[發明專利]一種面-面接觸扭動微動摩擦磨損試驗系統及其控制方法

有效

• 申請號: 201710306633.9
• 申請日: 2017-05-02
• 公開（公告）號: CN107179254B
• 公開（公告）日: 2018-12-07
• 發明（設計）人: 盧文龍;張坡;周明琢;劉曉軍;翟文正;周莉萍;羅健
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G01N3/56
• 分類號: G01N3/56
• 代理公司: 武漢東喻專利代理事務所(普通合伙) 42224
• 代理人: 張英

本發明公開了一種面?面接觸扭動微動摩擦磨損試驗系統及其控制方法，其中試驗系統包括加載裝置、定位夾持裝置、摩擦副、驅動裝置、數據采集裝置與計算機測控系統，加載裝置通過加載鋼球為摩擦副施加正壓力，保持摩擦副運行過程中面接觸的載荷平穩。數據采集裝置的扭矩傳感器、驅動電機信號以及角位移信號與計算機數據采集控制系統相連接，記錄和控制微動摩擦副的角位移幅值大小，并實時輸出微動摩擦扭矩的變化情況。按照本發明實現的試驗系統及其控制方法，具有操作方便、載荷平穩、角位移幅值精度較高，能更好的反應實際工況扭動微動摩擦磨損特性等特點，能夠進行不同載荷、頻率以及角位移幅值下的扭動微動磨損研究。

技術領域

本發明屬于扭動微動摩擦磨損試驗技術領域，更具體地，涉及一種面-面接觸扭動微動摩擦磨損試驗系統及其控制方法。

背景技術

微動即在機械振動、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(位移幅值一般為微米量級)，這些接觸表面通常名義上是靜止的，故微動發生在“緊固”配合的機械部件中，造成配合面的磨損以及裂紋的萌生和擴展等，在如飛機、車輛、海洋平臺等承受復雜應力的工況下都時有發生，對其使用壽命產生了嚴重的影響。因此，針對其具體工況下的接觸情況，研究其微動磨損規律，對減小微動磨損，提高構件的使用壽命具有至關重要的理論意義和現實意義。

微動磨損按其接觸形式可分為點/面接觸、線/面接觸和面/面接觸三種接觸形式，目前的扭動微動磨損研究中通常以簡化的球/平面模型進行試驗研究，但在實際的工況下，大多的摩擦副是以面面接觸的形式進行的。相對應的，現有的微動摩擦磨損領域中，由于沒有統一標準的扭動微動磨損試驗平臺，各研究者大多選擇針對著各自的研究對象，設計不同形式的微動摩擦磨損試驗機，但針對于面接觸形式下的扭動微動磨損試驗機的研制仍比較欠缺。如中國專利(專利公開號為CN103196766A)公開了一種鋼絲微動摩擦磨損試驗機，可以對上試樣鋼絲和下試樣鋼絲進行摩擦磨損實驗，且可以無級地調節微動臺的滑動行程與微動臺表面的壓力載荷，但并不適宜于其他接觸形式的微動磨損試驗；另外一件中國專利(專利公開號為CN103063530A)公開了一種微動摩擦磨損試驗機，可以應用計算機數據處理裝置根據正壓力信號自動控制加載裝置的運作，根據微動摩擦信號自動評價試樣A、試樣B的相應正應力信號、位移信號下的磨損性能，且試樣A可呈圓柱狀、球狀、或者塊狀設置，但其裝置中僅簡單的進行試樣A的替換，并沒有針對不同的接觸形式，根據其不同的接觸特點做出相應的調整，且其運動形式不能滿足扭動微動的需要；另外有中國專利(專利公告號為CN201555762U)公開了一種滑動摩擦實驗自適應夾頭，可以使摩擦副表面之間充分接觸，但是沒有涉及具體的試驗機結構，且其運動形式為滑動形式。

發明內容

本發明針對更符合實際工況的面接觸具體形式，提出了一種基于面接觸形式下的扭動微動摩擦磨損試驗裝置，其具有操作方便、載荷平穩、角位移幅值精度較高，能更好的反應實際工況扭動微動摩擦磨損特性等特點，能夠進行各種不同載荷、頻率以及角位移幅值下的扭動微動磨損研究，可作為扭動微動磨損研究的可靠試驗儀器。

為實現上述目的，本發明提供了一種面-面接觸扭動微動摩擦磨損試驗系統，其特征在于，該系統包括加載裝置、定位夾持裝置、摩擦副、驅動裝置、數據采集裝置與計算機測控裝置，

所述夾持裝置，包括上試樣夾具和下試樣夾具，分別用于固定上下摩擦副試樣；

所述加載裝置包括加載支架、支撐平臺；所述加載支架至少由縱向的兩個側板和橫向的端蓋組成第一空間，與所述支撐平臺固定；所述加載支架的第一空間內設置有導向塊，所述導向塊上固定有加載橫梁，所述加載橫梁與連接件連接，所述連接件固定所述夾持裝置中的上試樣夾具，所述上試樣夾具通過所述連接件與所述扭矩傳感器相接，加載鋼球設置于所述上試樣夾具與所述連接件之間，所述上試樣夾具與所述加載鋼球的接觸面上設有與其配合的球面凹槽，所述加載裝置通過加載鋼球為摩擦副施加正壓力；扭矩傳感器上端通過連接固定在端蓋上，下端出軸與連接件方形空間隙配合；