CN109211703B - 一种微动摩擦磨损试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种微动摩擦磨损试验装置。它包括球头锁死外套、球头连接装置及与球头连接装置相连的上摩擦副装夹体，所述球头锁死外套与球头连接装置部分球面接触，所述球头连接装置的球形部分可在球头锁死外套中转动，所述上摩擦副装夹体随球头连接装置一起转动，所述上摩擦副装夹体夹持上摩擦副。本发明所述的装置整个装置在微动试验运动过程中具备稳定性。改善了以往线面微动装置的硬接触问题，即使在外界大压力的作用下，通过球头装置的万向调节作用，外加正压力后，接触反作用力会引起球头转动从而带动圆柱翘起端下降，从而增加了接触点，均衡了接触压力，起到调平的效果。

Description

一种微动摩擦磨损试验装置

技术领域

本发明属于磨损试验研究技术领域，具体涉及一种微动摩擦磨损试验装置。

背景技术

微动摩擦磨损普遍发生于航空航天、机械行业、铁路运输、核工业、生物工程、电力行业等领域。因其位移幅值范围一般在300μm内，导致微动损伤很难及时发现并得到改善，造成不可挽回的后果。所以对微动摩擦磨损行为的研究十分有必要。微动摩擦磨损的接触形式目前主要有三种：点/面、线/面、面/面接触。点/面接触形式较易实现，多采用球/盘摩擦，因此相关研究较为丰富，而在实际工程应用中，线/面或是面/面接触形式的微动行为更为普遍。

线/面与面/面接触形式因其难以实现充分接触以及接触应力均匀化而增加了研究试验的难度。目前的线/面、面/面接触形式试验装置几乎都采用加工找平与硬接触的方式，这种方式很容易出现力的偏载而导致接触应力不均匀，从而影响微动磨损的规律的准确研究。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种微动摩擦磨损试验装置，该装置能够确保微动摩擦磨损试验中上下摩擦副的充分接触，防止出现力的偏载，确保运行的稳定性，获得微动磨损的真实规律。

为达到以上技术目的，本发明的技术方案具体为：

一种微动摩擦磨损试验装置， 包括球头锁死外套、球头连接装置及与球头连接装置相连的上摩擦副装夹体，所述球头锁死外套与球头连接装置部分球面接触，所述球头连接装置的球形部分可在球头锁死外套中转动，所述上摩擦副装夹体随球头连接装置一起转动，所述上摩擦副装夹体夹持上摩擦副。

作为优选，所述球头锁死外套上部连有正向加力连接盘，该正向加力连接盘中心设有可通过球头连接装置的孔，该孔处可活动地连接有封球盖。

作为优选，所述封球盖与其所处的孔螺纹连接。

作为优选，所述球头锁死外套顶部的一部分与正向加力连接盘固接，所述球头锁死外套为一个设有开口端的环形，所述球头锁死外套的开口端的两边均设有调节孔，该调节孔上设有球头锁死外套拧紧螺丝，通过球头锁死外套拧紧螺丝调节球头锁死外套对球头连接装置的锁定程度，当开口端闭合，所述球头锁死外套的下方出口圆半径小于与球头连接装置的球体部分半径，所述球头连接装置被封球盖和球头锁死外套锁定于球头锁死外套内。

作为优选，所述上摩擦副为两个棒状体，两个棒状的上摩擦副被上摩擦副装夹体夹持后，上摩擦副部分露出用于与平板试样接触进行摩擦磨损试验，两个棒状的上摩擦副与上摩擦副装夹体形成桥形。

作为优选，所述上摩擦副装夹体上设有两个夹持槽，所述上摩擦副被放置于上摩擦副装夹体的夹持槽内，所述上摩擦副装夹体设有夹持螺丝，该夹持螺丝通过相应的螺孔旋进上摩擦副装夹体的夹持槽，并将上摩擦副夹紧固定。

作为优选，所述球头连接装置设有带有外螺纹的突起部分，该突起部分与上摩擦副装夹体相应的安装孔螺纹连接。

本发明的技术方案采用了一种万向球头装置与桥型上摩擦副的组合设计。试验所用试样为平板状固定在微动位移台，上摩擦副结构采用桥型双摩擦副。上摩擦副与正向加力台中间设计一万向球头可锁死连接装置。在加力台向下加力过程中，万向球头为灵活自由状态，无论桥型上摩擦副最初的摆向如何，与平板试样接触时，在法向压力的作用下，桥型摩擦副任意一边与平板试样的接触反作用力带动球头转动，随即桥型摩擦副发生转动，直至桥型摩擦副与平板试验完全充分接触，球头才会停止转动，桥型摩擦副即与平板试样完全找平充分接触，根据不同试验计划和目的，球头可选择实现锁死与否。整个装置设计尽量矮平化，配合桥型结构，在微动试验运动过程中极具稳定性。

采用上述技术方案的本发明有益效果表现在：

（1）采用球头和桥型双圆柱的结构，改善了以往线面微动装置的硬接触问题，即使在外界大压力的作用下，通过球头装置的万向调节作用，外加正压力后，接触反作用力会引起球头转动从而带动圆柱翘起端下降，从而增加了接触点，均衡了接触压力，起到调平的效果。

（2）桥型结构的设计改善了微动过程运行不稳定的情况，双圆柱分别处在中心加力点等距离的两端。

附图说明

图1是本发明一种微动摩擦磨损试验装置一个实施方式的结构示意图。

图中：1-正向加力连接盘；2-封球盖； 3-球头锁死外套；4-球头锁死外套拧紧螺丝；5-球头连接装置；6-上摩擦副装夹体；7-夹持螺丝；8-上摩擦副；9-平板试样。

具体实施方式

为了使本发明更容易被清楚理解，以下结合附图和实施例对本发明的技术方案作以详细说明。

如图1所示，以线面接触形式试验为例，所有尺寸单位均为mm。平板试样9尺寸为20×30×5，固定在微动位移台上。根据试验目的所设计的桥型上摩擦副8圆柱的尺寸为φ5×10。首先将球头连接装置5从放球槽中放入球头锁死外套3中，球头锁死外套3的下端出口处内径小于球头的直径，保证球不会掉下。然后拧紧封球盖2。将棒状上摩擦副8插入上摩擦副装夹体6中，拧紧夹持螺丝7。拧紧球头锁死外套拧紧螺丝4，固定球头连接装置5的球体部分，此时将上摩擦副装夹体6通过螺纹连接与球头连接装置5固定在一起，并松开球头锁死外套拧紧螺丝4。最后将正向加力连接盘1固定到加力台上，至此，自调平式微动摩擦擦损试验摩擦副装置安装完成。

当加力台向下正向加载时，桥型上摩擦副8逐渐下降接触平板试样9，先接触的部位反馈反作用力到球头连接装置5，导致其转动，从而带动先接触部位的上升和相反位置的下降。直至两边的接触情况一致，传到球头连接装置5的反作用力才会为零。此时球头连接装置5不再转动，桥型上摩擦副8与平板试样9也实现了接触应力的均匀化，即完全找平，充分接触。根据试验目的需要，可选择是否拧紧球头锁死外套拧紧螺丝4，锁死主要靠缩紧球头锁死外套3增大摩擦力来实现。在整个过程中，完全依靠正向加载实现了自调平的充分接触，没有人为因素以及硬接触的存在。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，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，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种微动摩擦磨损试验装置，其特征在于：包括球头锁死外套(3)、球头连接装置(5)及与球头连接装置(5)相连的上摩擦副装夹体(6)，所述球头锁死外套(3)与球头连接装置(5)部分球面接触，所述球头连接装置(5)的球形部分可在球头锁死外套(3)中转动，所述上摩擦副装夹体(6)随球头连接装置(5)一起转动，所述上摩擦副装夹体(6)夹持上摩擦副(8)；

所述上摩擦副(8)为两个棒状体，两个棒状的上摩擦副(8)被上摩擦副装夹体(6)夹持后，上摩擦副(8)部分露出用于与平板试样(9)接触进行摩擦磨损试验，两个棒状的上摩擦副(8)与上摩擦副装夹体(6)形成桥形。

2.根据权利要求1所述的微动摩擦磨损试验装置，其特征在于：所述球头锁死外套(3)上部连有正向加力连接盘(1)，该正向加力连接盘(1)中心设有可通过球头连接装置(5)的孔，该孔处可活动地连接有封球盖(2)。

3.根据权利要求2所述的微动摩擦磨损试验装置，其特征在于：所述封球盖(2)与其所处的孔螺纹连接。

4.根据权利要求2所述的微动摩擦磨损试验装置，其特征在于：所述球头锁死外套(3)顶部的一部分与正向加力连接盘(1)固接，所述球头锁死外套(3)为一个设有开口端的环形，所述球头锁死外套(3)的开口端的两边均设有调节孔，该调节孔上设有球头锁死外套拧紧螺丝(4)，通过球头锁死外套拧紧螺丝(4)调节球头锁死外套(3)对球头连接装置(5)的锁定程度，当开口端闭合，所述球头锁死外套(3)的下方出口圆半径小于与球头连接装置(5)的球体部分半径，所述球头连接装置(5)被封球盖(2)和球头锁死外套(3)锁定于球头锁死外套(3)内。

5.根据权利要求1所述的微动摩擦磨损试验装置，其特征在于：所述上摩擦副装夹体(6)上设有两个夹持槽，所述上摩擦副(8)被放置于上摩擦副装夹体(6)的夹持槽内，所述上摩擦副装夹体(6)设有夹持螺丝(7)，该夹持螺丝(7)通过相应的螺孔旋进上摩擦副装夹体(6)的夹持槽，并将上摩擦副(8)夹紧固定。

6.根据权利要求1至5任一项所述的微动摩擦磨损试验装置，其特征在于：所述球头连接装置(5)设有带有外螺纹的突起部分，该突起部分与上摩擦副装夹体(6)相应的安装孔螺纹连接。

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