，检测出上试样接触到下方的下试样瞬间产生的冲击力和冲击加速度，并经电荷放大器放大后送入计算机数据处理系统进行处理。

该试验机冲击力范围为0.1-50牛顿，自动化程度高，工作载荷稳定，持久工作能力好、精度高，试验数据的重现性好。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

激振器的激振频率和强度可以精确控制，参数调节灵活。较之现有的自由落体式、杠杆机构、气缸驱动等试验机，本发明的激振器能稳定输出小载荷的冲击力；试用证明：试验载荷在0.1牛顿到1牛顿之间时，本发明仍能稳定工作；且在0.1-50牛顿的整个冲击力范围内，试验机持久工作能力良好，相同实验条件下数据重复性高。因而，本发明适用试验范围接近一般工程状态，可作为研究材料小载荷冲击磨损性能的基本工具。

压电式阻抗传感器可同时直接精确检测出试验的冲击力、冲击加速度，并送计算机实时处理。因此，本发明自动化程度高，精度高。

上述的激振器安装在立板上的具体结构为：立板上部前面安装有可上下滑动的雁尾槽滑板，激振器安装固定在雁尾槽滑板上；雁尾槽滑板上设有螺旋升降机构及滑板锁紧螺杆。

这样，通过螺旋升降机构可以调整雁尾槽滑板在立板上的垂直位置，并通过锁紧螺杆固定，从而调整激振器及其上试样的垂向位置，以改变上试样的冲击行程。由于系统冲击力由冲击行程以及激振器的输入电流决定.在电流不变时，冲击力与冲击行程成反比。因此改变冲击行程，可获得试验所需的不同冲击力，以研究各种冲击力下试样的冲击磨损特性。

上述的上试样夹持装置的具体组成为：球盖与阻抗传感器相连，球盖的下部有上小下大的锥形孔，球盖外侧以螺纹方式与球托相连，球托内部有上大下小的锥形通孔。

这样在上试样夹持装置中可以方便地夹持球形的上试样，且球形的上试样的下部通过球托下部的上大下小锥形通孔伸出，便于与下试样冲击接触。采用球形的上试样可以不必考虑与下试样的相对位置，这种简化的球--平面体系可以模拟很多的加载模式，使本发明具有较好的通用性。并且有上小下大锥形孔的球盖与上大下小锥形通孔的球托采用螺纹连接，使得上试样夹持装置可夹持一定直径范围内的球试样；更换不同规格的上试样夹持装置，可使上试样球的在另一规格的直径范围内变化。这样，本发明可根据试验的需要选用不同直径、不同材料的球试样，以研究在不同材料配对、不同接触应力下的磨损情况。

上述的下试样夹持装置的具体组成为：万向平口钳固定在底座上，长方形的介质槽夹持在平口钳的钳口上；介质槽内底部固定有夹具，夹具的夹紧槽的槽壁上设有锁紧螺母。

上述的万向平口钳固定在底座上的方式为：底座开有横向的T形槽，固定螺栓的螺帽端置于T形槽内，另一端穿过万向平口钳的固定螺孔与固定螺母连接。

通过调整万向平口钳与水平面的角度及沿中心垂线旋转的方向，可以调整上试样与下试样之间的冲击倾斜角度和倾斜方向；调整介质槽在平口钳钳口的夹紧位置及调整平口钳在T形槽中的固定位置，则可精确调整下试样的水平位置。在介质槽中盛上试验液体，即用于研究试样在液体环境介质中的冲击磨损，反之则研究试样在干态环境中的冲击磨损。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的描述。

附图说明

图1是本发明实施例的侧视结构示意图。

图2是本发明实施例的正视结构示意图。

图3是本发明实施例的上试样夹持装置放大图。

图4是本发明实施例的介质槽剖视放大图。

具体实施方式

实施例

图1、2示出，本发明的一种具体实施方式为：一种小载荷冲击磨损试验机，其特征在于：底座1的后部固定有立板2，顶杆向下的激振器3安装在立板2上部前面，激振器3顶杆的末端依次连接压电式阻抗传感器4和上试样夹持装置5；底座1上位于上试样夹持装置5下方的位置，固定有下试样夹持装置6。

激振器3安装在立板2上的具体结构为：立板2上部前面安装有可上下滑动的雁尾槽滑板7，激振器3安装固定在雁尾槽滑板7上；雁尾槽滑板7上设有螺旋升降机构17及滑板锁紧螺杆18。

图1—3示出，上试样夹持装置5的具体组成为：球盖5a与阻抗传感器4相连，球盖5a下部有上小下大的锥形通孔5c，球盖5a外侧以螺纹方式与球托5b相连，球托5b内部有上大下小的锥形通孔5d。工作时，将球形的上试样10夹持在球盖5a的锥形孔与球托5b的锥形通孔5d之间，且球形的上试样10的下部伸出球托5b的锥形通孔5d。

图1、2、4示出，下试样夹持装置6的具体组成为：万向平口钳11固定在底座1上，介质槽12夹持在平口钳11的钳口上；介质槽12内底部固定有夹具13，夹具13的夹紧槽上设有锁紧螺母14。工作时，将下试样20置于夹具13的夹紧槽，并将锁紧螺母14拧紧即可。

图1、2示出，万向平口钳11固定在底座1上的方式为：底座1开有横向的T形槽15，固定螺栓16的螺帽端置于T形槽15内，另一端穿过万向平口钳11的固定螺孔与固定螺母19连接。

本发明的激振器3最好采用高能电动式激振器，高能电动式激振器是满足本发明主要技术性能参数最理想的现有机构，这样本发明结构简单、紧凑，实施容易。如可采用南京航空航天大学研制的HEV-50型高能电动式激振器，其最大允许激振力为5kg，使用频率范围：0～3KHz。而压电式阻抗传感器4可采用各种满足实验要求的传感器，如：扬州无线电工厂产生的型号为CL-YD-331A的传感器，其测力范围：0～2000N，自振频率：>55KHz；加速度：0～4000ms^-2，频率响应：1～4KHz。万向平口钳6可选用Q41系列机用万向平口钳。

Claims (5)

1、一种小载荷冲击磨损试验机，其特征在于：底座(1)的后部固定有立板(2)，顶杆向下的激振器(3)安装在立板(2)上部前面，激振器(3)顶杆的末端依次连接压电式阻抗传感器(4)和上试样夹持装置(5)；底座(1)上位于上试样夹持装置(5)下方的位置，固定有下试样夹持装置(6)。

2、根据权利要求1所述的一种小载荷冲击磨损试验机，其特征在于：所述的激振器(3)安装在立板(2)上的具体结构为：立板(2)上部前面安装有可上下滑动的雁尾槽滑板(7)，激振器(3)安装固定在雁尾槽滑板(7)上；雁尾槽滑板(7)上设有螺旋升降机构(17)及滑板锁紧螺杆(18)。

3、根据权利要求1所述的一种小载荷冲击磨损试验机，其特征在于：所述的上试样夹持装置(5)的具体组成为：球盖(5a)与阻抗传感器(4)相连，球盖(5a)的下部有上小下大的锥形通孔(5c)，球盖(5a)外侧以螺纹方式与球托(5b)相连，球托(5b)内部有上大下小的锥形通孔(5d)。

4、根据权利要求1所述的一种小载荷冲击磨损试验机，其特征在于：所述的下试样夹持装置(6)的具体组成为：万向平口钳(11)固定在底座(1)上，介质槽(12)夹持在平口钳(11)的钳口上；长方形的介质槽(12)内底部固定有夹具(13)，夹具(13)的夹紧槽上设有锁紧螺母(14)。

5、根据权利要求1所述的一种小载荷冲击磨损试验机，其特征在于：所述的万向平口钳(11)固定在底座(1)上的方式为：底座(1)开有横向的T形槽(15)，固定螺栓(16)的螺帽端置于T形槽(15)内，另一端穿过万向平口钳(11)的固定螺孔与固定螺母(19)连接。

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