本實(shí)用新型涉及一種壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)的切向微動(dòng)磨損試驗(yàn)裝置，屬于機(jī)械工程中微動(dòng)摩擦學(xué)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器利用逆壓電效應(yīng)原理，將陶瓷薄片與內(nèi)電極層疊封裝，通過對(duì)電極施加電壓產(chǎn)生位移，是一種將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的裝置。相對(duì)于其它伺服機(jī)構(gòu)，具有體積小，位移分辨率極高，響應(yīng)速度快，輸出力大，換能效率高，不發(fā)熱，采用相對(duì)簡單的電壓控制方法等特點(diǎn)，特別適用于微小位移的高精度和高響應(yīng)頻率的運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)。

微動(dòng)是指兩接觸物體之間發(fā)生的極小振幅（微米量級(jí)）的運(yùn)動(dòng)，通常發(fā)生在一個(gè)振動(dòng)環(huán)境下的近似緊密配合的接觸表面。在微動(dòng)的作用下，兩接觸體表面會(huì)發(fā)生摩擦磨損，導(dǎo)致緊密的機(jī)械構(gòu)件間發(fā)生咬合、松動(dòng)等不良影響，同時(shí)，微動(dòng)也能加速裂紋的萌生、擴(kuò)展，使構(gòu)件發(fā)生疲勞斷裂而失效。微動(dòng)現(xiàn)象在許多工業(yè)重要部門廣泛存在，已成為引起一些關(guān)鍵配合零部件失效的主要原因之一。因此，根據(jù)構(gòu)件的實(shí)際工況，模擬研究構(gòu)件在微動(dòng)情況下的磨損機(jī)理，對(duì)提高材料的抗微動(dòng)磨損性能和機(jī)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)具有極其重要的作用。

試驗(yàn)研究是研究材料的微動(dòng)磨損性能中非常重要的方法，目前常用的微動(dòng)磨損試驗(yàn)設(shè)備主要可分為電磁式、機(jī)械式和電液伺服式，采用這三種位移驅(qū)動(dòng)形式的微動(dòng)磨損試驗(yàn)機(jī)在實(shí)際工程應(yīng)用中都存在一些不良因素，比如說，電磁式存在位移控制穩(wěn)定性差、激振力小等缺點(diǎn)，機(jī)械式存在自動(dòng)化程度不高、精度差等缺點(diǎn)，電液伺服式存在成本高、體積大等缺點(diǎn)。因此開發(fā)一種結(jié)構(gòu)簡單、控制穩(wěn)定性好、精度高、響應(yīng)頻率高的新型微動(dòng)磨損試驗(yàn)裝置具有十分重要的意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于，提供一種壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)的切向微動(dòng)磨損試驗(yàn)裝置，其具有結(jié)構(gòu)簡單，容易操作，控制與測試精度高，試驗(yàn)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠等優(yōu)點(diǎn)，該裝置能夠進(jìn)行不同工況與材料的微動(dòng)磨損試驗(yàn)。

本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)上述目的的技術(shù)方案為：

一種壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)的切向微動(dòng)磨損試驗(yàn)裝置，包括底座、立柱、壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)、上夾具、力傳感器、加載機(jī)構(gòu)、配重塊、雙頭螺柱、電壓控制與數(shù)據(jù)采集裝置；底座上固定有壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)和立柱，壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)上安裝有下試樣，壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)可以通過計(jì)算機(jī)控制電壓控制與數(shù)據(jù)采集裝置產(chǎn)生一定幅值、頻率和波形的往復(fù)運(yùn)動(dòng)；上夾具上夾持有上試樣，上夾具與力傳感器相連，力傳感器安裝在加載機(jī)構(gòu)正下方，加載機(jī)構(gòu)被立柱穿過且可以以立柱為導(dǎo)軌上下自由運(yùn)動(dòng)，雙頭螺柱下頭與加載機(jī)構(gòu)連接，雙頭螺柱上頭有固定螺母，配重塊通過雙頭螺柱與螺母固定安裝在加載機(jī)構(gòu)正上方。

進(jìn)一步地，所述力傳感器用螺釘安裝在所述加載機(jī)構(gòu)正下方。

進(jìn)一步地，所述力傳感器正下方用螺釘安裝有所述上夾具。

進(jìn)一步地，所述加載機(jī)構(gòu)上連接有所述雙頭螺柱。

進(jìn)一步地，所述加載機(jī)構(gòu)與所述雙頭螺柱之間通過螺母固定有所述配重塊，所述配重塊的重量需要根據(jù)試驗(yàn)所采用的法向載荷確定。

進(jìn)一步地，所述壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)用螺釘固定在所述底座正上方。

進(jìn)一步地，所述電壓控制與數(shù)據(jù)采集裝置與計(jì)算機(jī)相連。

相對(duì)于現(xiàn)有的技術(shù)，本實(shí)用新型的有益效果表現(xiàn)在：

1.本實(shí)用新型能夠真實(shí)地模擬不同材料的微動(dòng)磨損行為，成本低，結(jié)構(gòu)簡單，且能通過力傳感器準(zhǔn)確地測量法向載荷和采集微動(dòng)磨損過程中的切向摩擦力，從而能夠準(zhǔn)確分析微動(dòng)參數(shù)對(duì)材料表面微動(dòng)損傷演化的影響。

2.本實(shí)用新型能夠?qū)崿F(xiàn)法向載荷、微動(dòng)幅值、頻率和微動(dòng)位移的產(chǎn)生波形可調(diào)，能夠真實(shí)模擬構(gòu)件在不同工況下的微動(dòng)磨損試驗(yàn)。

3.本實(shí)用新型采用壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)，能夠保證微動(dòng)定位準(zhǔn)確，精度高，頻率穩(wěn)，能夠勝任超長循環(huán)次數(shù)和超長時(shí)間的微動(dòng)磨損試驗(yàn)。

4.本實(shí)用新型上試樣與下試樣之間的接觸形式可以為平面與平面接觸、球面與平面接觸、球面與球面接觸、圓柱面與平面接觸或者圓柱面與圓柱面接觸。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例的主視結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

如圖1所示，一種壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)的切向微動(dòng)磨損試驗(yàn)裝置，包括底座1、立柱2、壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)3、上夾具6、力傳感器7、加載機(jī)構(gòu)8、配重塊9、雙頭螺柱11、電壓控制與數(shù)據(jù)采集裝置12；底座1上固定有壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)3和立柱2，壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)3上安裝有下試樣4，壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)3可以通過計(jì)算機(jī)13控制電壓控制與數(shù)據(jù)采集裝置12產(chǎn)生一定幅值、頻率和波形的往復(fù)運(yùn)動(dòng)；上夾具6上夾持有上試樣5，上夾具6與力傳感器7相連，力傳感器7安裝在加載機(jī)構(gòu)8正下方，加載機(jī)構(gòu)8被立柱2穿過且可以以立柱2為導(dǎo)軌上下自由運(yùn)動(dòng)，雙頭螺柱11下頭與加載機(jī)構(gòu)8連接，雙頭螺柱11上頭有固定螺母10，配重塊9通過雙頭螺柱11與螺母10固定安裝在加載機(jī)構(gòu)8正上方。