[發明專利]壓電驅動式低溫原位高頻往復微動摩擦磨損試驗平臺

在審

• 申請號: 201810964978.8
• 申請日: 2018-08-23
• 公開（公告）號: CN109060575A
• 公開（公告）日: 2018-12-21
• 發明（設計）人: 劉欣;李磊;田媛;趙宏偉
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: G01N3/56
• 分類號: G01N3/56
• 代理公司: 吉林長春新紀元專利代理有限責任公司 22100
• 代理人: 王怡敏

1.一種壓電驅動式低溫原位高頻往復微動摩擦磨損試驗平臺，其特征在于：包括試驗壓力加載單元、高頻往復驅動單元、低溫精密夾持單元以及數據采集單元，所述試驗壓力加載單元是：精密伺服電機（23）驅動扭矩經由一級蝸桿（24）、一級蝸輪（27）和二級蝸桿（22）、二級蝸輪（19）增扭減速后，帶動精密絲杠（30）將旋轉運動變為移動平臺（16）的整體移動，使移動平臺（16）向著平面試件方向接近，完成對平面試件的壓力加載；其中，精密絲杠（30）通過精密滾珠絲杠軸承座（18）剛性支撐，通過調節精密伺服電機（23）的脈沖數控制加載速度，并通過壓力傳感器（14）的反饋實現壓力的精準控制；精密伺服電機（23）通過電機支撐座（26）與試驗支撐臺（1）剛性固定；

所述的低溫精密夾持單元是：上球形試件與上球形試件夾具（12）剛性連接，下平面試件通過凹槽放進平面試件下夾具（8）中，兩個平面試件上夾具（9）通過螺釘固定在平面試件下夾具（8）上，平面試件下夾具（8）通過夾具支撐座（11）固定在高頻往復支撐平臺（7）上并進行剛性連接；夾具支撐座（11）內部設置有冷卻流道，液氮通過液氮通道（29）實現充入和回流，創造試件低溫環境；

所述的高頻往復驅動單元是：低溫壓電陶瓷（3）安裝在柔性鉸鏈（2）的凹槽中，拉力傳感器（4）一端與柔性鉸鏈（2）的輸出端螺紋連接，另一端與平面試件夾具支撐座（11）連接，低溫壓電陶瓷（3）在信號驅動電壓的驅動下輸出高頻交變微小位移，驅動柔性鉸鏈（2）帶動拉力傳感器（4）牽引低溫精密夾持單元在試驗支撐平臺（1）上做往復微小位移，實現上下試件微動摩擦；低溫精密夾持單元在兩對左滑塊（6）和兩對右滑塊（10）的帶動下在前導軌（5）和后導軌（28）上移動。

2.根據權利要求1所述的壓電驅動式低溫原位高頻往復微動摩擦磨損試驗平臺，其特征在于：所述的數據采集單元是：拉力傳感器（4）測量高頻移動的驅動力并進行反饋調節，控制壓電陶瓷驅動器輸出準確信號，實現精準控制；壓力傳感器（4）輸出數據并實現壓力的精準控制、雙比色紅外測溫儀實時監測試件的溫度、光學顯微鏡，拉曼光譜儀進行摩擦試件微觀表面的實時原位觀測。

3.根據權利要求1所述的壓電驅動式低溫原位高頻往復微動摩擦磨損試驗平臺，其特征在于：所述的精密絲杠（30）與螺母座（31）相配合，螺母座（31）與移動平臺（16）剛性連接，將旋轉運動轉化為直線運動，實現壓力加載。

4.根據權利要求1所述的壓電驅動式低溫原位高頻往復微動摩擦磨損試驗平臺，其特征在于：所述的壓力傳感器（14）一端與帶法蘭盤固定座（15）螺紋連接，另一端與連接件（13）剛性連接，上球形試件夾具（12）固定在連接件（13）上。

5.根據權利要求1所述的壓電驅動式低溫原位高頻往復微動摩擦磨損試驗平臺，其特征在于：所述的一級蝸輪（27）、二級蝸桿（22）通過一根公共軸（25）和軸承（21）固定在軸固定座（20）上，軸固定座（20）與移動平臺（16）剛性連接。

6.根據權利要求1所述的壓電驅動式低溫原位高頻往復微動摩擦磨損試驗平臺，其特征在于：通過拉力傳感器（4）和壓力傳感器（14）采集到的信號，自行擬合載荷加載過程中的壓力和摩擦力關系，同時配合采集到的溫度參數呈現曲線。