[實用新型]一種可控氣氛的微動摩擦磨損試驗臺

無效

• 申請號: 200920082328.7
• 申請日: 2009-07-06
• 公開（公告）號: CN201429554Y
• 公開（公告）日: 2010-03-24
• 發明（設計）人: 蔡振兵;朱旻昊;莫繼良;林修洲;周仲榮;張強;鄭健峰
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: G01N3/56
• 分類號: G01N3/56;G01M19/00
• 代理公司: 成都博通專利事務所
• 代理人: 陳樹明

技術領域

本實用新型屬于機械工程學科摩擦學技術領域，尤其屬于微動摩擦磨損試 驗技術領域。

背景技術

微動(Fretting)是指在機械振動、疲勞載荷、電磁振動或熱循環等交變 載荷作用下，接觸表面間發生的振幅極小的相對運動，這些接觸表面通常名義 上靜止，即微動發生在“緊固”配合的機械部件中。微動摩擦學是研究微動運 行機理、損傷、測試、監控、預防的一個學科分支，它是一門日益發展的新興 交叉學科，涉及的學科廣泛，如機械學、材料學，甚至生物醫學、電工學等。 微動是一種相對運動幅度很小的摩擦方式，其造成的材料損傷通常表現為兩種 形式，即：一、微動導致的磨損：微動可以造成接觸面間的表面磨損，產生材 料損失和構件尺寸變化，引起構件咬合、松動、功率損失、噪聲增加或形成污 染源。二、微動導致的疲勞：微動可以加速裂紋的萌生與擴展，使構件的疲勞 壽命大大降低，微動疲勞極限甚至可低于普通疲勞極限的1/3。往往這種損傷形 式危險性更大，造成一些災難性的事故。

在球-平面接觸條件下，微動可以分為切向、徑向、滾動、扭動等四種基本 微動模式。切向微動與徑向微動均為對磨副在法向載荷的作用下，在接觸面上 做小位移直線運動，不同之處在于：切向微動的法向載荷方向與其運動方向垂 直，徑向微動法向載荷方向與運動方向一致。滾動微動與扭動微動均為對磨副 在法向載荷的作用下，在接觸面上做小角度的旋轉運動，不同之處在于：滾動 微動的旋轉軸與接觸平面平行，如車輪與地面的摩擦；扭動微動的旋轉軸與接 觸面垂直，如髖關節與髖關節盤發生的摩擦。

微動摩擦磨損試驗，可以減少工程中出現的微動磨損問題，改進機械與生 物工程的相關設計，提高裝備與器械的性能與壽命。申請人的公開號為 CN101178345A的″一種扭動微動摩擦磨損試驗方法及其裝置″專利申請等現有的 微動摩擦磨損試驗的方法與裝置，可以在大氣環境下對緊配合的摩擦副進行微 動摩擦磨損試驗。但其氣體環境不能人工控制。而材料的微動摩擦磨損是一個 復雜的過程，不僅取決于其本身的結構和性質，而且與摩擦副的工作環境密切 相關。實際工程應用中，許多摩擦副處于極端苛刻的氣氛環境中，例如氣體壓縮 機、武器發射系統、機車受電弓系統、高溫氣冷堆以及宇航航天器等。相關研 究表明，金屬表面的氣氛環境對金屬摩擦副的摩擦磨損性能影響較大.現有的摩 擦磨損試驗僅能在普通的大氣環境中進行，無法對環境氣氛如何影響摩擦磨損 行為的進行試驗。因此，開發新型的摩擦磨損試驗氣氛控制裝置，實現在不同 環境氣氛中的摩擦磨損試驗，以減少特定氣氛條件下，工程中出現的微動磨損 問題，改進機械與生物工程的相關設計，提高裝備與器械的性能與壽命，具有 十分重要的意義。

實用新型內容

本實用新型的目的就是提供一種可控氣氛的微動摩擦磨損試驗臺，該種實 驗臺能使緊密配合的摩擦副在人工控制的特定環境氣氛中進行微動摩擦磨損試 驗，從而更真實準確的測試出特定氣氛條件下，材料的微動摩擦磨損性能；為 機械與生物工程的相關設計提供更準確、更可靠的依據；以提高裝備與器械的 性能與壽命。

本實用新型實現其發明目的所采用的技術方案是：一種可控氣氛的微動摩擦 磨損試驗臺，包括實驗臺的機座及固定在機座的底板上的低速高精度的轉動電 機，轉動電機的軸上固定有安裝球形試件的下夾具，在機座的中上部安裝有水 平垂向二維移動平臺、在二維移動平臺下面固定有用于安裝平面試件的上夾具， 其結構特點是：

底板上部還螺紋固定有上部開口的下部氣氛控制罩，下部氣氛控制罩將轉 動電機及下夾具圍住，下部氣氛控制罩的側壁上開有通氣孔；下部氣氛控制罩 在其上部的口沿設有與上部氣氛控制罩的下部開口的口沿相適配的臺階，上部 氣氛控制罩通過下部的口沿蓋在下部氣氛控制罩上，上部氣氛控制罩的頂部開 有與上夾具外周面適配的上夾具口，該上夾具口套合在上夾具上，上部氣氛控 制罩的側面也開有通氣口。

本實用新型的工作過程和原理是：

a、試件安裝取下上部氣氛控制罩，將球形試件夾持在下夾具上，然后將 平面試件夾持在上夾具上，并通過水平垂向二維移動平臺調整好平面試件的初 始位置，再將上部氣氛控制罩通過其口沿蓋回下部氣氛控制罩上。使上夾具與 下夾具及其平面試件、球形試件、轉動電機全部被上部、下部氣氛控制罩組成 的氣氛控制空間罩住。