微動疲勞試驗系統(tǒng)的法向加載設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及機械工程領(lǐng)域的微動疲勞的試驗設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]微動(fretting)是指在機械振動、疲勞載荷、電磁振動或熱循環(huán)等交變載荷作用下，名義上靜止的零部件接觸表面間(如緊配合面)發(fā)生的振幅極小的相對運動(位移幅度一般為微米量級)，即微動發(fā)生在“緊固”配合的機械部件中。
[0003]微動疲勞是指接觸表面因微動引起的變形而產(chǎn)生的疲勞。微動疲勞現(xiàn)象主要發(fā)生在過盈配合的多種配合件中:如機車車輛輪軸的壓配合，各種緊固機構(gòu)和夾持機構(gòu)。這些疲勞現(xiàn)象可以采用水平圓柱(微動墊)/垂直圓柱(試樣)/水平圓柱(微動墊)接觸模型進行簡化試驗研宄(用兩側(cè)的微動墊與試樣的兩接觸點模擬過盈配合中試樣上相對的兩擠壓線)。對于水平圓柱/垂直圓柱/水平圓柱接觸模型，其微動疲勞試驗具有三種基本模式，即:拉壓微動(試樣發(fā)生垂向微動)疲勞、扭動微動(試樣發(fā)生轉(zhuǎn)動微動)疲勞和彎曲微動疲勞(試樣發(fā)生水平微動)。
[0004]目前在微動疲勞試驗中對兩側(cè)微動墊施加水平(法向)載荷，以使兩側(cè)微動墊與試樣保持壓配合(緊配合)的方式有兩種:1)通過旋轉(zhuǎn)加載螺釘，推動微動墊使之與試樣接觸，并達到設(shè)定的法向載荷；2)通過旋轉(zhuǎn)導桿上的螺母壓縮彈簧產(chǎn)生張力，推動微動墊使之與試樣接觸，并達到設(shè)定的法向載荷。其存在的問題是，在試驗過程中，試樣會發(fā)生交變變形，引起微動墊發(fā)生振動，螺紋發(fā)生松動，導致法向載荷逐漸變小，很難保持恒定的法向載荷，導致試驗結(jié)果誤差大、可靠性低。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]本實用新型的目的是提供一種微動疲勞試驗系統(tǒng)的法向加載設(shè)備，用該設(shè)備能方便地對水平圓柱/垂直圓柱/水平圓柱接觸模型的微動疲勞進行法向加載，其加載的法向載荷能更好的保持恒定，試驗結(jié)果更準確、可靠；且其自動化程度高。
[0006]本實用新型實現(xiàn)其發(fā)明目的所采用的技術(shù)方案是:一種微動疲勞試驗系統(tǒng)的法向加載設(shè)備，其結(jié)構(gòu)特點是:
[0007]基座螺紋固定于拉扭多軸疲勞試驗機的臺面上，基座上表面固定有兩根橫向的導軌，基座的右端安裝有絲杠的螺母，絲杠的螺桿通過滾珠軸承與夾持機構(gòu)的右擋板相連；
[0008]所述的夾持機構(gòu)的具體組成是:底板底面的滑塊與基座上的導軌配合；底板的左、右端分別固定有左擋板、右擋板；左擋板和右擋板之間通過四根導桿相連；右夾頭通過直線軸承套合于四根導桿上，右夾頭右側(cè)的凹槽內(nèi)安裝有壓力傳感器；壓力傳感器與右擋板上的壓頭相對；右微動墊置于右夾頭左端部的弧形槽內(nèi)；氣缸固定于左擋板的左側(cè)，氣缸的活塞桿穿過左擋板與緩沖塊相連，緩沖塊的右側(cè)面與運動板的左側(cè)面相對；運動板通過直線軸承套合于四根導桿上，運動板的右側(cè)通過三維傳感器與左夾頭相連；左微動墊置于左夾頭右端部的弧形槽內(nèi)；
[0009]所述的壓力傳感器、氣缸、三維傳感器均與數(shù)據(jù)采集及控制系統(tǒng)電連接。
[0010]本試驗設(shè)備的操作過程是:
[0011]a、將試樣下端固定在試驗機的夾頭上，通過絲杠調(diào)整夾持機構(gòu)的水平位移，使右微動墊與試樣剛好接觸，對氣缸輸入壓縮空氣，活塞桿向右運動并通過左微動墊對試樣施加法向載荷，調(diào)節(jié)氣缸內(nèi)部氣室的壓力，得到設(shè)定的載荷值；
[0012]b、對試樣上端施加設(shè)定載荷(拉壓載荷、小角度扭轉(zhuǎn)載荷、法向彎曲載荷)；在試驗過程中，與右夾頭連接的壓力傳感器實時測出法向載荷，反饋至數(shù)據(jù)采集及控制系統(tǒng)，數(shù)據(jù)采集及控制系統(tǒng)據(jù)以控制氣缸使氣缸內(nèi)壓力保持恒定；
[0013]C、在試樣與微動墊發(fā)生相對運動的過程中，通過與左夾頭連接的三維傳感器實時監(jiān)測法向力以及摩擦力，并送至數(shù)據(jù)采集及控制系統(tǒng)，數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)分析得到構(gòu)件在不同工況下摩擦系數(shù)的變化和微動疲勞壽命。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的有益效果是:
[0015]一、在試驗過程中，試樣的變形引起氣缸內(nèi)部氣室的體積變化很小，氣缸內(nèi)部氣室的壓力變化很小，從而法向載荷變化很小；同時數(shù)據(jù)采集及控制系統(tǒng)實時通過壓力傳感器測出氣缸壓力變化對氣缸壓力進行反饋控制，進一步保證氣缸壓力恒定。從而使試件所受的法向載荷保持恒定，以此實現(xiàn)微動疲勞試驗系統(tǒng)恒定的法向加載。使得試驗結(jié)果誤差小、可靠性高。由數(shù)據(jù)采集及控制系統(tǒng)自動控制氣缸活塞桿的伸縮，自動化程度高，試驗重復(fù)性好。
[0016]二、由于右夾頭以及運動板通過直線軸承與四根導桿連接，以此保證每次試驗左、右微動墊始終處于同一水平線上，即不會出現(xiàn)兩軸不重合時試樣發(fā)生彎曲的現(xiàn)象，從而使微動疲勞試驗具有較好的重現(xiàn)性。
[0017]進一步，上述的左夾頭右端部的弧形槽的槽壁上向左開有一前后貫通的左通槽，該左通槽與左夾頭中部附近的左圓孔連通，左夾頭上設(shè)有穿過左通槽的左鎖緊螺釘；所述的右夾頭左端部的弧形槽的槽壁上向右開有一前后貫通的右通槽，該右通槽與右夾頭中部附近的右圓孔連通；右夾頭上設(shè)有穿過右通槽的右鎖緊螺釘。
[0018]這樣，利用槽壁上有通槽的弧形槽的微小變形，即能將圓柱形微動墊加持并準確定位，同時也不會夾傷圓柱形微動墊。
[0019]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本實用新型作進一步詳細的描述。
【附圖說明】
[0020]圖1是本實用新型實施例的試驗設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖2是圖1中局部A的放大圖。
[0022]圖中，15表示微動疲勞試驗的試樣。
【具體實施方式】
[0023]實施例
[0024]圖1圖2示出，一種微動疲勞試驗系統(tǒng)的法向加載設(shè)備，其結(jié)構(gòu)特點是:
[0025]基座I螺紋固定于拉扭多軸疲勞試驗機的臺面上，基座I上表面固定有兩根橫向的導軌2，基座I的右端安裝有絲杠6的螺母6a，絲杠6的螺桿6b通過滾珠軸承7與夾持機構(gòu)的右擋板5相連；
[0026]所述的夾持機構(gòu)的具體組成是:底板4底面的滑塊3與基座I上的導軌2配合；底板4的左、右端分別固定有左擋板26、右擋板5 ;左擋板26和右擋板5之間通過四根導桿25相連；右夾頭9通過直線軸承10套合于四根導桿25上，右夾頭9右側(cè)的凹槽內(nèi)安裝有壓力傳感器8 ;壓力傳感器8與右擋板5上的壓頭5a相對；右微動墊14置于右夾頭9左端部的弧形槽內(nèi)；氣缸27固定于左擋板26的左側(cè)，氣缸的活塞桿24穿過左擋板26與緩沖塊23相連，緩沖塊23的右側(cè)面與運動板22的左側(cè)面相對；運動板22通過直線軸承10套合于四根導桿25上，運動板22的右側(cè)通過三維傳感器21與左夾頭20相連；左微動墊16置于左夾頭20右端部的弧形槽內(nèi)；
[0027]所述的壓力傳感器8、氣缸27、三維傳感器21均與數(shù)據(jù)采集及控制系統(tǒng)電連接。
[0028]本實施例中，所述的左夾頭20右端部的弧形槽的槽壁上向左開有一前后貫通的左通槽18，該左通槽18與左夾頭20中部附近的左圓孔(19)連通，左夾頭20上設(shè)有穿過左通槽18的左鎖緊螺釘17 ;所述的右夾頭9左端部的弧形槽的槽壁上向右開有一前后貫通的右通槽12，該右通槽12與右夾頭9中部附近的右圓孔11連通；右夾頭9上設(shè)有穿過右通槽12的右鎖緊螺釘13。
【主權(quán)項】
1.一種微動疲勞試驗系統(tǒng)的法向加載設(shè)備，其特征在于: 基座(I)螺紋固定于拉扭多軸疲勞試驗機的臺面上，基座(I)上表面固定有兩根橫向的導軌(2)，基座⑴的右端安裝有絲杠(6)的螺母(6a)，絲杠(6)的螺桿(6b)通過滾珠軸承(7)與夾持機構(gòu)的右擋板(5)相連； 所述的夾持機構(gòu)的具體組成是:底板(4)底面的滑塊(3)與基座(I)上的導軌(2)配合；底板(4)的左、右端分別固定有左擋板(26)、右擋板(5);左擋板(26)和右擋板(5)之間通過四根導桿(25)相連；右夾頭(9)通過直線軸承(10)套合于四根導桿(25)上，右夾頭(9)右側(cè)的凹槽內(nèi)安裝有壓力傳感器(8);壓力傳感器(8)與右擋板(5)上的壓頭(5a)相對；右微動墊(14)置于右夾頭(9)左端部的弧形槽內(nèi)；氣缸(27)固定于左擋板(26)的左側(cè)，氣缸的活塞桿(24)穿過左擋板(26)與緩沖塊(23)相連，緩沖塊(23)的右側(cè)面與運動板(22)的左側(cè)面相對；運動板(22)通過直線軸承(10)套合于四根導桿(25)上，運動板(22)的右側(cè)通過三維傳感器(21)與左夾頭(20)相連；左微動墊(16)置于左夾頭(20)右端部的弧形槽內(nèi)； 所述的壓力傳感器(8)、氣缸(27)、三維傳感器(21)均與數(shù)據(jù)采集及控制系統(tǒng)電連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微動疲勞試驗系統(tǒng)的法向加載設(shè)備，其特征在于:所述的左夾頭(20)右端部的弧形槽的槽壁上向左開有一前后貫通的左通槽(18)，該左通槽(18)與左夾頭(20)中部附近的左圓孔(19)連通，左夾頭(20)上設(shè)有穿過左通槽(18)的左鎖緊螺釘(17);所述的右夾頭(9)左端部的弧形槽的槽壁上向右開有一前后貫通的右通槽(12)，該右通槽(12)與右夾頭(9)中部附近的右圓孔(11)連通；右夾頭(9)上設(shè)有穿過右通槽(12)的右鎖緊螺釘(13)。
【專利摘要】一種微動疲勞試驗系統(tǒng)的法向加載設(shè)備，其中：基座螺紋固定于拉扭多軸疲勞試驗機臺面上，基座上固定兩根橫向?qū)к?，基座右端安裝絲杠的螺母，絲杠的螺桿與夾持機構(gòu)的右擋板相連；夾持機構(gòu)的組成是：底板底面滑塊與基座上的導軌配合；底板的左、右端固定有通過四根導桿相連的左、右擋板；右夾頭右側(cè)凹槽內(nèi)安裝有與右擋板壓頭相對壓力傳感器；右微動墊置于右夾頭弧形槽內(nèi)；氣缸固定于左擋板左側(cè)，氣缸的活塞桿穿過左擋板與緩沖塊相連，緩沖塊右側(cè)面與運動板的左側(cè)面相對；運動板右側(cè)通過三維傳感器與左夾頭相連；左微動墊置于左夾頭弧形槽內(nèi)。該加載設(shè)備加載的法向載荷能更好的保持恒定，試驗結(jié)果更準確、可靠。
【IPC分類】G01N3-02
【公開號】CN204314136
【申請?zhí)枴緾N201420830053
【發(fā)明人】朱旻昊, 劉建華, 蔡振兵, 彭金方, 宋川, 徐志彪, 林曉鋒
【申請人】西南交通大學
【公開日】2015年5月6日
【申請日】2014年12月24日