本實(shí)用新型涉及一種可控金屬試塊應(yīng)力狀態(tài)的摩擦試驗(yàn)機(jī)，它能夠?qū)υ囼?yàn)過程中金屬試塊的應(yīng)力狀態(tài)進(jìn)行控制，并且研究其損傷機(jī)理。

背景技術(shù)：

在大多數(shù)情況下，金屬被加工成零部件后，裝配組成為機(jī)械整體。其中的傳動(dòng)，受力部件在裝配時(shí)往往受到預(yù)應(yīng)力作用并隨時(shí)間的改變產(chǎn)生變化。在工作時(shí)，這些部件又受到工作載荷反復(fù)作用，必然會(huì)出可靠性降低的情況。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型是為了解決上述不足，提供了一種可控金屬試塊應(yīng)力狀態(tài)的摩擦試驗(yàn)機(jī)。

本實(shí)用新型的上述目的通過以下的技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：一種可控金屬試塊應(yīng)力狀態(tài)的摩擦試驗(yàn)機(jī)，包括工控計(jì)算機(jī)、試驗(yàn)工作平臺(tái)、應(yīng)變儀、轉(zhuǎn)速伺服電機(jī)和扭矩伺服電機(jī)；所述應(yīng)變儀、轉(zhuǎn)速伺服電機(jī)和扭矩伺服電機(jī)連接工控計(jì)算機(jī)；

所述試驗(yàn)工作平臺(tái)包括平臺(tái)基座、移動(dòng)平臺(tái)和試塊基座，平臺(tái)基座下部設(shè)“凵”形槽，“凵”形槽兩側(cè)設(shè)有安裝孔，并安裝有滾珠絲桿和導(dǎo)桿，移動(dòng)平臺(tái)通過螺紋孔和導(dǎo)向孔安裝在滾珠絲桿和導(dǎo)桿上；試塊基座呈“凵”形，試塊基座通過底部的螺栓固定在移動(dòng)平臺(tái)上；試塊穿過試塊基座上的安裝孔，使用扭力螺母固定；所述試塊上粘貼應(yīng)變片，應(yīng)變片與應(yīng)變儀連接；

所述平臺(tái)基座上部設(shè)有橫梁，橫梁上設(shè)有導(dǎo)向孔，導(dǎo)向孔安裝有載荷導(dǎo)桿，載荷導(dǎo)桿下端與試塊接觸從而施加載荷；載荷導(dǎo)桿上端通過螺紋連接有砝碼，從而產(chǎn)生試驗(yàn)載荷；

所述轉(zhuǎn)速伺服電機(jī)連接在滾珠絲桿穿過平臺(tái)基座的一端，所述扭矩伺服電機(jī)內(nèi)側(cè)設(shè)有六方安裝孔，六方安裝孔套入扭力螺母連接。

本實(shí)用新型的技術(shù)原理是：

1、試驗(yàn)載荷由試驗(yàn)工作平臺(tái)上的砝碼加載；

2、在實(shí)驗(yàn)工作平臺(tái)上安裝兩臺(tái)伺服電機(jī)，一臺(tái)控制試塊的運(yùn)動(dòng)速度，一臺(tái)控制試塊的扭緊緊力；

3、在試塊上粘貼應(yīng)變片以測(cè)量試塊在試驗(yàn)過程中的變形，然后將變形信號(hào)通過應(yīng)變儀反饋給工控計(jì)算機(jī)；

具體為：試塊受到應(yīng)力作用產(chǎn)生變形，貼在試塊上的應(yīng)變片隨之產(chǎn)生變形，應(yīng)變片變形之后會(huì)產(chǎn)生電阻變化，隨之導(dǎo)致電壓變化，應(yīng)變儀將這個(gè)電壓變化放大，并且過濾掉多余信號(hào)之后傳遞給計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)將這個(gè)信號(hào)采集并記錄下來，與應(yīng)變片的標(biāo)定信息一起，就可以監(jiān)控試塊的受力情況。

4、工控計(jì)算機(jī)一方面依據(jù)應(yīng)變儀的反饋信息，按照試驗(yàn)預(yù)設(shè)要求控制試塊扭緊力，另一方面按照預(yù)設(shè)要求控制試塊運(yùn)動(dòng)速度。試驗(yàn)過程中的施加載荷、運(yùn)動(dòng)速度、應(yīng)力-應(yīng)變數(shù)據(jù)由工控計(jì)算機(jī)采集并記錄。

扭力螺母與伺服電機(jī)連接在一起，伺服電機(jī)受伺服電機(jī)控制運(yùn)動(dòng)。伺服電機(jī)端頭有一個(gè)內(nèi)六方安裝孔，扭力螺母外表面也被加工成外六方，安裝時(shí)放入伺服電機(jī)的內(nèi)六方安裝孔內(nèi)。金屬試塊端頭是螺紋桿，扭力螺母內(nèi)孔為螺紋孔，安裝時(shí)通過螺紋將試塊和扭力螺母連接起來。工作時(shí)，伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)內(nèi)六方安裝孔旋轉(zhuǎn)，隨之帶動(dòng)扭力螺母的外六方表面旋轉(zhuǎn)，最后通過螺紋將扭矩傳遞到試塊上。

試驗(yàn)開始前，選擇不同規(guī)格的砝碼，從而實(shí)現(xiàn)不同條件下的載荷加載。試驗(yàn)開始后，工控計(jì)算機(jī)通過轉(zhuǎn)速伺服電機(jī)控制滾珠絲桿的轉(zhuǎn)速，從而控制移動(dòng)平臺(tái)的移動(dòng)速度；試塊上粘貼應(yīng)變片將試塊變形情況通過應(yīng)變儀反饋給工控計(jì)算機(jī)，工控計(jì)算機(jī)按照設(shè)定要求控制扭矩伺服電機(jī)的輸出扭矩，從而控制試驗(yàn)過程中試塊的變形。

本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)是：本實(shí)用新型可以在試驗(yàn)過程中控制金屬試塊的應(yīng)力狀態(tài)，得到在不同工況下的金屬試塊摩擦測(cè)試結(jié)果。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本實(shí)用新型中試驗(yàn)工作平臺(tái)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是本實(shí)用新型中移動(dòng)平臺(tái)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是本實(shí)用新型中轉(zhuǎn)速伺服電機(jī)和扭力螺母的連接結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步詳述。

如圖1至圖4所示，一種可控金屬試塊應(yīng)力狀態(tài)的摩擦試驗(yàn)機(jī)，包括工控計(jì)算機(jī)1、試驗(yàn)工作平臺(tái)2、應(yīng)變儀3、轉(zhuǎn)速伺服電機(jī)4和扭矩伺服電機(jī)5；所述應(yīng)變儀3、轉(zhuǎn)速伺服電機(jī)4和扭矩伺服電機(jī)5連接工控計(jì)算機(jī)1；

所述試驗(yàn)工作平臺(tái)2包括平臺(tái)基座2-1、移動(dòng)平臺(tái)2-2和試塊基座2-3，平臺(tái)基座2-1下部設(shè)“凵”形槽2-4，“凵”形槽2-4兩側(cè)設(shè)有安裝孔2-5，并安裝有滾珠絲桿2-6和導(dǎo)桿2-7，移動(dòng)平臺(tái)2-2通過螺紋孔(圖示未示出)和導(dǎo)向孔2-8安裝在滾珠絲桿2-6和導(dǎo)桿2-7上；試塊基座2-1呈“凵”形，試塊基座2-1通過底部的螺栓(圖中未示出)固定在移動(dòng)平臺(tái)2-2上；試塊2-9穿過試塊基座2-3上的安裝孔2-10，使用扭力螺母2-11固定；所述試塊2-9上粘貼應(yīng)變片2-12，應(yīng)變片2-12與應(yīng)變儀3連接；

所述平臺(tái)基座2-1上部設(shè)有橫梁2-13，橫梁2-13上設(shè)有導(dǎo)向孔2-14，導(dǎo)向孔2-14安裝有載荷導(dǎo)桿2-15，載荷導(dǎo)桿2-15下端與試塊2-9接觸從而施加載荷；載荷導(dǎo)桿2-15上端通過螺紋連接有砝碼2-16，從而產(chǎn)生試驗(yàn)載荷；

所述轉(zhuǎn)速伺服電機(jī)4連接在滾珠絲桿2-6穿過平臺(tái)基座2-1的一端，所述扭矩伺服電機(jī)5內(nèi)側(cè)設(shè)有六方安裝孔5-1，六方安裝孔5-1套入扭力螺母2-11連接。

本實(shí)用新型的技術(shù)原理是：

1、試驗(yàn)載荷由試驗(yàn)工作平臺(tái)上的砝碼加載；

2、在實(shí)驗(yàn)工作平臺(tái)上安裝兩臺(tái)伺服電機(jī)，一臺(tái)控制試塊的運(yùn)動(dòng)速度，一臺(tái)控制試塊的扭緊緊力；

3、在試塊上粘貼應(yīng)變片以測(cè)量試塊在試驗(yàn)過程中的變形，然后將變形信號(hào)通過應(yīng)變儀反饋給工控計(jì)算機(jī)；

4、工控計(jì)算機(jī)一方面依據(jù)應(yīng)變儀的反饋信息，按照試驗(yàn)預(yù)設(shè)要求控制試塊扭緊力，另一方面按照預(yù)設(shè)要求控制試塊運(yùn)動(dòng)速度。試驗(yàn)過程中的施加載荷、運(yùn)動(dòng)速度、應(yīng)力-應(yīng)變數(shù)據(jù)由工控計(jì)算機(jī)采集并記錄。

試驗(yàn)開始前，選擇不同規(guī)格的砝碼，從而實(shí)現(xiàn)不同條件下的載荷加載。試驗(yàn)開始后，工控計(jì)算機(jī)通過轉(zhuǎn)速伺服電機(jī)控制滾珠絲桿的轉(zhuǎn)速，從而控制移動(dòng)平臺(tái)的移動(dòng)速度；試塊上粘貼應(yīng)變片將試塊變形情況通過應(yīng)變儀反饋給工控計(jì)算機(jī)，工控計(jì)算機(jī)按照設(shè)定要求控制扭矩伺服電機(jī)的輸出扭矩，從而控制試驗(yàn)過程中試塊的變形。

本實(shí)用新型中，改變載荷導(dǎo)桿的結(jié)構(gòu)，就可以實(shí)現(xiàn)粘著、滑動(dòng)、滾動(dòng)等不同的接觸形式。

以上所述僅為本實(shí)用新型的實(shí)施例，并非因此限制本實(shí)用新型的專利范圍，凡是利用本實(shí)用新型說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運(yùn)用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本實(shí)用新型的專利保護(hù)范圍內(nèi)。