CN108760498A - 荷载施加装置及微动试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及试验装置领域，旨在解决现有的荷载施加装置不能方便稳定地实现荷载施加或不能提供多种荷载形式的问题，提供荷载施加装置及微动试验装置。荷载施加装置包括直线滑台、加载头以及弹性件。直线滑台具有滑动板。加载头滑动配合于滑动板。滑动板具有沿荷载施加方向对应于加载头一端的阻挡部。加载头远离阻挡部的一端为用于施加荷载的加载端。弹性件位于滑动板的阻挡部和加载头之间。滑动板及其阻挡部被配置成能够通过受驱滑移调节其设定位置以调节对弹性件的压缩量，进而通过弹性件将加载头压合于受加载件，以对受加载件施加静荷载。本发明的有益效果是能够方便稳定地实现荷载施加并能提供多种荷载形式。

Description

荷载施加装置及微动试验装置

技术领域

本发明涉及试验装置领域，具体而言，涉及荷载施加装置及微动试验装置。

背景技术

微动试验包括用于模拟和/研究物体之间相互微动摩擦的损伤机制的试验。为在试验样品和摩擦件之间施加一定的压荷载，可设置荷载施加装置。

然而，现有的荷载施加装置不能方便稳定地实现荷载施加或不能提供多种荷载形式的问题。

发明内容

本发明旨在提供一种荷载施加装置，以解决现有的荷载施加装置不能方便稳定地实现荷载施加或不能提供多种荷载形式的问题。

本发明的另一目的在于提供一种具备上述荷载施加装置的微动试验装置。

本发明的实施例是这样实现的：

一种荷载施加装置，包括直线滑台、加载头以及弹性件；

所述直线滑台具有能够受驱沿荷载施加方向滑移至或锁止于预设位置的滑动板；

所述加载头滑动配合于所述滑动板，并能够相对所述滑动板沿荷载施加方向滑动；

所述滑动板具有沿荷载施加方向对应于所述加载头一端的阻挡部；所述加载头远离所述阻挡部的一端为用于施加荷载的加载端；

所述弹性件位于所述滑动板的阻挡部和所述加载头之间；

所述滑动板及其阻挡部被配置成能够通过受驱滑移调节其设定位置以调节对所述弹性件的压缩量，进而通过所述弹性件将所述加载头压合于受加载件，以对受加载件施加静荷载。

本实施例中的荷载施加装置可用于在微动试验中提供摩擦件和试验样品之间的压荷载。其工作方法可以为，驱动滑动板滑移至使加载头的加载端抵顶受加载件的位置；然后继续驱动滑动板沿荷载施加方向滑移至使滑动板的阻挡部接触弹性件，此时弹性件被阻挡部和加载头将夹在中间且加载头的位置被受加载件限定；继续驱动滑动板沿荷载施加方向滑移使弹性件被压缩，以实现通过弹性件和加载头向受加载件施加试验荷载。

由此，可以通过调节滑动板的阻挡部的位置获得弹性件不同的压缩量，进而实现对受加载件施加所需的设定荷载。

可选地：

还包括连接于所述加载头靠近所述阻挡部一端的滑杆；

所述滑杆可滑动地穿过开设于所述阻挡部上的孔，并在外端扩大形成大于接纳该滑杆的阻挡部上的孔的杆头，以所述滑杆和所述加载头的沿远离所述阻挡部方向的行程极限由所述杆头和所述阻挡部限定；

所述弹性件为套于所述滑杆的杆体上并夹于所述阻挡部和所述加载头之间的螺旋压缩弹簧。

可选地：

所述加载头靠近所述阻挡部的一端的端面为长条形面，其长向平行于所述滑动板外板面并垂直于荷载施加方向；所述加载头的该端面设有沿其长向间隔分布的两个外侧连接点；

所述滑杆和所述弹性件均有两个，开设于所述阻挡部的孔也对应有两个；两个所述滑杆一一对应地穿过所述阻挡部的两个孔并对应连接两个所述外侧连接点；两个所述弹性件一一对应地套设于两个所述滑杆的杆体。

可选地：

所述荷载施加方向垂直向下；

所述直线滑台包括水平底板、垂直连接于所述水平底板的竖直立板、连接于所述竖直立板一板面的滚珠丝杆结构、固连于所述竖直立板并传动连接所述滚珠丝杆结构的丝杆用于带动丝杆转动的驱动器、以及连接于所述滚珠丝杆结构的输出滑块的滑板；

所述滑动板可拆卸地连接于所述滑板上，并能够随所述滑板移动。

可选地：

所述直线滑台的滑动板的驱动方式为手动驱动和/或驱动器驱动。

可选地：

还包括固连于所述滑动板的荷载施加器；

所述荷载施加器的输出端连接所述加载头，并能够向所述加载头施加附加荷载；所述附加荷载为值恒定的恒定荷载或值随时间变化的可变荷载。

可选地：

所述荷载施加器的输出端通过一传力杆连接所述加载头；

所述荷载施加器的输出端和所述传力杆之间的连接为可拆卸的螺纹配合连接，和/或所述加载头和所述传力杆之间的连接为可拆卸的螺纹配合连接。

可选地：

所述滑动板的外板面的上部分沿板厚方向凹入，使得所述滑动板的外板面呈台阶形；

所述阻挡部为板状结构，所述阻挡部平行贴合并连接于凹入形成的断面，且所述阻挡部的外端伸出所述滑动板的外板面；所述阻挡部的伸出的外端的中间位置开设用于容许所述传力杆穿过的缺口；

所述荷载施加器部分容纳于所述外板面上部分沿板厚方向凹入的空间中，以使所述荷载施加器的输出端和所述传力杆的轴线共线；所述滑动板的外板面的上部分凹入后的表面上连接有U型架，所述荷载施加器连接于所述U型架的两侧板之间，且所述荷载施加器的输出端朝向所述加载头的方向。

一种荷载施加装置，其包括沿竖向设置的直线滑台，还包括加载头、荷载施加器、两个滑杆、传力杆以及两个弹性件；

所述直线滑台具有能够受驱沿荷载施加方向滑移至或锁止于预设位置的滑动板；所述滑动板具有阻挡部，所述阻挡部垂直凸出所述滑动板并位于所述荷载施加器和所述加载头之间；

所述加载头滑动配合于所述滑动板，并能够相对所述滑动板沿荷载施加方向滑动；所述加载头具有沿荷载施加方向相对的加载端和受力端；所述受力端具有中间连接点和两个分别位于所述中间连接点两侧的外侧连接点；

所述滑杆包括杆体和杆头；所述滑杆的杆体可滑动地穿过开设于所述阻挡部的孔，且两个所述滑杆的杆体末端对应连接所述加载头的受力端的两个所述外侧连接点；所述杆头的尺寸大于接纳对应的滑杆的孔的尺寸，用于限制所述加载头相对所述滑动板的滑动行程；所述弹性件为螺旋压缩弹簧，两个所述弹性件对应穿设于两个所述滑杆的杆体外并夹于所述阻挡部和所述加载头之间，以使所述阻挡部能够通过所述弹性件对所述加载头施加静荷载；

所述阻挡部上开设有缺口；所述荷载施加器的输出端通过穿过所述缺口的所述传力杆可拆卸地连接所述加载头于其受力端的中间连接点，以使所述荷载施加器的输出荷载叠加于所述阻挡部通过弹性件施加于所述加载头的静荷载。

一种微动试验装置，其包括：

机架；

样品台；所述样品台滑动配合于所述机架，且所述样品台包括用于夹持试验样品的样品夹具；

微动装置；所述微动装置包括微动发生器和摩擦件；所述微动发生器被构造成传动连接所述摩擦件并能够带动所述摩擦件在所述样品的表面做往复微动摩擦运动；

前述的荷载施加装置；所述荷载施加装置的加载头对应于所述摩擦件，并能够以设定的压荷载将所述摩擦件垂直压合于所述试验样品的表面，以产生所述摩擦件和试验样品之间的摩擦力；

摩擦力测量装置；所述摩擦力测量装置配合连接于所述样品台，并能够测量所述摩擦件和试验样品之间的摩擦力。

本实施例中的微动试验装置使用时，通过荷载施加装置以设定的压荷载将摩擦件垂直压合于试验样品表面，然后通过微动装置带动摩擦件做往复的微动摩擦运动，使得摩擦件在试验样品的表面施加往复的微动摩擦。在上述过程中，施加于摩擦件和试验样品之间的压荷载由摩擦力测量装置测得、摩擦件和试验样品之间的摩擦力由摩擦力测量装置测得、往复微动摩擦的往复位移由微动装置提供。

由此，本发明实施例中的微动试验装置能够实现对样品施加设定压荷载、设定摩擦力、设定往复位移的微摩擦运动，通过对经过该微摩擦运动后样品表面的磨损分析，可对物体在微摩擦下的磨损特性，为实践中物体微摩擦的控制和/或利用提供支持参考。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1中示出了本发明实施例的微动试验装置的一种实施方式的立体视图；

图2为图1的部分结构的正向视图；

图3为图1侧向视图

图4为图2的A处附近部分结构的放大图；

图5示出了至少一部分的微动装置；

图6为图5的正向视图；

图7为本发明实施例的夹具一种实施方式的示意图；

图8为本发明实施例的夹具另一种实施方式的示意图；

图9中示出了荷载施加装置的一种实施方式；

图10为图9的侧向视图；

图11示出了图9的正向视图的部分结构。

图标：001-微动试验装置；100-机架；101-底板；102-承台；103-滑轨结构；200-样品台；201-样品夹具；202-外盒体；203-封闭盖；300-微动装置；300a-调节架；301-微动发生器；301a-输出端；302-滑块导轨结构；302a-固定轨道；302b-直线滑块；303-固定部分；304-活动部分；305-夹具；305a-固定块；305b-活动块；306-承装板件；309-锁紧结构；310-螺旋弹簧；311-安装套；312-套板；341-轨道架；342-竖向位置调节器；342a-手摇部；342b-输出杆；343-滑动承板；400-荷载施加装置；401-水平底板；402-竖直立板；403-加强筋板；404-第一丝杆座；405-第二丝杆座；406-丝杆；407-滑板轨道；408-滑板；410-滑动板；411-U型架412-荷载施加器；413-传力杆；414-加载头；415-压力传感器；416-弹性件；417-滑杆；417a-杆头；417b-杆体；418-滑块导轨结构；419-驱动器；420-驱动器支架；421-阻挡部；500-摩擦力测量装置；501-测量装置安装台；B1-传动结构；B2-直线滑台；C3-V形槽C4-条形槽；D1-往复微动输出端；D2-加载端；D3-外侧连接点；D4-中间连接点；G1-输出端；K1-缺口；M1-螺钉；P1-断面；Q1-通孔；S1-摩擦件；S2-试验样品；Y0-荷载施加方向；Y1-第一直线方向；Y2-第二直线方向。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。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。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，若出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，本发明的描述中若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，本发明的描述中若出现术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例

图1中示出了本发明实施例的微动试验装置001的一种实施方式的立体视图；图2为图1的部分结构的正向视图；图3为图1侧向视图。

请参见图1(配合参见图2、图3)，本实施方式下的微动试验装置001包括：机架100、样品台200、微动装置300、荷载施加装置400以及摩擦力测量装置500。

配合参见图4，其中，样品台200沿第一直线方向Y1可滑动地配合于机架100，且样品台200包括用于夹持试验样品S2的样品夹具201。样品夹具201的夹头的形式可以设置成多种形式，并且可以根据待夹试验样品S2的形状或其他理化特性确定。例如对于圆形的试验样品S2，样品夹具201的夹头可以设置一对具有对应V形槽的夹持块，通过螺纹调节或其他方式调节两夹持块的相对位置，以实现夹紧和松开试验样品S2和/或实现试验样品S2的对中。

继续参见图4，在一种实施例中，样品台200包括滑动配合于机架100的外盒体202，外盒体202具有朝上开口的内腔，样品夹具201设置在外盒体202的内腔中，用于夹持试验样品S2。通过设置外盒体202，可方便地为设置在其中的试验样品S2构造所需的试验环境，例如高/低温环境、气氛环境、气/液腐蚀介质的化学环境等，使得本设备能够模拟和辅助分析试验样品S2在不同环境下的微摩擦。

例如，对于需要构造高/低温环境时，可在外盒体202的内表面设置一层保温隔热层和/或在外盒体202上设置可打开或关闭内腔的开口的封闭盖203；同样的，封闭盖203也可设置成具有保温隔热功能。当然，在封闭盖203上应开设容许摩擦件S1通过和接触试验样品S2的孔，该孔可设置地小一些，以减小热量从该孔流失。通过设置保温隔热层和/封闭盖203，在需要构造高/低温环境时，可通过加热装置对试验样品S2进行加热/通过制冷设备对试验样品S2进行制冷的方式实现。由于保温隔热层和/封闭盖203的设置，可实现快速升温/降温至所需温度，并且能够较稳定地保温。当然，为控制温度变化范围，还可设置用于控制温度的温控系统，以控制加热/制冷设备的工作效率或启停，以将试验样品S2的温度控制在较小的范围内，例如1℃之内，确保高/低温环境的稳定。

对于气氛环境、气/液腐蚀介质的化学环境等，则可通过向外盒体202中输入相应的气体/液体/其他腐蚀介质来实现，该情形下对样品台200的结构可以一定程度考虑其密封性，避免泄露。

配合参见图3，微动装置300包括微动发生器301和摩擦件S1；微动发生器301被构造成传动连接摩擦件S1并能够带动摩擦件S1在样品的表面做往复微动摩擦运动。荷载施加装置400被构造成对应于摩擦件S1，并能够以设定的压荷载将摩擦件S1垂直压合于试验样品S2的表面，以产生摩擦件S1和试验样品S2之间的摩擦力。摩擦力测量装置500配合连接于样品台200，并能够测量摩擦件S1和试验样品S2之间的摩擦力。

使用时，配合参见图4，通过荷载施加装置400以设定的压荷载将摩擦件S1垂直压合于试验样品S2表面，然后通过微动装置300带动摩擦件S1做往复的微动摩擦运动，使得摩擦件S1在试验样品S2的表面施加往复的微动摩擦。在上述过程中，施加于摩擦件S1和试验样品S2之间的压荷载由荷载施加装置400提供、摩擦件S1和试验样品S2之间的摩擦力由摩擦力测量装置500测得、往复微动摩擦的往复位移信号由微动装置300提供。当然，在需要时，可将样品台200内的试验样品S2的温度控制在需要的值或范围。

由此，本发明实施例中的微动试验装置001能够实现对样品施加设定压荷载、设定往复位移的微摩擦运动，通过对经过该微摩擦运动后样品表面的磨损和/或试验过程的摩擦力的变化情况分析，可分析物体在微摩擦下的磨损特性，为实践中物体微摩擦的控制和/或利用提供支持参考。

在一种实施方式中，往复微动摩擦运动沿水平方向，而对应的荷载施加装置400的荷载施加方向沿竖直方向。微动装置300、样品台200、摩擦力测量装置500三者沿往复微动摩擦运动的方向分布，摩擦力测量装置500包括一端连接于样品台200、另一端固定设置的压电式传感器。样品台200的下部沿往复微动摩擦运动所在直线的方向滑动配合于机架100。本实施方式下的摩擦力测量装置500的测量摩擦力的原理为：微动装置300带动摩擦件S1做往复微动摩擦运动，在该往复微动摩擦运动下，摩擦件S1对试验样品S2施加一往复变化的摩擦力，该摩擦力通过装载样品的样品台200往复拉压压电式传感器，该压电传感器感应该摩擦力并能够将该摩擦力转化为可识别的电信号，从而实现对摩擦力的测量。

本实施方式中，可选地，机架100包括底板101，底板101上连接有承台102；样品台200和承台102的上表面之间形成滑动副，例如通过在承台102的上表面设置滑轨结构103、样品台200连接于滑轨结构103的滑动部之上，以形成该滑动副。其中，底板101可以是一块较大的平板件，作为整个微动试验装置001的承载板，其可以通过预埋螺栓等结构(未示出)连接于基础(如地面板)。承台102可设置为具有一定高度，以使连接于其上的样品位于合适的高度，方便操作者使用。承台102可通过螺钉M1等紧固件连接于底板101上。

承台102上还可固定设置测量装置安装台501。测量装置安装台501、样品台200、微动装置300沿往复微动摩擦运动方向依次设置。压电式传感器一端连接于测量装置安装台501、另一端连接于样品台200的侧面，以使微动装置300通过摩擦件S1施加于试验样品S2的摩擦力稳定地作用于压电式传感器，使得摩擦力测量更准确可靠。

本实施方式下，荷载施加装置400可以设置为沿竖向安装于承台102上，使荷载施加装置400的加载端D2下方依次对应微动装置300连接的摩擦件S1和由样品台200夹持的试验样品S2，以实现将设定的压荷载通过摩擦件S1施加于试验样品S2的表面。

本实施方式中，微动装置300还包括被构造成能够沿竖向调节升降的调节架300a；微动发生器301设置于调节架300a上并能够由调节架300a调节带动微动发生器301的竖向位置，以实现通过调节微动发生器301的竖向位置来调节摩擦件S1的竖向位置，使摩擦件S1的下端恰好接触试验样品S2的上表面。本实施方式中，调节架300a可设置为包括两个水平间隔地连接于底板101上的轨道架341、一设置于两轨道架341之间的竖向位置调节器342、以及一通过滑轨沿竖向可滑动地连接于两个轨道架341之间的滑动承板343。竖向位置调节器342可以是手摇结构，也可以是其他驱动方式。图示为手摇结构，其包括固定于底板101的手摇部342a和沿竖向伸出且在上端连接滑动承板343的输出杆342b。使用时通过摇动手摇部342a带动输出杆342b沿竖向升降，进而带动滑动承板343升降，以调节滑动承板343的竖向位置。而本实施方式下的微动发生器301连接于滑动承板343上，以随滑动承板343一起受调升降改变竖向位置。本实施例中的滑动承板343可以包括一水平板和两个连接于该水平板两侧的侧向板，两个侧向板分别滑动连接于对应的轨道架341的内侧面上的轨道上，以实现稳定的竖向移动。

在一种实施方式中，参见图5、图6，微动装置300包括微动发生器301和传动结构B1；微动发生器301被构造成能够产生沿第一直线方向Y1的往复微动；传动结构B1包括沿第一直线方向Y1连接于微动发生器301的固定部分303和铰接连接于固定部分303外端的活动部分304，活动部分304的外端设置为用于安装摩擦件S1并将往复微动传递于摩擦件S1的往复微动输出端D1；并且活动部分304与固定部分303之间的铰接转轴沿垂直于第一直线方向Y1的第二直线方向Y2延伸。该第一直线方向Y1即前述的往复微动摩擦运动的方向。

可选地，微动装置300还包括承装板件306；承装板件306固定连接于前述滑动承板343(见于图1)；在本实施例中承装板件306沿水平方向设置；第一直线方向Y1沿水平方向；第二直线方向Y2沿水平方向且垂直于第一直线方向Y1。

承装板件306上设置有一由固定轨道302a和可滑动地配合于固定轨道302a并能够沿第一直线方向Y1往复滑动的直线滑块302b构成的滑块导轨结构302；微动发生器301固设于承装板件306；微动发生器301的输出端301a连接直线滑块302b，直线滑块302b连接固定部分303，以使微动发生器301通过直线滑块302b间接连接传动结构B1。通过设置滑块导轨结构302作为微动发生器301直接连接的构件，能够确保微动发生器301的输出运动始终沿微动发生器301的输出轴的轴向，输出轴不容易受到垂直的剪切或弯曲应力，避免损坏微动发生器301或影响微动发生器301输出的微动的精度。

继续参见图5、图6，在一种实施方式下，固定部分303为U型结构，活动部分304为条形板件；活动部分304的长向一端铰接连接于固定部分303的U型结构的两侧边之间，活动部分304的长向另一端设置为用于安装摩擦件S1并将往复微动传递于摩擦件S1的往复微动输出端D1；活动部分304和固定部分303的铰接转轴所在的第二直线方向Y2沿水平方向且垂直于第一直线方向Y1。传动结构B1还包括锁紧结构309；锁紧结构309包括穿过固定部分303的两侧边及两侧边之间的活动部分304的螺杆，以及在另一侧螺纹连接螺杆并能够锁止活动部分304相对固定部分303的转动的螺母(未图示)。在调节完成后可通过锁紧结构309锁紧固定部分303和活动部分304，避免两者之间的相对转动影响微动运动传递至摩擦件的精确性。

本实施例中的微动装置300还包括用于夹持摩擦件S1的夹具305；夹具305连接于往复微动输出端D1，使摩擦件S1朝下露出；夹具305包括固定块305a和活动块305b；固定块305a固连于往复微动输出端D1，活动块305b通过螺钉M1(见于图7或图8)可拆卸地固连于固定块305a，并能够用于将摩擦件S1压紧于固定块305a；并且活动块305b上开设有贯通的通孔Q1(见于图7或图8)，用于容许摩擦件S1的部分从通孔Q1露出，用作在试验样品S2表面摩擦的摩擦部分。

为配合夹持不同形状(诸如球形、圆柱形等)的摩擦件S1，本实施例中的的夹具305可设置为多种形式。例如，如图7所示，固定块305a靠近活动块305b的端面凹设有V形槽C3，V形槽C3对应开设于活动块305b上的通孔Q1，以用于容纳和夹持圆柱形的摩擦件S1。又例如，如图8所示，活动块305b上的通孔Q1设置为外大内小的圆台形孔，用于容纳和夹持球形的摩擦件S1。对于前述球形/圆柱形的摩擦件S1，或者其他形状的摩擦件S1，均可设置其他适配的夹具305。

继续参见图5、图6，活动部分304的往复微动输出端D1的上端面上垂直连接有螺旋弹簧310，螺旋弹簧310用于承接沿竖向的压荷载，以使压荷载弹性地将摩擦件S1压合于试验样品S2的上表面。为方便调整螺旋弹簧310的位置，在活动部分304的上端面连接一位置可调的套板312，螺旋弹簧310垂直连接于套板312上并能够随套板312一起受调移动。实现套板312位置可调的方案有很多，例如在套板312上开设条形槽C4，然后通过穿过该条形槽C4的螺钉M1将套板312固定于活动部分304。另外，为方便螺旋弹簧310的固定，在套板312上还固设有具有垂直向上的柱形孔的安装套311，螺旋弹簧310的下端配合设置于安装套311的柱形孔中。

本实施例中的微动装置的使用方法可以为：启动微动发生器301使其在第一直线方向Y1进行往复微动，该往复微动传递至传动结构B1的往复微动输出端D1，在实际使用时可在该往复微动输出端D1安装摩擦件S1(例如通过夹具305安装)，以使微动发生器301的运动传递给摩擦件S1，用于使摩擦件S1在试验样品S2表面往复微动摩擦。

参见图9、图10、图11，本实施例中的荷载施加装置400包括沿竖向设置的直线滑台B2，还包括加载头414、荷载施加器412、两个滑杆417、传力杆413以及两个弹性件416；直线滑台B2具有能够受驱沿荷载施加方向Y0滑移至或锁止于预设位置的滑动板410；滑动板410具有阻挡部421，阻挡部421垂直凸出滑动板410并位于荷载施加器412和加载头414之间；加载头414滑动配合于滑动板410，并能够相对滑动板410沿荷载施加方向Y0滑动(例如可设置为在滑动板410上设置滑块导轨结构418，加载头414的内侧面固连滑块导轨结构418的滑块)；加载头414具有沿荷载施加方向Y0相对的加载端D2和受力端；受力端的端面为长条形面，其长向平行于滑动板410外板面并垂直于荷载施加方向Y0；受力端的端面具有中间连接点D4和两个分别位于中间连接点D4两侧的外侧连接点D3；滑杆417包括杆体417b和杆头417a；滑杆417的杆体417b可滑动地穿过开设于阻挡部421的孔，且两个滑杆417的杆体417b末端对应连接加载头414的受力端的两个外侧连接点D3；杆头417a的尺寸大于接纳对应的滑杆417的孔的尺寸，用于限制加载头414相对滑动板410的滑动行程；弹性件416为螺旋压缩弹簧，两个弹性件416对应穿设于两个滑杆417的杆体417b外并夹于阻挡部421和加载头414之间，以使阻挡部421能够通过弹性件416对加载头414施加静荷载；阻挡部421上开设有缺口K1；荷载施加器412的输出端G1通过穿过缺口K1的传力杆413可拆卸地连接加载头414于其受力端的中间连接点D4，以使荷载施加器412的输出荷载叠加于阻挡部421通过弹性件416施加于加载头414的静荷载。可选地，阻挡部421被杆头417a限位时，阻挡部421靠近弹性件416的一面到加载头414的受力端之间的距离大于弹性件416的长度。

在一种实施方式中，荷载施加方向Y0垂直向下；直线滑台B2包括水平底板401、垂直连接于水平底板401的竖直立板402、连接于竖直立板402一板面的滚珠丝杆结构、固连于竖直立板402并传动连接滚珠丝杆结构的丝杆406用于带动丝杆406转动的驱动器419、以及连接于滚珠丝杆结构的输出滑块(未图示)的滑板408；滑动板410可拆卸地连接于滑板408上，并能够随滑板408移动。可选地，直线滑台B2的滑动板410的驱动方式为手动驱动和/或驱动器419驱动。图示为由驱动器419(如电机)驱动，驱动器419的输出端连接于丝杆406，用于带动丝杆406转动，进而带动滑动板410移动。本实施方式中的驱动器419通过一驱动器支架420连接于竖直立板402的上端。为提高水平底板401和竖直立板402之间的连接刚度，水平底板401和竖直立板402连接为导致的T字形，竖直立板402的一侧设置滚珠丝杆结构，另一侧的连接直角处支撑连接三角形的加强筋板403。本实施例中用于安装丝杆406的第一丝杆座404和第二丝杆座405沿竖向间隔地垂直连接竖直立板402，丝杆406可转动地支撑于第一丝杆座404和第二丝杆座405上。位于下部的第二丝杆座405支撑连接于水平底板401上。

本实施例中的荷载施加装置400可用于在微动试验中提供摩擦件S1和试验样品S2之间的压荷载。该压荷载可以是静荷载，也可以是可变荷载(例如交变荷载)。荷载施加器412可以为能够施加交变荷载的交变荷载施加器412，例如为电子激振器。

一种使用方式为：使荷载施加器412的输出端通过传力杆413连接加载头414。驱动滑动板410滑移至使加载头414的加载端D2抵顶受加载件的位置(该处所说的受加载件即为前述的摩擦件S1。)；然后继续驱动滑动板410沿荷载施加方向Y0滑移至使滑动板410的阻挡部421接触弹性件416，此时弹性件416被阻挡部421和加载头414将夹在中间且加载头414的位置被受加载件限定；继续驱动滑动板410沿荷载施加方向Y0滑移使弹性件416被压缩，以实现通过弹性件416和加载头414向受加载件施加试验荷载。仅通过调节滑动板410位置施加的荷载为取决于弹性件416压缩量的恒定值。若不启动荷载施加器412，则实现对摩擦件S1和试验样品S2施加一静荷载；若启动荷载施加器412，使荷载施加器412输出一交变荷载，该交变荷载叠合前述静荷载共同作用于摩擦件S1，使得摩擦件S1和试验样品S2之间的压荷载为一在前述静荷载附近往复交变荷载。

当然，在其他实施例中，若仅仅需要提供静荷载时，前述的荷载施加器412、传力杆413可以舍弃不设置。对应地，加载头414的受力端也可不设置用于连接传力杆413的结构(如中间连接点D4等)。对应地，前述阻挡部421上的用于容许传力杆413通过的缺口K1也可舍弃不设置。对于未设置荷载施加器412时，滑动板410也可不设置成上部凹入的形状；对应的阻挡部421可以直接是滑动板410的一部分，也可以是单独的构件，可拆卸连接于滑动板410上。

另外，弹性件416的数量也不一定是两个，而可以是一个或者多个，可根据具体情况合理配置。对应的滑杆417的数量根据弹性件416的数量设置。并且，在一些情形下，滑杆417也可舍弃不设置，而通过其他方式控制加载头414的下滑动限位和/或对弹性件416压缩的导引作用。

为测量施加的压荷载的值，本实施例中可在加载头414的加载端D2设置压力传感器415。可选地，压力传感器415的末端可设置为向下延伸的柱状头(未示出)，柱状头的尺寸小于前述螺旋弹簧310的中孔。使用时，柱状头竖向配合于螺旋弹簧310的中孔内，方便两者的限位配合。另外，螺旋弹簧310的设置也避免了加载时加载头414和摩擦件S1之间的直接冲击，起到缓冲的作用。

下面整体描述本装置的一种使用方法。

参见前述附图，本实施例中的微动试验装置001使用时，在样品台200装夹样品，在夹具305中安装摩擦件S1(为方便安装可绕铰接转轴扳起活动部分304，然后在夹具305中安装摩擦件S1，装好后再放回活动部分304，使摩擦件S1对应试验样品S2)；然后调节滑动板410，使滑动板410上的加载头414以一定压荷载下压摩擦件S1，并且为方便定位，使加载头414末端连接的压力传感器415的柱状头对应插入活动部分304上的螺旋弹簧310中；施加的荷载可以是静荷载或可变荷载(例如交变荷载)；该荷载将摩擦件S1垂直压合于试验样品S2的上表面，连接于加载头414的压力传感器415采集的压力信号即为摩擦件S1和试验样品S2之间的压荷载信号。再然后，通过竖向位置调节器342调节微动发生器301的高度至使活动部分304保持水平且活动部分304、固定部分303、滑块导轨结构302及微动发生器301的输出轴均在同一水平直线上，以使摩擦件S1受驱发生的运动和微动发生器301产生的运动相同(例如同步、同频率、同幅值)，这样便可以微动发生器301输出的运动作为摩擦件S1在试验样品S2上的运动。再次，在该运动过程中，摩擦件S1和试验样品S2之间的摩擦力信号由压电式传感器采集。

如此，本试验可按需要输入设定的压荷载、设定的往复微动摩擦运动，用于模拟不同实况下的微动摩擦情形(如模拟轴承钢珠和内圈、外圈之间因受往复压力产生的形变导致的微摩擦等)，并输出该输入下试验样品S2和摩擦件S1之间的摩擦力信号和一个在受微动摩擦磨损的试验样品S2；通过分析该试验样品S2表面的受损情况(通过本领域专门的分析工具或分析方法)和/或摩擦力信号的变化，对微动摩擦损伤机制进行研究。

综合以上描述，本发明实施例中的微动试验装置001能够实现模拟微动摩擦情形，获得的受微动摩擦损伤的试验样品S2用于微动摩擦损伤机制的研究。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种荷载施加装置，其特征在于：

包括直线滑台、加载头以及弹性件；

所述直线滑台具有能够受驱沿荷载施加方向滑移至或锁止于预设位置的滑动板；

所述加载头滑动配合于所述滑动板，并能够相对所述滑动板沿荷载施加方向滑动；

所述滑动板具有沿荷载施加方向对应于所述加载头一端的阻挡部；所述加载头远离所述阻挡部的一端为用于施加荷载的加载端；

所述弹性件位于所述滑动板的阻挡部和所述加载头之间；

所述滑动板及其阻挡部被配置成能够通过受驱滑移调节其设定位置以调节对所述弹性件的压缩量，进而通过所述弹性件将所述加载头压合于受加载件，以对受加载件施加静荷载。

2.根据权利要求1所述的荷载施加装置，其特征在于：

还包括连接于所述加载头靠近所述阻挡部一端的滑杆；

所述滑杆可滑动地穿过开设于所述阻挡部上的孔，并在外端扩大形成大于接纳该滑杆的阻挡部上的孔的杆头，以所述滑杆和所述加载头的沿远离所述阻挡部方向的行程极限由所述杆头和所述阻挡部限定；

所述弹性件为套于所述滑杆的杆体上并夹于所述阻挡部和所述加载头之间的螺旋压缩弹簧。

3.根据权利要求2所述的荷载施加装置，其特征在于：

所述加载头靠近所述阻挡部的一端的端面为长条形面，其长向平行于所述滑动板外板面并垂直于荷载施加方向；所述加载头的该端面设有沿其长向间隔分布的两个外侧连接点；

所述滑杆和所述弹性件均有两个，开设于所述阻挡部的孔也对应有两个；两个所述滑杆一一对应地穿过所述阻挡部的两个孔并对应连接两个所述外侧连接点；两个所述弹性件一一对应地套设于两个所述滑杆的杆体。

4.根据权利要求1-3任一项所述的荷载施加装置，其特征在于：

所述荷载施加方向垂直向下；

所述直线滑台包括水平底板、垂直连接于所述水平底板的竖直立板、连接于所述竖直立板一板面的滚珠丝杆结构、固连于所述竖直立板并传动连接所述滚珠丝杆结构的丝杆用于带动丝杆转动的驱动器、以及连接于所述滚珠丝杆结构的输出滑块的滑板；

所述滑动板可拆卸地连接于所述滑板上，并能够随所述滑板移动。

5.根据权利要求1所述的荷载施加装置，其特征在于：

所述直线滑台的滑动板的驱动方式为手动驱动和/或驱动器驱动。

6.根据权利要求1-5任一项所述的荷载施加装置，其特征在于：

还包括固连于所述滑动板的荷载施加器；

所述荷载施加器的输出端连接所述加载头，并能够向所述加载头施加附加荷载；所述附加荷载为值恒定的恒定荷载或值随时间变化的可变荷载。

7.根据权利要求6所述的荷载施加装置，其特征在于，所述荷载施加器的输出端通过一传力杆连接所述加载头；

所述荷载施加器的输出端和所述传力杆之间的连接为可拆卸的螺纹配合连接，和/或所述加载头和所述传力杆之间的连接为可拆卸的螺纹配合连接。

8.根据权利要求7所述的荷载施加装置，其特征在于：

所述滑动板的外板面的上部分沿板厚方向凹入，使得所述滑动板的外板面呈台阶形；

所述阻挡部为板状结构，所述阻挡部平行贴合并连接于凹入形成的断面，且所述阻挡部的外端伸出所述滑动板的外板面；所述阻挡部的伸出的外端的中间位置开设用于容许所述传力杆穿过的缺口；

所述荷载施加器部分容纳于所述外板面上部分沿板厚方向凹入的空间中，以使所述荷载施加器的输出端和所述传力杆的轴线共线；所述滑动板的外板面的上部分凹入后的表面上连接有U型架，所述荷载施加器连接于所述U型架的两侧板之间，且所述荷载施加器的输出端朝向所述加载头的方向。

9.一种荷载施加装置，其特征在于：

包括沿竖向设置的直线滑台，还包括加载头、荷载施加器、两个滑杆、传力杆以及两个弹性件；

所述直线滑台具有能够受驱沿荷载施加方向滑移至或锁止于预设位置的滑动板；所述滑动板具有阻挡部，所述阻挡部垂直凸出所述滑动板并位于所述荷载施加器和所述加载头之间；

所述加载头滑动配合于所述滑动板，并能够相对所述滑动板沿荷载施加方向滑动；所述加载头具有沿荷载施加方向相对的加载端和受力端；所述受力端具有中间连接点和两个分别位于所述中间连接点两侧的外侧连接点；

所述滑杆包括杆体和杆头；所述滑杆的杆体可滑动地穿过开设于所述阻挡部的孔，且两个所述滑杆的杆体末端对应连接所述加载头的受力端的两个所述外侧连接点；所述杆头的尺寸大于接纳对应的滑杆的孔的尺寸，用于限制所述加载头相对所述滑动板的滑动行程；所述弹性件为螺旋压缩弹簧，两个所述弹性件对应穿设于两个所述滑杆的杆体外并夹于所述阻挡部和所述加载头之间，以使所述阻挡部能够通过所述弹性件对所述加载头施加静荷载；

所述阻挡部上开设有缺口；所述荷载施加器的输出端通过穿过所述缺口的所述传力杆可拆卸地连接所述加载头于其受力端的中间连接点，以使所述荷载施加器的输出荷载叠加于所述阻挡部通过弹性件施加于所述加载头的静荷载。

10.一种微动试验装置，其特征在于，包括：

机架；

样品台；所述样品台沿滑动配合于所述机架，且所述样品台包括用于夹持试验样品的样品夹具；

微动装置；所述微动装置包括微动发生器和摩擦件；所述微动发生器被构造成传动连接所述摩擦件并能够带动所述摩擦件在所述样品的表面做往复微动摩擦运动；

权利要求1-9任一项所述的荷载施加装置；所述荷载施加装置的加载头对应于所述摩擦件，并能够以设定的压荷载将所述摩擦件垂直压合于所述试验样品的表面，以产生所述摩擦件和试验样品之间的摩擦力；

摩擦力测量装置；所述摩擦力测量装置配合连接于所述样品台，并能够测量所述摩擦件和试验样品之间的摩擦力。