[發明專利]一種微動滑動復合摩擦磨損試驗系統及其操作方法

有效

• 申請號: 202010086525.7
• 申請日: 2020-02-11
• 公開（公告）號: CN111272535B
• 公開（公告）日: 2022-08-16
• 發明（設計）人: 張坡;李晨;曾良才;盧艷;羅石元;姜浩;陳茜琳;阮崇祿;劉思培;孫煉;張鈞堯
• 申請（專利權）人: 武漢科技大學
• 主分類號: G01N3/02
• 分類號: G01N3/02;G01N3/56
• 代理公司: 長沙智德知識產權代理事務所(普通合伙) 43207
• 代理人: 盧鐘廷

本發明涉及一種微動滑動復合摩擦磨損試驗系統，包括支撐裝置、壓力加載裝置、三維力傳感器、微動及滑動驅動裝置、精密夾持裝置、測量裝置、摩擦副單元、數據采集卡以及計算機控制系統；通過計算機控制系統進行協調，從而實時的輸出各種不同載荷大小、摩擦力頻率和振動位移幅值下摩擦副的磨損性能情況；本發明實現的試驗系統能很好地模擬人體和工業應用中等許多摩擦副實際運動模式為微動、滑動復合疊加的實際情形，同時該試驗系統能夠對試驗載荷、潤滑工況、滑動摩擦的滑動速度及速度、微動摩擦的微動幅度及頻率進行設定，可以進行純微動及純滑動模式下的摩擦磨損試驗。

技術領域

本發明涉及一種復合式摩擦磨損試驗系統，具體涉及一種微動滑動復合摩擦磨損試驗系統。

背景技術

微動摩擦是指接觸表面發生的極小幅度微米甚至納米量級的往復運動，通常發生在由疲勞載荷、機械振動、電磁振動或熱循環等引起的近似靜止的接觸界面之間，其運動具有隱蔽性，但其危害巨大。微動會引起材料接觸表面破壞，產生裂紋，甚至導致整個系統的失效；滑動摩擦是指兩個相互接觸的物體具有相對運動或相對運動趨勢時,兩個相互接觸的物體之間總是存在著阻止這種相對運動或相對運動趨勢的量，通常其運動幅度至少為毫米量級。

在人體和工業應用中，接觸面的磨損形式并非單一，而是多種多樣的。對機床上的螺釘而言，其磨損形式主要為微動磨損。對導軌而言，其磨損形式主要為滑動。微動滑動復合摩擦也是非常常見的。例如人肘關節，小幅度運動時發生微動，大幅度運動時發生滑動，引起其磨損形式為微動滑動復合。同時高速列車、火電與核電設備、軍用與民用航空裝備、現代斜拉橋與懸索橋、傳輸電纜和海上石油開采設備等也大量存在微動滑動復合摩擦磨損現象。

由于微動會引起材料接觸表面破壞、產生裂紋；同時在滑動摩擦較大振幅的放大作用下，裂紋會進一步加大。因此微動滑動復合摩擦磨損形式比單一摩擦形式造成的危害是更加巨大的，如果加強對微動滑動復合摩擦磨損機理的研究，開展對高溫、低溫、真空和腐蝕介質等特殊工況下微動滑動復合摩擦磨損研究并且采取適當的措施,就可以大大減輕微動滑動復合摩擦帶來的嚴重后果。因此開展實施微動滑動復合摩擦磨損試驗的研究對于正確地評價各種摩擦形式對材料摩擦磨損性能的影響有重要的指導作用。摩擦磨損試驗機可以較為真實地模擬實際工況環境,對于探索和驗證實際工程機械當中的摩擦磨損機理及其影響因素,從而采取適當的措施來減緩摩擦磨損現象具有重大意義。

發明內容：

本發明填補了現有關于微動滑動復合摩擦磨損研究領域的空白,提供了一種微動滑動復合摩擦磨損試驗系統，其具有操作方便、原理可靠、結構緊湊、載荷平穩、微動和滑動幅值精度高的特點、能更好的反應實際工況微動滑動復合摩擦磨損特性等特點，該試驗系統能夠對試驗載荷、潤滑工況、滑動摩擦的滑動幅度及速度、微動摩擦的微動幅度及頻率進行設定，能很好地模擬人體和工業應用中等許多摩擦副的實際運動情形，解決了現有摩擦磨損試驗系統無法很好開展相關模擬研究的難題。

為實現上述目的，本發明公開了一種微動滑動復合摩擦磨損試驗系統，其特征在于，該系統包括支撐裝置、壓力加載裝置、三維力傳感器、微動及滑動驅動裝置、精密夾持裝置、測量裝置、摩擦副單元、數據采集卡以及計算機控制系統；

支撐裝置包括下支撐部件和固定在下支撐部件頂部的上支撐部件，下支撐部件由四個下支撐立柱和一個下支撐平臺組成，下支撐平臺固定安裝在四個下支撐立柱的上方，上支撐部件由四根上支撐立柱以及固定安裝在四根上支撐立柱上方的頂板組成，四根上支撐立柱均固定安裝在下支撐平臺的頂面；