CN109507058A - 一种往复式微动磨损试验机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种往复式微动磨损试验机,属于摩擦磨损试验设备领域，所述试验机包括三维微调机构、往复式驱动装置、压力加载装置、传感器装置、试样装夹装置与数据采集系统。本发明通过采用压电促动器作为微动的动力源，采用接触式位移传感器进行位移检测，力传感器检测摩擦力，采用数据采集卡采集数据，应用计算机进行数据分析显示和存储，从而对材料的微动损伤机理进行研究；同时用于固定试样的夹具系统结构简单，夹持可靠。所设计的试验机具有振幅、频率可调、微动精度高、加载方便等特点,为微动磨损实验的研究提供了一种可靠的设备。

Description

一种往复式微动磨损试验机
技术领域
本发明设计一种微动磨损试验机装置，具体涉及一种往复式微动摩擦磨损试验机装置。
背景技术
微动磨损是指发生在有极小位移幅度的接触面间的摩擦运动，一般位移幅度在微米量级范围内，疲劳载荷、机械振动、电磁振动或热循环等近似静止的工况条件下的摩擦即为微动摩擦，其运动具有隐蔽性，但其危害确是显而易见的，微动会引起材料接触表面破坏，产生裂纹，甚至导致整个系统的失效。相关研究机构的研究表明,全世界每年大约有30%-50%的能源以各种形式消耗在摩擦上,所导致的经济损失巨大,大约有80%的机械零件由于各种摩擦导致失效。如果加大摩擦机理方面的研究并且采取适当的措施,就可以大大节约能源资源的消耗。因此摩擦磨损试验的研究对于揭示摩擦磨损现象本质,正确地评价各种因素对材料摩擦磨损性能的影响有重要的指导作用。摩擦磨损试验机可以较为贴近地模拟实际工况环境,对于探索和验证实际工程机械当中的摩擦磨损机理及其影响因素,从而采取适当的措施来减缓摩擦磨损现象具有重大意义。
中国专利CN201689023U公开的“一种小位移往复式滚动摩擦磨损试验机”是采用液压伺服系统作为微动的驱动源,这种驱动方式优点是驱动力大、振幅和频率变化范围广。但其精度低、技术复杂、液压系统易漏油、设备体积大，不能应用于高精度小试样小载荷的加载。
发明内容
本发明针对现有技术的不足,提供了一种往复式微动磨损试验机，其具有操作方便，微动精度高，载荷平稳，载荷、频率以及位移幅值可调。数据采集和处理集成化，能实时显示磨损系数，更好的反应实际工况切向微动磨损特点,应用范围广泛，可作为微动磨损研究的可靠试验设备。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种往复式微动磨损试验机，包括三维微调机构、往复驱动装置、试样装夹装置、压力加载装置、传感器装置和数据采集系统。
本发明是通过砝码加载的方式加载，加载方便。
所述的底板上安装有三维微调机构、机架和固定工业相机的支架。
试样装夹装置包括上试样夹具和下试样夹具，上下试样夹具采用双螺钉夹紧方式，上试样夹具通过连接件和高精度线性轴承连接，下试样夹具通过螺钉与连接板固接，连接板和压电促动器的移动端通过螺纹连接一体化。连接板通过螺钉固接在高精度线性轴承上，高精度线性轴承固定在中间板上，中间板安装在三维微调机构上。
传感器装置中力传感器一端通过螺纹连接在圆柱上，圆柱通过螺钉安装在机架上，机架与底板通过螺纹连接；另一端通过高精度线性轴承与上试样夹具连接，用于检测其摩擦力的数据，上试样夹具随着高精度线性轴承可以上下滑动，确保加载的载荷有效；位移传感器安装在夹紧座中，夹紧座通过螺纹连接在中间板上，位移传感器的移动端和下试样夹具相接触，用于检测位移数据。
所述的数据采集系统包括数据采集卡和控制系统，通过数据采集卡采集力传感器和位移传感器数据，提供给控制系统进行分析处理。
压力加载装置中压力加载的方式为砝码加载，砝码放置在上试样夹具上面。
与现有技术相比，本发明的一种往复式微动磨损试验机具有以下有益效果：采用压电促动器作为动力源,该设备体积小、精度高、振幅和频率变动范围方便可调,信号由控制系统计算机程序控制,可实现多种信号驱动（正弦波、三角波和矩形波等）；采用高精度线性轴承作为滑动装置，减少往复行程中的摩擦阻力，提高实验的准确性,为微动磨损的研究提供了一种可靠的实验设备。
附图说明
图1为本发明实施例的结构示意图
图2为图1的A向示意图
图3为磨损试验机的等轴测视图。
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。
如图1及图2所示，一种往复式微动磨损试验机，包括三维微调机构、往复驱动装置、试样装夹装置、压力加载装置、传感器装置和数据采集系统，所述的底板1上安装有三维微调机构3、机架2，还有用于固定工业相机18的支架17。往复式驱动装置中采用压电促动器8进行驱动，压电促动器8安装在固定座6内，固定座6与中间板4通过螺纹连接紧固安装，其中压电促动器8的移动端和连接板7通过螺纹连接一体化，将微动的位移传递给下试样。
试样装夹装置包括上试样夹具12和下试样夹具14，上下试样夹具采用双螺钉13夹紧方式，上试样夹具12通过连接件和高精度线性轴承11连接，上试样夹具12可以上下滑动，确保加载的载荷有效，也方便进行试样的转换，下试样夹具14通过螺钉与连接板7固接，连接板7和压电促动器8的移动端通过螺纹连接一体化，连接板7通过螺钉固接在高精度线性轴承5上，高精度线性轴承5固定在中间板4上，中间板4安装在三维微调机构3上。
传感器装置中力传感器10一端通过螺纹连接在圆柱9上，圆柱9通过螺钉安装在机架2上，机架2与底板1通过螺纹连接，另一端通过高精度线性轴承11与上试样夹具12连接，用于检测其摩擦力，上试样夹具12可以随着高精度线性轴承11上下滑动，确保加载的载荷有效；位移传感器15安装在夹紧座16中，夹紧座16通过螺纹连接在中间板4上。位移传感器15的移动端和下试样夹具14相接触，用于检测位移。
数据采集系统包括数据采集卡和控制系统，通过数据采集卡采集力传感器和位移传感器信号，提供给控制系统进行分析处理。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，这些变化和改进都落入本发明要求保护的范围内，本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (8)

1.一种往复式微动磨损试验机,包括底板(1)、维微调机构、往复驱动装置、试样装夹装置、压力加载装置、传感器装置和数据采集系统，其特征在于：所述的底板(1)上安装有三维微调机构(3)、机架(2)和固定工业相机(18)的支架(17)；往复驱动装置包括压电促动器(8)和固定座(6)，其中压电促动器(8)安装在固定座(6)内；试样装夹装置包括上试样夹具(12)和下试样夹具(14)，上下试样夹具采用双螺钉(13)夹紧方式，其中上试样夹具(12)和高精度线性轴承(11)连接，下试样夹具(14)通过螺钉安装在连接板(7)上，连接板(7)安装在高精度线性轴承(5)上，高精度线性轴承(5)通过螺钉安装在中间板(4)上，中间板(4)安装在三维微调机构(3)上；压力加载装置加载的方式为砝码加载，砝码放置在上试样夹具(12)上面；传感器装置中力传感器(10)一端通过螺纹连接在圆柱(9)上，圆柱(9)通过螺钉安装在机架(2)上，机架(2)与底板(1)通过螺纹连接，另一端通过高精度线性轴承(11)与上试样夹具(12)连接；位移传感器(15)安装在夹紧座(16)中，夹紧座(16)底部通过螺纹连接在中间板(4)上；所述的数据采集系统包括数据采集卡和控制系统，通过数据采集卡采集力传感器(10)和位移传感器(15)数据，提供给控制系统进行分析处理。
2.根据权利要求1所述的往复式微动磨损试验机，其特征在于：所述的往复式驱动装置中压电促动器(8)安装在固定座(6)内，固定座(6)与中间板(4)通过螺纹连接紧固安装，压电促动器(8)的移动端和连接板(7)通过螺纹连接一体化，将压电促动器产生的微动位移传递给下试样。
3.根据权利要求1或2所述的往复式微动磨损试验机，其特征在于：试样装夹装置包括上试样夹具(12)和下试样夹具(14)，上下试样夹具采用双螺钉(13)夹紧方式，上试样夹具(12)通过连接件和高精度线性轴承(11)连接，上试样夹具(12)可以上下滑动，确保加载的载荷有效，也方便进行试样的转换，下试样夹具(14)通过螺钉与连接板(7)固接，连接板(7)通过螺钉固接在高精度线性轴承(5)上，高精度线性轴承(5)固定在中间板(4)上，中间板(4)安装在三维微调机构(3)上。
4.根据权利要求1或3所述的往复式微动磨损试验机，其特征在于：传感器装置中力传感器(10)一端通过螺纹连接在圆柱(9)上，圆柱(9)通过螺钉安装在机架(2)上，机架(2)与底板(1)通过螺纹连接，另一端通过高精度线性轴承(11)与上试样夹具(12)连接，上试样夹具(12)可以随着高精度线性轴承(11)上下滑动，确保加载的载荷有效；位移传感器(15)安装在夹紧座(16)中，夹紧座(16)通过螺纹连接在中间板(4)上。
5.根据权利要求1所述的往复式微动磨损试验机，其特征在于：所述的数据采集系统包括数据采集卡和控制系统，通过数据采集卡采集力传感器(10)和位移传感器(15)数据，提供给控制系统进行分析处理。
6.根据权利要求1所述的往复式微动磨损试验机，其特征在于：所述的压力加载装置中压力加载的方式为砝码加载，砝码放置在上试样夹具(12)上面。
7.根据权利要求1所述的往复式微动磨损试验机，其特征在于：所述的三维微调机构(3)，其主要功能是微调下试样与上试样的相对位置。
8.根据权利要求1所述的往复式微动磨损试验机，其特征在于：所述的底板(1)上打有螺纹孔，可以固定起到固定整个平台的作用。
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