CN104359757B - 一种液压控制法向压力可调的微动疲劳试验装置 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提供了一种液压控制法向压力可调的微动疲劳试验装置，涉及疲劳试验设备技术领域，可以实现在周期性变化法向压力作用下的微动疲劳试验。所述装置包括：疲劳试验机1，微动夹具3，高压油管4、压力传感器5、电控部件6及电液伺服系统7；电控部件6控制电液伺服系统7产生所需波形的高压油进入高压油管4，高压油管4将高压油分成两路，分别进入微动夹具3中的2个由传力活塞12和液压缸11封闭形成的压力腔23，压力腔23压力升高推动传力活塞12，传力活塞12推动导向板10，带动固定在导向板10上的压头座13及压头15压紧试件2。

Description

一种液压控制法向压力可调的微动疲劳试验装置
技术领域
本发明涉及疲劳试验设备技术领域，尤其涉及一种液压控制法向压力可调的微动疲劳试验装置。
背景技术
微动(fretting)就是在两个接触表面发生的一种磨损现象，通常出现在有微小的、连续的相对运动的接触表面上，一般其位移幅度为微米量级，通常在几十到一百多微米之间。微动按其损伤形式分为三类，微动磨损(fretting wear)、微动腐蚀(frettingcorrosion)和微动疲劳(fretting fatigue)，其中微动疲劳是最为常见也是危害最大的一种，会造成零件表面早期磨损，以致加速表层疲劳裂纹的萌生和扩展，缩短零件的疲劳寿命。为防止微动疲劳事故发生，工程上就需要应用微动疲劳试验装置对构件进行微动疲劳试验测试。
在飞机、船舶、车辆、建筑、核能等领域均有微动疲劳出现。在内燃机上，典型的微动疲劳现象出现在机体横隔板和主轴承盖接触面上。在内燃机工作状态下，机体横隔板和主轴承盖承受主轴承盖螺栓的预紧力和曲轴作用力对其交变法向和切向载荷的作用。由于曲轴作用力呈周期性的变化，机体横隔板和主轴承盖间的法向压力并不是恒定的，也是呈周期性变化的，而现有微动疲劳试验技术中，施加接触压力的两个压头对称设置在试件两侧，两个压头的接触压力在同一直线上且保持恒定，不能模拟构件实际受载情况，同时，目前的夹紧机构均采用机械控制方式，容易产生两侧夹紧力不一致造成的试件弯曲变形，而导致试验失败。
发明内容
本发明的实施例提供一种液压控制法向压力可调的微动疲劳试验装置，可以实现在周期性变化法向压力作用下的微动疲劳试验。
为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：
一种液压控制法向压力可调的微动疲劳试验装置，包括：
疲劳试验机1，微动夹具3，高压油管4、压力传感器5、电控部件6及电液伺服系统7；其中，微动夹具3安装于疲劳试验机1的立柱上，微动疲劳试件2上下两端固定在疲劳试验机1上，中间由微动夹具3上的压头15夹紧；
微动夹具3由固定板16、第二紧固螺栓8、固定盖18、支板9、导向板10、液压缸11、传力活塞12、压头座13、压头15、导向横梁14、导向衬套19、液压缸固定螺栓17组成；
其中，固定板16与固定盖18通过第一紧固螺栓20装配在一起，中间形成圆孔，疲劳试验机1的2根立柱分别套入圆孔内，通过拧紧第一紧固螺栓20将固定板16与固定盖18固定在疲劳试验机1的立柱上；固定板16加工有两个圆孔，并且加工有开口，导向横梁14的两端分别插入2个固定板16的圆孔中，通过第二紧固螺栓8进行固定；支板9加工有两个圆孔，并且加工有开口，导向横梁14的两端分别插入2个支板9的圆孔中，通过第三紧固螺栓将支板9与导向横梁14固定；压头15通过第四紧固螺栓与压头座13固定，压头座13通过第五紧固螺栓与导向板10固定，导向板10加工两个导向孔，导向衬套19过盈装配在导向孔内，导向板10和导向衬套19一起可以在导向横梁14上滑动；传力活塞12安装于液压缸11的空腔内，与液压缸11紧密配合形成压力腔23，压力腔23与液压缸11上的进油螺纹孔22连通，高压油管4通过管接头拧入进油螺纹孔22中，液压缸11一侧加工有螺纹孔24，液压缸固定螺栓17通过螺纹孔24将液压缸11固定在支板9上；传力活塞12的另一端面压在导向板10的侧面；
电液伺服系统7通过电控部件6控制产生多种压力波形，压力传感器5实时监控电液伺服系统7的出口压力，并作为电控部件6的反馈信号对电液伺服系统7进行修正；
电控部件6控制电液伺服系统7产生所需波形的高压油进入高压油管4，高压油管4将高压油分成两路，分别进入2个由传力活塞12和液压缸11封闭形成的压力腔23，压力腔23压力升高推动传力活塞12，传力活塞12推动导向板10，带动固定在导向板10上的压头座13及压头15压紧试件2。
本发明实施例提供的液压控制法向压力可调的微动疲劳试验装置，采用液压伺服系统来控制作用于试件两侧的法向压力，可产生多种压力波形，如正弦波、方波、三角波、梯形波、组合波等，满足不同种类试验的需求，同时可保证试件两侧的法向压力完全相等且同时变化，防止出现纯机械结构加载时常出现在两侧法向应力不一致造成的试件弯曲变形；本发明对各个关键部件采用零件化的方法实现可替换，更改导向横梁的长度及固定板的尺寸可使该微动系统适用于不同的疲劳试验机；压头方便替换，可使用各种形式的压头来模拟实际工况下压头的接触情况；本发明适用范围广，可完成各种形状如棒状、板状、管状等试样的微动疲劳试验。
附图说明
图1为本发明实施例提供了一种液压控制法向压力可调的微动疲劳试验装置的结构示意图；
图2为本发明实施例提供了一种微动疲劳试验装置中的微动夹具的结构示意图；
图3为本发明实施例提供了一种微动夹具中的部分结构示意图；
图4为本发明实施例提供了另一种微动夹具中的部分结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供了一种液压控制法向压力可调的微动疲劳试验装置，如图1所示，所述装置包括：疲劳试验机1，微动夹具3，高压油管4、压力传感器5、电控部件6及电液伺服系统7；其中，微动夹具3安装于疲劳试验机1的立柱上，在对微动疲劳试件2进行微动疲劳试验时，如图1所示，所述试件2上下两端固定在疲劳试验机1上，中间由微动夹具3上的压头15夹紧(这里可参考图2所示)。
如图2所示，微动夹具3由固定板16、第二紧固螺栓8、固定盖18、支板9、导向板10、液压缸11、传力活塞12、压头座13、压头15、导向横梁14、导向衬套19、液压缸固定螺栓17组成；如图2中所示，微动夹具3为左右对称结构，上述微动夹具3中包含的结构都是成对出现的，图2中只对其中一侧进行了标注，本领域技术人员可轻易识别出对称一侧的同样的结构。
其中，参考图3所示，固定板16与固定盖18通过第一紧固螺栓20装配在一起，中间形成圆孔，疲劳试验机1的2根立柱分别套入圆孔内，通过拧紧第一紧固螺栓20可将固定板16与固定盖18固定在疲劳试验机1的立柱上；固定板16加工有两个圆孔，并且加工有开口，导向横梁14的两端分别插入2个固定板16的圆孔中，通过第二紧固螺栓8进行固定；支板9加工有两个圆孔，并且加工有开口，导向横梁14的两端分别插入2个支板9的圆孔中，通过第三紧固螺栓将支板9与导向横梁14固定；压头15通过第四紧固螺栓与压头座13固定，压头座13通过第五紧固螺栓与导向板10固定，导向板10加工两个导向孔，导向衬套19过盈装配在导向孔内，导向板10和导向衬套19一起可以在导向横梁14上滑动；参考图4所示，传力活塞12安装于液压缸11的空腔内，与液压缸11紧密配合形成压力腔23，压力腔23与液压缸11上的进油螺纹孔22连通，结合图1，图2和图4所示，高压油管4通过管接头拧入进油螺纹孔22中，液压缸11一侧加工有螺纹孔24，液压缸固定螺栓17通过螺纹孔24将液压缸11固定在支板9上；结合图2和图4所示，传力活塞12的另一端面压在导向板10的侧面。
电液伺服系统7通过电控部件6控制可以产生多种压力波形，如正弦波、方波、三角波、梯形波、组合波等；压力传感器5实时监控电液伺服系统7的出口压力，并作为电控部件6的反馈信号对电液伺服系统7进行修正。
在应用上述液压控制法向压力可调的微动疲劳试验装置进行微动疲劳试验时，可以先将图1所示的整套装置组装完成，在组装过程中试件2已组装进该装置中。这样在进行试验时，液压加载装置部分：电控部件6控制电液伺服系统7产生所需波形(正弦波、方波、三角波、梯形波、组合波等)的高压油进入高压油管4，高压油管4将高压油分成两路，分别进入2个由传力活塞12和液压缸11封闭形成的压力腔23，压力腔23压力升高推动传力活塞12，传力活塞12推动导向板10，带动固定在导向板10上的压头座13及压头15压紧试件2；即液压装置部分可从水平方向对试件按要求施加静态力或根据需要施加多种波形的循环载荷。
压力腔12内的压力(由压力传感器5来测量)与传力活塞12的截面积的比值即为作用在试件2上的法向力，试件2同时夹持在疲劳试验机1上进行疲劳试验，试件2在疲劳试验时会发生微小变形，其与压头15之间形成微动接触区，实现微动与疲劳的结合，实现微动疲劳试验，来研究不同法向压力、不同接触副与微动疲劳寿命之间的关系。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (1)

1.一种液压控制法向压力可调的微动疲劳试验装置，其特征在于，包括：
疲劳试验机(1)，微动夹具(3)，高压油管(4)、压力传感器(5)、电控部件(6)及电液伺服系统(7)；其中，微动夹具(3)安装于疲劳试验机(1)的立柱上，微动疲劳试件(2)上下两端固定在疲劳试验机(1)上，中间由微动夹具(3)上的压头(15)夹紧；
微动夹具(3)由固定板(16)、第二紧固螺栓(8)、固定盖(18)、支板(9)、导向板(10)、液压缸(11)、传力活塞(12)、压头座(13)、压头(15)、导向横梁(14)、导向衬套(19)、液压缸固定螺栓(17)组成；
其中，固定板(16)与固定盖(18)通过第一紧固螺栓(20)装配在一起，中间形成圆孔，疲劳试验机(1)的2根立柱分别套入圆孔内，通过拧紧第一紧固螺栓20将固定板(16)与固定盖(18)固定在疲劳试验机(1)的立柱上；固定板(16)加工有两个圆孔，并且加工有开口，导向横梁(14)的两端分别插入2个固定板(16)的圆孔中，通过第二紧固螺栓(8)进行固定；支板(9)加工有两个圆孔，并且加工有开口，导向横梁(14)的两端分别插入2个支板(9)的圆孔中，通过第三紧固螺栓将支板(9)与导向横梁(14)固定；压头(15)通过第四紧固螺栓与压头座(13)固定，压头座(13)通过第五紧固螺栓与导向板(10)固定，导向板(10)加工两个导向孔，导向衬套(19)过盈装配在导向孔内，导向板(10)和导向衬套(19)一起能够在导向横梁(14)上滑动；传力活塞(12)安装于液压缸(11)的空腔内，与液压缸(11)紧密配合形成压力腔(23)，压力腔(23)与液压缸(11)上的进油螺纹孔(22)连通，高压油管(4)通过管接头拧入进油螺纹孔(22)中，液压缸(11)一侧加工有螺纹孔(24)，液压缸固定螺栓(17)通过螺纹孔(24)将液压缸(11)固定在支板(9)上；传力活塞(12)的另一端面压在导向板(10)的侧面；
电液伺服系统(7)通过电控部件(6)控制产生各种压力波形，压力传感器(5)实时监控电液伺服系统(7)的出口压力，并作为电控部件(6)的反馈信号对电液伺服系统(7)进行修正；
电液伺服系统(7)产生所需波形的高压油进入高压油管(4)，高压油管(4)将高压油分成两路，分别进入2个由传力活塞(12)和液压缸(11)封闭形成的压力腔(23)，压力腔(23)压力升高推动传力活塞(12)，传力活塞(12)推动导向板(10)，带动固定在导向板(10)上的压头座(13)及压头(15)压紧试件(2)。
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