CN202522494U - 切向微动摩擦磨损试验装置 - Google Patents

Abstract

一种切向微动摩擦磨损试验装置，其组成是：与数据采集及控制系统相连的横向液压活塞与竖向的连杆中上部的铰轴相连，连杆的上端通过横杆与上试件夹头的一侧连接；上试件夹头的另一侧与固定在实验介质腔的侧壁上的切向位移传感器相连；所述的上试件夹头为夹持球形试件的夹头；上试件夹头的正下方设有夹持平面试件的下试件夹头，下试件夹头固定在实验介质腔的底部，实验介质腔的底部置于两个纵向的支撑杆上，支撑杆的顶部与实验介质腔的底部之间设有形变传感器。它能有效模拟切向微动磨损，结构简单、维修方便，试验精度高，且能在可控高温、润滑、液体等介质条件下进行微动磨损试验，能为相关零部件设计、制造与维护提供更准确、可靠的试验依据。

Description

切向微动摩擦磨损试验装置

技术领域

本实用新型涉及一种实时观测与记录切向微动摩擦磨损的装置。

背景技术

不同于滑动、滚动，微动(Fretting)是指在机械振动、疲劳载荷、电磁振动或热循环等交变载荷作用下，接触表面间发生的振幅极小的相对运动，这些接触表面通常名义上静止，即微动发生在“紧固”配合的机械部件中。由于机械、流体、热循环电磁等引起的振动，微动磨损普遍存在于看似静止的各种间隙或紧配合的接触界面，它广泛存在于工业应用领域。微动可以造成接触面磨损，引起构件咬合、松动或形成污染等；它可以加速裂纹的萌生和扩展，使零部件的疲劳寿命降低。在球-平面接触条件下，微动可以分为切向、径向、滚动、扭动等四种基本微动模式。其中切向微动是对磨副在法向载荷的作用下，在接触面上做小位移直线运动，切向微动的法向载荷方向与其运动方向垂直；它是最普遍存在的微动，也是造成微动磨损的最主要形式，对切向微动进行试验与分析，以搞清其磨损机理及与相关工况的关系，可为相关零部件的设计、制造与维护提供准确、可靠的试验依据，以降低裂纹的萌生和扩展，提高零部件的疲劳寿命具有重要的意义。现有的微动磨损试验装置主要有三类：

1、机械式：通常使用凸轮或偏心轮机构，结构简单。但其频率较低，且难改变，难以实现小振幅的运动，精度差。

2、电磁式：最大优点是频带宽，可模拟高频振动，试验装置体积也较小；但存在激振力和位移振幅不高的缺点。

3、电磁伺服式：激振力、位移、振幅和频率都适中，能进行实时控制，精度高。但其结构复杂，体积大、维修成本高。

且以上切向微动试验装置，均不能在可控的高温、液体介质环境下进行试验，不方便对切向微动与高温、液体介质的关系进行试验分析，从而无法对相关零部件在高温、液体介质下的切向微动磨损提供较好的实验依据。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种切向微动摩擦磨损试验装置，它能有效的模拟切向微动磨损，其结构简单、维修方便，试验精度高，并且能在可控高温、润滑、液体等介质条件下进行微动磨损试验，能为相关零部件的设计、制造与维护提供更加准确、可靠的试验依据。

本实用新型实现其发明目的所采用的技术方案是，一种切向微动摩擦磨损试验装置，其组成是：

与数据采集及控制系统相连的横向液压活塞的活塞杆与竖向的连杆中上部的铰轴相连，连杆的上端通过横杆与上试件夹头的一侧连接；液压活塞的活塞杆与活塞之间安装有切向位移传感器；所述的上试件夹头为夹持球形试件的夹头；

夹持平面试件的下试件夹头设于上试件夹头的正下方，下试件夹头固定在实验介质腔的底部，实验介质腔的底部与两个纵向的支撑梁的顶部固定连接，支撑梁的底部固定于底座上；支撑梁的顶部的侧面与固定于底座上的形变传感器相连。

本实用新型的工作过程和原理是：

将球形试件夹持于上试件夹头，平面试件夹持于下试件夹头并使平面试件和球形试件接触。由于液压活塞的活塞杆与上试件夹头是通过竖向连杆中上部的铰轴相铰接，上试件夹头及其球形试件能在一定范围内以竖向连杆的铰轴为轴心上下转动，因此能够通过上试件夹头向上、下试件之间的接触面施加特定的垂向载荷；而上、下试件接触后，上试件夹头则不能偏离该铰轴轴心进行水平移动，因此，液压活塞能够驱动上试件夹头及球形试件进行相应的受控水平往复运动。

对上试件夹头施加向下的设定垂直载荷，然后数据采集及控制系统控制液压活塞按设定的往复微动位移，驱动上试件夹头在水平方向往复微动，使球形试件与固定的平面试件之间产生切向微动；同时，活塞腔与活塞杆之间的切向位移传感器检测出球形试件发生的切向位移，形变传感器通过测量支撑梁的横向形变而测出两试件间的摩擦力；测出的数据由数据采集及控制系统进行后续的分析与处理，从而得出荷载、微动位移、频率及微动次数与微动磨损的关系。

若需进行液体高温介质条件下的切向微动试验，则向液压介质腔内充入相应的液压介质(如：润滑油)，使其浸没球形试件与平面试件间的接触面，并在液压介质中设置加热元件及温度传感器，即可进行特定温度液压介质条件下的切向微动试验。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1、通过简单的连杆铰接结构，很好的实现了上试件夹头的垂向运动与水平运动的解耦，从而简单有效的实现了球形试件与平面试件接触面间的垂向载荷的施加与切向位移驱动，能较好地模拟设定载荷下的切向微动；结构简单、制作与试验成本低。

2、由液压活塞驱动上试件夹头的切向微动，其位移和频率控制精确，试验精度高。

3、通过简单的连杆铰接结构使垂向加载及切向位移驱动均在上部的上试件夹头进行；而下部的下试件夹头及其下试件不需要进行驱动及加载；从而可以将下试件夹头固定在介质腔内，并向充入介质腔内充入液体介质，均不会影响载荷的施加与切向位移的驱动。通过向充入介质腔内充入液体介质使其浸没下试件及其与上试件的接触面，即可在各种润滑、液体介质及设定的温度条件下进行微动磨损试验。从而进行各种工况下，尤其是高温液压介质工况下的切向微动磨损，能为相关零部件的设计、制造与维护提供更加准确、可靠的试验依据。

上述的连杆的下端远离实验介质腔的外侧连接有平衡块。

这样，在未施加特定的垂向载荷时，平衡块与上试件夹头及球形试件以铰轴为支点，保持平衡，上试件夹头及球形试件的自重载荷不会施加在平面试件上；试验时平面试件与球形试件接触面间的载荷仅仅是外加的载荷，也即初始载荷为零，这样方便垂向载荷施加值的确定、计算与操作。

以下结合附图和具体实施方式，对本实用新型作进一步说明。

附图说明

图1为本实用新型实施例的结构示意图。

具体实施方式

图1示出，本实用新型的一种具体实施方式是，一种切向微动摩擦磨损试验装置，其组成是：

与数据采集及控制系统相连的横向液压活塞1的活塞杆与竖向的连杆8中上部的铰轴相连，连杆8的上端通过横杆13与上试件夹头4的一侧连接；液压活塞1的活塞杆与活塞之间安装有切向位移传感器7；所述的上试件夹头4为夹持球形试件的夹头；

夹持平面试件5的下试件夹头2设于上试件夹头4的正下方，下试件夹头2固定在实验介质腔11的底部，实验介质腔11的底部与两个纵向的支撑梁10的顶部固定连接，支撑梁10的底部固定于底座18上；支撑梁10的顶部的侧面与固定于底座18上的形变传感器12相连。

本实施例的连杆8的下端远离实验介质腔11的外侧连接有平衡块9。

Claims (2)

1.一种切向微动摩擦磨损试验装置，其组成是：

与数据采集及控制系统相连的横向液压活塞(1)的活塞杆与竖向的连杆(8)中上部的铰轴相连，连杆(8)的上端通过横杆(13)与上试件夹头(4)的一侧连接；液压活塞(1)的活塞杆与活塞之间安装有切向位移传感器(7)；所述的上试件夹头(4)为夹持球形试件的夹头；

夹持平面试件(5)的下试件夹头(2)设于上试件夹头(4)的正下方，下试件夹头(2)固定在实验介质腔(11)的底部，实验介质腔(11)的底部与两个纵向的支撑梁(10)的顶部固定连接，支撑梁(10)的底部固定于底座(18)上；支撑梁(10)的顶部的侧面与固定于底座(18)上的形变传感器(12)相连。

2.根据权利要求1所述的一种切向微动摩擦磨损试验装置，其特征在于：所述的连杆(8)的下端远离实验介质腔(11)的外侧连接有平衡块(9)。

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