專利名稱：一種切向和徑向復(fù)合微動(dòng)磨損試驗(yàn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及機(jī)械工程中摩擦學(xué)試驗(yàn)裝置，尤其涉及一種微動(dòng)磨損試驗(yàn)裝置。
背景技術(shù)：
微動(dòng)(Fretting)是指在機(jī)械振動(dòng)、疲勞載荷、電磁振動(dòng)或熱循環(huán)等交變載荷作用下，名義上靜止的接觸表面間發(fā)生的振幅極小的相對(duì)運(yùn)動(dòng)(位移幅度一般為微米量級(jí))，即微動(dòng)發(fā)生在“緊固”配合的機(jī)械部件中。由外部振動(dòng)源引起緊配合構(gòu)件的咬合、松動(dòng)。微動(dòng)可導(dǎo)致機(jī)械零部件接觸表面磨損、損傷，并進(jìn)一步引起材料表層裂紋的萌生和擴(kuò)展及斷裂，使零部件使用壽命顯著降低。隨著高科技領(lǐng)域?qū)Ω呔?、長(zhǎng)壽命和高可靠性的要求，以及各種工況條件的日益苛刻，微動(dòng)損傷的危害日益凸現(xiàn)，已成為引發(fā)災(zāi)難性事故的主要原因之一，被稱為工業(yè)界的“癌癥”。在圓管/圓柱垂直交叉的接觸條件下，微動(dòng)有3種基本模式，即切向微動(dòng)、徑向微動(dòng)、切向和徑向復(fù)合微動(dòng)。工業(yè)中實(shí)際的微動(dòng)工況十分復(fù)雜，往往集兩種或兩種以上微動(dòng)基·本模式復(fù)合的復(fù)雜運(yùn)動(dòng)也經(jīng)常出現(xiàn)。在核電系統(tǒng)中，蒸汽發(fā)生器中傳熱管與支撐板之間的切向與徑向的復(fù)合微動(dòng)磨損是導(dǎo)致傳熱管破管引發(fā)核反應(yīng)堆非計(jì)劃停堆的重要原因之一。防止傳熱管的破管是核電工程的重大技術(shù)問(wèn)題。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種切向和徑向復(fù)合微動(dòng)磨損試驗(yàn)裝置，該裝置能方便地實(shí)現(xiàn)材料的雙向復(fù)合微動(dòng)，較真實(shí)地模擬構(gòu)件在復(fù)雜應(yīng)力作用下的復(fù)合微動(dòng)損傷，從而克服以前試驗(yàn)機(jī)的單一性，且控制和測(cè)試的精度高，試驗(yàn)數(shù)據(jù)的重現(xiàn)性好。能為相關(guān)零部件的抗微動(dòng)磨損設(shè)計(jì)、制造與維護(hù)提供更加準(zhǔn)確、可靠的試驗(yàn)依據(jù)。本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是一種切向和徑向復(fù)合微動(dòng)磨損試驗(yàn)裝置，包括夾持下試樣的下夾具、下夾具固定在底板上，底板固定在試驗(yàn)介質(zhì)腔底部上；試驗(yàn)介質(zhì)腔底部固定在加熱板上，加熱板緊固定在隔熱板上，隔熱板通過(guò)螺釘連接到摩擦力支架上，摩擦力支架通過(guò)螺釘緊固在機(jī)架上，摩擦力支架還與機(jī)架上的摩擦力/位移傳感器相連；夾持上試樣的上夾具的頂部與機(jī)架的頂板相連；上夾具的一側(cè)經(jīng)穿過(guò)試驗(yàn)介質(zhì)腔的橫桿與豎向的連桿上端相連，橫向液壓活塞的活塞桿與連桿中上部的鉸軸相連；其特征在于，所述的上夾具與機(jī)架的頂板相連的具體結(jié)構(gòu)是上夾具的頂部依次通過(guò)連接桿一、彈簧、連接桿二與壓力傳感器相連；壓力傳感器依次通過(guò)連接桿三、連接螺母、連接桿四與激振器相連；激振器與機(jī)架的頂板相連。本實(shí)用新型的工作過(guò)程和原理是將下試件固定在下夾具上，上試件固定在上夾具上；再調(diào)節(jié)橫向液壓活塞使上、下試件對(duì)中；然后向上試件施加設(shè)定的載荷，上、下試件接觸。然后由橫向液壓活塞通過(guò)連桿、橫桿、上夾具驅(qū)動(dòng)上試件在水平方向往復(fù)運(yùn)動(dòng)；同時(shí)，由激振器通過(guò)連接桿四、連接螺母、連接桿三、壓力傳感器、連接桿二彈簧、連接桿一、上夾具驅(qū)動(dòng)上試件在垂直方向往復(fù)運(yùn)動(dòng)。從而上試件與下試件之間發(fā)生切向(水平)和徑向(垂直)復(fù)合微動(dòng)。在復(fù)合微動(dòng)過(guò)程中，摩擦力/位移傳感器通過(guò)監(jiān)測(cè)摩擦力支架的形變實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)出切向和徑向復(fù)合微動(dòng)時(shí)的切向力(摩擦力)，得到摩擦力-位移幅值(Ft-t-D)曲線。同時(shí)與激振器相連的壓力傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)出激振力。給定不同的參數(shù)，即可進(jìn)行不同工況下的切向和徑向復(fù)合微動(dòng)磨損試驗(yàn)。對(duì)于不同形狀和尺寸的上、下試件，采用相應(yīng)的上、下夾具即可完成試驗(yàn)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是一、上、下試件能同時(shí)進(jìn)行各自設(shè)定參數(shù)的切向微動(dòng)和徑向微動(dòng)，可以更加真實(shí)有效地對(duì)各種切向和徑向復(fù)合微動(dòng)分析和測(cè)試，進(jìn)而分析研究雙向微動(dòng)疊加效應(yīng)產(chǎn)生的微動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)改變和磨損與疲勞的協(xié)同效應(yīng)和競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系，能為相關(guān)零部件的抗微動(dòng)磨損設(shè)計(jì)、 制造與維護(hù)提供更加準(zhǔn)確、可靠的試驗(yàn)依據(jù)。二、通過(guò)彈簧連接兩個(gè)連接桿實(shí)現(xiàn)壓力傳感器與上夾具之間的連接，避免了垂直方向剛性連接缺陷，能有效消除切向運(yùn)動(dòng)對(duì)壓力傳感器的沖擊，對(duì)壓力傳感器起到具有良好的保護(hù)作用。上述的連接桿一、彈簧、連接桿二之間的連接為過(guò)贏配合連接。這樣的連接既方便又牢固。上述的機(jī)架的頂板與機(jī)架相連的具體結(jié)構(gòu)是頂板的四角設(shè)有通孔，機(jī)架的立柱上部穿過(guò)頂板的通孔，立柱的上部還至少與兩個(gè)螺母連接，其中至少一個(gè)螺母位于頂板的下方，至少一個(gè)螺母位于頂板的上方。這樣通過(guò)調(diào)節(jié)立柱上的螺母既能方便調(diào)整激振器的高度，同時(shí)也保證與壓力傳感器相連的連接螺母及彈簧時(shí)不會(huì)產(chǎn)生預(yù)壓力，保證施加載荷數(shù)據(jù)精確，測(cè)量結(jié)果更準(zhǔn)確。同時(shí)，也可方便將頂板及與頂板相連的上夾具從上取出與安裝，使得上下試件的取出，安裝非常方便靈活。
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的描述。

圖I是本實(shí)用新型實(shí)施的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例圖I示出，本實(shí)用新型的一種具體實(shí)施方式
是，一種切向和徑向復(fù)合微動(dòng)磨損試驗(yàn)裝置，包括夾持下試樣13的下夾具12、下夾具固定在底板6上，底板6固定在試驗(yàn)介質(zhì)腔5底部上；試驗(yàn)介質(zhì)腔5底部固定在加熱板4上，加熱板4緊固定在隔熱板3上，隔熱板3通過(guò)螺釘連接到摩擦力支架7上，摩擦力支架7通過(guò)螺釘緊固在機(jī)架I上，摩擦力支架7還與機(jī)架I上的摩擦力/位移傳感器2相連；夾持上試樣14的上夾具15的頂部與機(jī)架I的頂板18相連；上夾具15的一側(cè)經(jīng)穿過(guò)試驗(yàn)介質(zhì)腔5的橫桿11與豎向的連桿8上端相連,橫向液壓活塞10的活塞桿與連桿8中上部的鉸軸相連，連桿8的下端設(shè)有配重9 ;其中所述的上夾具15與機(jī)架I的頂板18相連的具體結(jié)構(gòu)是[0023]上夾具15的頂部依次通過(guò)連接桿一 20D、彈簧23、連接桿二 20C與壓力傳感器22相連；壓力傳感器22依次通過(guò)連接桿三20B、連接螺母21、連接桿四20A與激振器19相連；激振器19與機(jī)架I的頂板18相連。本例的連接桿一 20D、彈簧23、連接桿二 20C之間的連接為過(guò)贏配合連接。本例的機(jī)架I的頂板18與機(jī)架I相連的具體結(jié)構(gòu)是頂板18的四角設(shè)有通孔，機(jī)架I的立柱16上部穿過(guò)頂板18的通孔，立柱16的上部還至少與兩個(gè)螺母17連接 ，其中至少一個(gè)螺母17位于頂板18的下方，至少一個(gè)螺母17位于頂板18的上方。
權(quán)利要求1.一種切向和徑向復(fù)合微動(dòng)磨損試驗(yàn)裝置，包括夾持下試樣(13)的下夾具(12)、下夾具固定在底板(6)上,底板(6)固定在試驗(yàn)介質(zhì)腔(5)底部上；試驗(yàn)介質(zhì)腔(5)底部固定在加熱板(4)上，加熱板(4)緊固定在隔熱板(3)上，隔熱板(3)通過(guò)螺釘連接到摩擦力支架(7)上，摩擦力支架(7)通過(guò)螺釘緊固在機(jī)架(I)上，摩擦力支架(7)還與機(jī)架(I)上的摩擦力/位移傳感器(2)相連；夾持上試樣(14)的上夾具(15)的頂部與機(jī)架(I)的頂板(18)相連；上夾具(15)的一側(cè)經(jīng)穿過(guò)試驗(yàn)介質(zhì)腔(5)的橫桿(11)與豎向的連桿(8)上端相連，橫向液壓活塞(10)的活塞桿與連桿(8)中上部的鉸軸相連，連桿(8)的下端設(shè)有配重(9);其特征在于，所述的上夾具(15)與機(jī)架(I)的頂板(18)相連的具體結(jié)構(gòu)是 上夾具(15)的頂部依次通過(guò)連接桿一(20D)、彈簧(23)、連接桿二(20C)與壓力傳感器(22)相連；壓力傳感器(22)依次通過(guò)連接桿三(20B)、連接螺母(21)、連接桿四(20A)與激振器(19)相連；激振器(19)與機(jī)架⑴的頂板(18)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種切向和徑向復(fù)合微動(dòng)磨損試驗(yàn)裝置，其特征在于所述的連接桿一(20D)、彈簧(23)、連接桿(20C)之間的連接為過(guò)贏配合連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種切向和徑向復(fù)合微動(dòng)磨損試驗(yàn)裝置，其特征在于所述的機(jī)架(I)的頂板(18)與機(jī)架(I)相連的具體結(jié)構(gòu)是頂板(18)的四角設(shè)有通孔，機(jī)架(I)的立柱(16)上部穿過(guò)頂板(18)的通孔，立柱(16)的上部還至少與兩個(gè)螺母(17)連接，其中至少一個(gè)螺母(17)位于頂板(18)的下方，至少一個(gè)螺母(17)位于頂板(18)的上方。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種切向和徑向復(fù)合微動(dòng)磨損試驗(yàn)裝置，其上夾具與機(jī)架的頂板相連的具體結(jié)構(gòu)是上夾具的頂部依次通過(guò)連接桿一、彈簧、連接桿二與壓力傳感器相連；壓力傳感器依次通過(guò)連接桿三、連接螺母、連接桿四與激振器相連；激振器與機(jī)架的頂板相連。該裝置能方便地實(shí)現(xiàn)材料的雙向復(fù)合微動(dòng)，較真實(shí)地模擬構(gòu)件在復(fù)雜應(yīng)力作用下的復(fù)合微動(dòng)損傷，從而克服以前試驗(yàn)機(jī)的單一性，且控制和測(cè)試的精度高，試驗(yàn)數(shù)據(jù)的重現(xiàn)性好。能為相關(guān)零部件的抗微動(dòng)磨損設(shè)計(jì)、制造與維護(hù)提供更加準(zhǔn)確、可靠的試驗(yàn)依據(jù)。
文檔編號(hào)G01N3/56GK202735181SQ201220374558
公開(kāi)日2013年2月13日 申請(qǐng)日期2012年7月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月30日
發(fā)明者任平弟, 葉毅, 張曉宇, 朱旻昊 申請(qǐng)人:西南交通大學(xué)