對稱式線接觸微動疲勞試驗微動載荷加載裝置的制造方法
【專利摘要】一種對稱式線接觸微動疲勞試驗微動載荷加載裝置，包括固定底座，所述固定底座上安裝立柱，所述加載裝置還包括靜定梁、螺旋加載機構(gòu)、載荷傳感器和加載工位板，兩根靜定梁平行設(shè)置且均位于立柱上，所述加載工位板的兩端分別可滑動地與一根靜定梁連接，兩個所述加載工位板之間為試驗工位，在所述加載工位板遠離試驗工位側(cè)的同軸線上安裝所述載荷傳感器，所述載荷傳感器與所述螺旋加載機構(gòu)的動作端配合。本實用新型提供了一種穩(wěn)定性很好、剛度較好、可靠性強的對稱式線接觸微動疲勞試驗微動載荷加載裝置。
【專利說明】
對稱式線接觸微動疲勞試驗微動載荷加載裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型屬于材料疲勞性能試驗及材料摩擦磨損領(lǐng)域，具體的說屬于一種對各種形狀的微動疲勞試驗試樣施加橫向微動載荷及產(chǎn)生微動摩擦磨損時提供恒定且穩(wěn)定可靠的線性載荷的加載裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]微動疲勞，這是指構(gòu)件在循環(huán)載荷作用下，由于表面某一部位與其它接觸表面間產(chǎn)生小振幅相對滑動(即微動)而導(dǎo)致構(gòu)件微動疲勞損傷。零件在接觸損傷區(qū)內(nèi)萌生裂紋，裂紋在交變應(yīng)力作用下擴展而導(dǎo)致的疲勞強度下降或早期斷裂。微動疲勞現(xiàn)象在各種機械構(gòu)件中廣泛存在，而且對疲勞壽命影響很大。通常使材料疲勞極限降低20?50%，有時甚至降低得更顯著。在航空、航天、交通、核能等諸多工業(yè)部門中，均存在微動疲勞損傷問題，尤其是在航空核電工業(yè)中更為突出和普遍。
[0003]1927年Tomlinson提出了一種微動，在其研究報告中首次出現(xiàn)“Fretting” 一詞。1949年Mindl in首次將接觸力學(xué)引入微動領(lǐng)域，為微動力學(xué)分析奠定了基礎(chǔ);接著1953年和1954年分別由Feng和Uhigh，提出了化學(xué)機械理論和磨損速率變化理論，為微動疲勞研究的發(fā)展推進了一大步。1969年Nisll1ka等人提出了一種微動疲勞模型，預(yù)測了試件的微動疲勞壽命；1972年Waterhouse發(fā)表了首部有關(guān)微動的專著任代1:1:;[叫(]01'1'08；[011》。1990年，Godet提出了微動磨損的三體理論。而在1992年，Zhou和Vincent提出的二類微動圖理論，從而揭示了微動運行機制和材料損傷規(guī)律，對微動疲勞的發(fā)展做出了重要貢獻。進入21世紀以來，研究重點轉(zhuǎn)入到對于具體材料及結(jié)構(gòu)的微動疲勞分析、研究。
[0004]目前，微動疲勞實驗微動模型有很多種形式，根據(jù)接觸方式的不同可分為點、線和面的接觸;根據(jù)受載荷不同可分為拉壓微動疲勞、彎曲微動疲勞和扭轉(zhuǎn)微動疲勞。國內(nèi)外研究微動疲勞的實驗裝置按照微動墊的結(jié)構(gòu)不同主要可分為橋式微動墊和圓柱式微動墊等。最早用于微動疲勞試驗的接觸幾何主要是橋式微動而產(chǎn)生平面-平面接觸，其最大優(yōu)點是可以使用標準的疲勞試件，不管試件是處于彎曲還是循環(huán)軸向力作用下。然而該裝置有一些不利因素，如橋足的接觸狀況很難確定，每個橋足的滑移狀況也是不同等。20世紀六七十年代，Nish1ka和Hirakawa采用了另一種完全不同的接觸幾何，圓柱形微動塊與平板試樣接觸，此結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是接觸應(yīng)力能通過典型的接觸分析來分析描述。但是該裝置在使用過程中也存在一些問題，如微動系統(tǒng)剛性不好，微動墊相對滑動太大，導(dǎo)致其軸向位移大，橫向載荷在疲勞過程中會發(fā)生變化即載荷不穩(wěn)定。在微動疲勞過程中，往往由于微動裝置的穩(wěn)定性及可靠性較差，導(dǎo)致試驗結(jié)果很不理想，試驗結(jié)果不能真實反映實際微動疲勞的性能。所以，在材料微動疲勞試驗時，必須設(shè)計一種對試樣施加橫向載荷穩(wěn)定可靠的試驗裝置，從而使得試樣受到軸向載荷而發(fā)生相對滑動時，橫向載荷將不發(fā)生改變。并且在整個試驗過程中微動結(jié)構(gòu)、固定支座等結(jié)構(gòu)也能穩(wěn)定可靠的工作。因此，設(shè)計出一套剛性好，系統(tǒng)穩(wěn)定的同時具有載荷對稱分布保持先接觸功能的微動疲勞橫向微動加載裝置具有重要的意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了克服已有微動疲勞試驗橫向加載裝置的不能一致的調(diào)節(jié)滑動，穩(wěn)定性較差、可靠性的不足，本實用新型提供了一種穩(wěn)定性很好、剛度較好、可靠性強的對稱式線接觸微動疲勞試驗微動載荷加載裝置。
[0006]本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
[0007]一種對稱式線接觸微動疲勞試驗微動載荷加載裝置，包括固定底座，所述固定底座上安裝立柱，所述加載裝置還包括靜定梁、螺旋加載機構(gòu)、載荷傳感器和加載工位板，兩根靜定梁平行設(shè)置且均位于立柱上，所述加載工位板的兩端分別可滑動地與一根靜定梁連接，兩個所述加載工位板之間為試驗工位，在所述加載工位板遠離試驗工位側(cè)的同軸線上安裝所述載荷傳感器，所述載荷傳感器與所述螺旋加載機構(gòu)的動作端配合。
[0008]進一步，所述螺旋加載機構(gòu)包括螺旋加載器和連接板，所述連接板的兩端分別可滑動地與一根靜定梁連接，所述螺旋加載器固定在所述連接板上，所述螺旋加載器的伸縮桿為所述螺旋加載機構(gòu)的動作端。
[0009]再進一步，所述加載工位板與所述靜定梁之間的連接處設(shè)有定位件。
[0010]更進一步，所述加載工位板與所述靜定梁之間的連接處、所述連接板與所述靜定梁之間的連接處均設(shè)有定位件。
[0011 ]所述加載工位板靠近試驗工位側(cè)安裝微動墊。
[0012]所述靜定梁的兩端安裝滑塊，所述滑塊可滑動地安裝在橫向?qū)к壣希鰴M向?qū)к壙缮舷禄瑒拥匕惭b在立柱上，所述立柱可縱向滑動地安裝在底座上。
[0013]本實用新型的技術(shù)構(gòu)思為:具有提供自協(xié)調(diào)式微動載荷的橫向加載裝置，是固定底座、三軸運動機構(gòu)、帶滑塊的靜定梁結(jié)構(gòu)、微動墊固定裝置、微動加載機構(gòu)共同作用來對微動試樣提供橫向載荷的。首先將其中一個帶有一對橫向加載裝置的固定底座通過螺栓固定在試驗機上，然后再將另一對橫向加載裝置安裝在靜定梁上，最后將另一半底座通過螺栓固定在試驗機上與先前固定好的底座做成完整的實驗裝置。
[0014]布置三軸運動機構(gòu):通過滑塊可調(diào)節(jié)兩個靜定梁在X軸上的位置，也是通過滑塊調(diào)整兩個微動墊的距離，該距離為所設(shè)計的微動疲勞試樣的外尺寸，通過鎖緊螺釘將螺旋加載器的連接板固定在靜定梁上，可調(diào)節(jié)底座上的梁來調(diào)整Z軸的位置，將微動墊通過螺栓安裝與懸臂梁的正中間，試樣通過試驗機上下夾頭夾持并且通過所述一對微動墊，將微動加載系統(tǒng)固定在靜定梁上，從而可以施加穩(wěn)定、可靠的橫向載荷，施加的載荷數(shù)值可以通過載荷傳感器所配套的顯示表來顯示。此時，整個微動裝置將與試驗機保持相對靜止。在微動疲勞試驗的過程中，靜止的微動裝置與軸向微動的試樣存在滑動，從而達到微動疲勞的效果。
[0015]本實用新型專利的效果主要表現(xiàn)在:裝置具有XYZ三個方向可調(diào)的性能，能根據(jù)不同試樣不同尺寸來調(diào)整位置。兩端加載裝置的載荷都可以通過傳感器顯示屏讀出保證兩端載荷相等，自由端的微動加載裝置由螺旋測微器改進而得，使得加載載荷也具很高的精度
0.1N。由于整個裝置采用的形材、靜定梁結(jié)構(gòu)尺寸較大整個裝置剛性很好。本實用新型裝置結(jié)構(gòu)簡單、操作方便，結(jié)構(gòu)合理、連接可靠對微動試樣進行微動試驗時穩(wěn)定可靠。
【附圖說明】
[0016]圖1是微動疲勞試驗橫向微動加載裝置的示意圖。
[0017]圖2是圖1的俯視圖。
[0018]圖3是圖1的左視圖。
[0019]圖4是微動墊固定裝置的示意圖。
[°02°]圖5是螺旋加載機構(gòu)的示意圖。
[0021 ]圖6是傳感器固定裝置示意圖。
[0022]圖7是螺旋加載器固定裝置示意圖。
【具體實施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖對本實用新型作進一步描述。
[0024]參照圖1?圖7，一種對稱式線接觸微動疲勞試驗微動載荷加載裝置，包括固定底座1，所述固定底座I上安裝立柱，所述加載裝置還包括靜定梁4、螺旋加載機構(gòu)、載荷傳感器6和加載工位板2，兩根靜定梁4平行設(shè)置且均位于立柱上，所述加載工位板2的兩端分別可滑動地與一根靜定梁4連接，兩個所述加載工位板2之間為試驗工位，在所述加載工位板2遠離試驗工位側(cè)的同軸線上安裝所述載荷傳感器6，所述載荷傳感器6與所述螺旋加載機構(gòu)的動作端配合。
[0025]進一步，所述螺旋加載機構(gòu)包括螺旋加載器7和連接板3，所述連接板3的兩端分別可滑動地與一根靜定梁4連接，所述螺旋加載器7固定在所述連接板3上，所述螺旋加載器7的伸縮桿為所述螺旋加載機構(gòu)的動作端。
[0026]再進一步，所述加載工位板2與所述靜定梁4之間的連接處設(shè)有定位件。
[0027]更進一步，所述加載工位板2與所述靜定梁4之間的連接處、所述連接板3與所述靜定梁4之間的連接處均設(shè)有定位件。
[0028]所述加載工位板2靠近試驗工位側(cè)安裝微動墊5。
[0029]所述靜定梁4的兩端安裝滑塊，所述滑塊可滑動地安裝在橫向?qū)к?上，所述橫向?qū)к?可上下滑動地安裝在立柱上，所述立柱可縱向滑動地安裝在底座上。形成XYZ三個方向的運動機構(gòu)。
[0030]所述定位件為鎖緊螺釘，加載時將鎖緊螺釘鎖緊，使連接板3與靜定梁固定，從而使所述螺旋加載器動作桿壓緊載荷傳感器。加載工位板2可在靜定梁自由移動，微動墊5與載荷傳感器分布與同一塊加載工位板2異側(cè)同軸線上，從而使螺旋加載器動作桿上的力傳遞到微動墊。
[0031 ]三軸運動機構(gòu)，由角鋼連接而成，其分別帶有XYZ三個方向的導(dǎo)槽，所述固定底座I與試驗機通過螺栓固定，其正面的兩根橫梁完全平行，用于連接帶軸的滑塊結(jié)構(gòu)，兩根橫梁可以沿底座上下Z方向移動，X方向通過與靜定梁連接的滑塊調(diào)節(jié)在導(dǎo)軌8上進行調(diào)節(jié)，Y方向通過連接板在靜定梁上的滑塊調(diào)節(jié)。
【主權(quán)項】
1.一種對稱式線接觸微動疲勞試驗微動載荷加載裝置，包括固定底座，所述固定底座上安裝立柱，其特征在于:所述加載裝置還包括靜定梁、螺旋加載機構(gòu)、載荷傳感器和加載工位板，兩根靜定梁平行設(shè)置且均位于立柱上，所述加載工位板的兩端分別可滑動地與一根靜定梁連接，兩個所述加載工位板之間為試驗工位，在所述加載工位板遠離試驗工位側(cè)的同軸線上安裝所述載荷傳感器，所述載荷傳感器與所述螺旋加載機構(gòu)的動作端配合。2.如權(quán)利要求1所述的對稱式線接觸微動疲勞試驗微動載荷加載裝置，其特征在于:所述螺旋加載機構(gòu)包括螺旋加載器和連接板，所述連接板的兩端分別可滑動地與一根靜定梁連接，所述螺旋加載器固定在所述連接板上，所述螺旋加載器的伸縮桿為所述螺旋加載機構(gòu)的動作端。3.如權(quán)利要求1所述的對稱式線接觸微動疲勞試驗微動載荷加載裝置，其特征在于:所述加載工位板與所述靜定梁之間的連接處設(shè)有定位件。4.如權(quán)利要求2所述的對稱式線接觸微動疲勞試驗微動載荷加載裝置，其特征在于:所述加載工位板與所述靜定梁之間的連接處、所述連接板與所述靜定梁之間的連接處均設(shè)有定位件。5.如權(quán)利要求1?4之一所述的對稱式線接觸微動疲勞試驗微動載荷加載裝置，其特征在于:所述加載工位板靠近試驗工位側(cè)安裝微動墊。6.如權(quán)利要求1?4之一所述的對稱式線接觸微動疲勞試驗微動載荷加載裝置，其特征在于:所述靜定梁的兩端安裝滑塊，所述滑塊可滑動地安裝在橫向?qū)к壣希鰴M向?qū)к壙缮舷禄瑒拥匕惭b在立柱上，所述立柱可縱向滑動地安裝在底座上。
【文檔編號】G01N3/02GK205580856SQ201521138295
【公開日】2016年9月14日
【申請日】2015年12月31日
【發(fā)明人】謝林君, 錢浩, 唐力晨, 謝永誠, 李晨, 劉暢, 任欣, 張康達
【申請人】浙江工業(yè)大學(xué), 上海核工程研究設(shè)計院