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      轉(zhuǎn)動微動摩擦磨損試驗(yàn)設(shè)備的制作方法

      文檔序號:6034189閱讀:167來源:國知局
      專利名稱:轉(zhuǎn)動微動摩擦磨損試驗(yàn)設(shè)備的制作方法
      技術(shù)領(lǐng)域
      本實(shí)用新型屬于機(jī)械工程的摩擦學(xué)技術(shù)研究領(lǐng)域,尤其屬于一種轉(zhuǎn)動微動 摩擦磨損試驗(yàn)設(shè)備。
      背景技術(shù)
      微動(Fretting)是指在機(jī)械振動、疲勞載荷、電》茲振動或熱循環(huán)等交變載 荷作用下,接觸表面間發(fā)生的振幅極小的相對運(yùn)動,這些接觸表面通常名義上 靜止,即微動發(fā)生在"緊固,,配合的機(jī)械部件中。微動摩擦學(xué)是研究微動運(yùn)行 機(jī)理、損傷、測試、監(jiān)控、預(yù)防的一個(gè)學(xué)科分支,它是一門日益發(fā)展的新興交 叉學(xué)科,涉及的學(xué)科廣泛,如機(jī)械學(xué)、材料學(xué),甚至生物醫(yī)學(xué)、電工學(xué)等。微 動是一種相對運(yùn)動幅度很小的摩擦方式,其造成的材料損傷通常表現(xiàn)為兩種形 式,即(l)微動導(dǎo)致的磨損微動可以造成接觸面間的表面磨損,產(chǎn)生材料 損失和構(gòu)件尺寸變化,引起構(gòu)件咬合、松動、功率損失、噪聲增加或形成污染 源。(2)微動導(dǎo)致的疲勞微動可以加速裂紋的萌生與擴(kuò)展,使構(gòu)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(xiǎn)性更大,造成一些災(zāi)難性的事故。
      在球-平面接觸條件下,微動可以分為切向、徑向、扭動、轉(zhuǎn)動等四種基本 微動模式。切向微動與徑向^f效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(yùn)動,不同之處在于切向微動的法向載荷方向與其運(yùn)動方向垂 直,徑向微動法向載荷方向與運(yùn)動方向一致。扭動微動與轉(zhuǎn)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(zhuǎn)運(yùn)動,不同之處在于扭動 微動的旋轉(zhuǎn)軸與接觸面垂直;轉(zhuǎn)動微動的旋轉(zhuǎn)軸與接觸平面平行。
      轉(zhuǎn)動微動是在交變載荷作用下緊配合接觸副間發(fā)生微幅轉(zhuǎn)動的相對運(yùn)動。 轉(zhuǎn)動微動現(xiàn)象大量存在于各種機(jī)械裝備和器械中,例如機(jī)車車輛的輪軸緊配合 面在機(jī)車服役過程中、飛機(jī)渦輪發(fā)動機(jī)中的渦輪葉片榫槽配合面在工作時(shí)發(fā)生 的摩擦磨損,各種軛軸機(jī)構(gòu)的緊配合面發(fā)生的摩擦磨損,人體植入器械中的髖 關(guān)節(jié)和膝關(guān)節(jié)杵臼狀接觸區(qū)內(nèi)發(fā)生的摩擦磨損等。轉(zhuǎn)動微動摩擦給工業(yè)生產(chǎn)、
      生活帶來了較大的損失與麻煩。由于缺少相應(yīng)試驗(yàn)設(shè)備,其人工控制再現(xiàn)或模 擬困難,轉(zhuǎn)動微動的相關(guān)研究工作一直以來開展較少。研發(fā)轉(zhuǎn)動微動的試驗(yàn)設(shè) 備,以開展轉(zhuǎn)動微動的試驗(yàn)研究,對減少工程中出現(xiàn)的轉(zhuǎn)動微動磨損問題,改 進(jìn)機(jī)械與生物工程的相關(guān)設(shè)計(jì),提高裝備與器械的性能與壽命、節(jié)約能源等具 有十分重要的意義。
      實(shí)用新型內(nèi)容
      本實(shí)用新型的目的是提供一種轉(zhuǎn)動微動摩擦磨損試驗(yàn)設(shè)備,該試驗(yàn)設(shè)備能 方便地使材料發(fā)生小角度轉(zhuǎn)動微動摩擦磨損,且其自動化程度高,控制與測試的精度高,試驗(yàn)數(shù)據(jù)的重現(xiàn)性好;能夠進(jìn)行不同工況與規(guī)格的材料的試驗(yàn)。
      本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)該實(shí)用新型目的所采用的技術(shù)方案是 一種轉(zhuǎn)動微動摩擦 磨損試驗(yàn)設(shè)備,包括上、下夾具,安裝上、下夾具的機(jī)座,其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是
      下夾具安裝在機(jī)座上的具體結(jié)構(gòu)為下夾具為夾持球形下試件的夾具,下 夾具固定在高精度超低速轉(zhuǎn)動電機(jī)旋轉(zhuǎn)軸的安裝盤上;轉(zhuǎn)動電機(jī)安裝在機(jī)座底 板上的電機(jī)座上,且轉(zhuǎn)動電機(jī)的轉(zhuǎn)動軸水平;
      上夾具安裝在機(jī)座上的具體結(jié)構(gòu)為上夾具為夾持平面上試件的夾具,上 夾具的上端與六維力/力矩傳感器相連,六維力/力矩傳感器與能夠進(jìn)^f于水平與垂 向移動的二維移動臺相連,二維移動臺固定在機(jī)座的中上部;
      高精度超低速轉(zhuǎn)動電機(jī)、二維移動臺、六維力/力矩傳感器均與數(shù)據(jù)采集控 制系統(tǒng)電連接。
      該設(shè)備的使用方法及工作過程為
      將上試件固定上夾具上,下試件固定在下夾具上。并^f吏下試件的水平中心 線與轉(zhuǎn)動電機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸對中;通過數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)控制二維移動平臺的運(yùn)動, 調(diào)整上試件在豎直、水平兩個(gè)方向的位置,使其與下試件接觸并施加給定法向 載荷。再由數(shù)據(jù)釆集控制系統(tǒng)控制高精度超低速轉(zhuǎn)動電機(jī)的轉(zhuǎn)動,使下試件按 設(shè)定參數(shù)以其水平中心線為旋轉(zhuǎn)軸進(jìn)行往復(fù)旋轉(zhuǎn),實(shí)現(xiàn)下、上試件的球-平面轉(zhuǎn) 動微動,再用六維力/力矩傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測轉(zhuǎn)動微動時(shí)的切向力(摩擦力),送 數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)進(jìn)行處理,得到摩擦力-角位移曲線。同時(shí),六維力/力矩傳感 器實(shí)時(shí)監(jiān)測轉(zhuǎn)動時(shí)的法向載荷,傳送給數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng),由數(shù)據(jù)采集的控制
      系統(tǒng)對二維移動平臺的垂向位置進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)控制,確保下試件的法向載荷始 終處于恒定的給定值。
      給定不同的參數(shù),即可進(jìn)行不同工況下的轉(zhuǎn)動微動摩擦磨損試驗(yàn)。對于不 同形狀和尺寸的上、下試件,采用相應(yīng)的上、下夾具即可完成試驗(yàn)。
      與現(xiàn)有技術(shù)相比,本實(shí)用新型的有益效果是
      一、由于球形下試件的水平中心線與高精度超低速轉(zhuǎn)動電機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸對中, 高精度超低速轉(zhuǎn)動電機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)能保證球形下試件以其水平中心線為軸進(jìn)行轉(zhuǎn) 動,不會發(fā)生偏心現(xiàn)象,從而使單純的轉(zhuǎn)動微動得以實(shí)現(xiàn)。二、通過數(shù)據(jù)采集 控制系統(tǒng)控制高精度超低速轉(zhuǎn)動電機(jī)的轉(zhuǎn)動,能精確實(shí)現(xiàn)下夾具及其下試件按 給定微小轉(zhuǎn)角幅值及超低轉(zhuǎn)速進(jìn)行往復(fù)旋轉(zhuǎn);也能精確實(shí)現(xiàn)上夾具位置的調(diào)整 和設(shè)定法向載荷的施加,從而精確實(shí)現(xiàn)給定參數(shù)條件下的轉(zhuǎn)動微動摩擦磨損試 驗(yàn)。給定不同的測試參數(shù),更換不同規(guī)格的上、下夾具及試件,即可進(jìn)行不同 工況與規(guī)格的材津+的試-瞼。三、通過與上夾具相連的六維力/力矩傳感器測出轉(zhuǎn) 動微動時(shí)的切向力即摩擦力,并送數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)處理,得到設(shè)定條件下的 摩擦力-角位移曲線,可以準(zhǔn)確表征轉(zhuǎn)動微動的動力學(xué)特性;并可將試驗(yàn)后的材 料進(jìn)行其它相關(guān)的磨損分析。
      總之,該試驗(yàn)設(shè)備能方便的使材料發(fā)生精確的微角度轉(zhuǎn)動微動摩擦磨損, 試驗(yàn)直接由數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)控制給定相應(yīng)測試參數(shù),并測出摩擦力,進(jìn)行自 動分析及處理,自動化程度高,控制與測試的精度高,試驗(yàn)數(shù)據(jù)的重現(xiàn)性好。
      上述的下夾具夾持腔的靠近轉(zhuǎn)動電機(jī)安裝盤的側(cè)面中間開有圓孔,使夾持 的球形下試件能直接與轉(zhuǎn)動電機(jī)安裝盤的中心孔接觸并定位。
      由于電機(jī)安裝盤中心孔的中心線與電機(jī)旋轉(zhuǎn)軸的中心線重疊,可確保下夾 具夾緊下試件時(shí),球形下試件的水平中心線與轉(zhuǎn)動電機(jī)旋轉(zhuǎn)軸重疊,保證球形 下試件旋轉(zhuǎn)時(shí)不會發(fā)生偏心現(xiàn)象,測試表明本實(shí)用新型的球形試件的水平中 心線和電機(jī)的轉(zhuǎn)動軸的同軸度<2 從而確保單純的轉(zhuǎn)動微動得以實(shí)現(xiàn)。
      上述的下夾具的夾持腔為與球形下試件適配的水平半圓槽或弧形槽。這樣 可進(jìn)一步確保下夾具能更緊密牢固地夾緊下試件,保證下試件按給定的參數(shù)進(jìn) 行往復(fù)轉(zhuǎn)動。
      上述的高精度超低速轉(zhuǎn)動電機(jī)的最小轉(zhuǎn)角^為0.05。,轉(zhuǎn)速w的范圍為0.006 -180 7s。
      上述的六維力/力矩傳感器的法向載荷測量范圍為5-580N;橫向及縱向兩個(gè) 方向的切向力測量范圍1.9-190 N,力矩測量范圍為50-10 000 N'mm、測量精度 為5 N'mm。
      這樣使得本實(shí)用新型的設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)高精度小角度的轉(zhuǎn)動微動摩擦磨損試 驗(yàn),區(qū)別于常規(guī)滑動狀態(tài)下的轉(zhuǎn)動,測試結(jié)果精確、可靠。
      上述的二維移動臺的組成為垂向電才凡固定在才幾座上部的頂板上,垂向電 機(jī)軸與垂向絲斥干聯(lián)接,垂向絲桿與滑動支架的內(nèi)螺紋配合,滑動支架內(nèi)側(cè)的導(dǎo) 槽與機(jī)座上的垂向?qū)к壟浜?,滑動支架的外?cè)與橫梁固定連接;橫梁下部的水 平導(dǎo)軌與運(yùn)動板上部的導(dǎo)槽配合,水平驅(qū)動電機(jī)固定在橫梁上,水平驅(qū)動電機(jī) 的軸與水平絲桿聯(lián)接,水平絲桿與運(yùn)動板的內(nèi)螺紋配合,運(yùn)動板的下部與六維
      力/力矩傳感器連才婁。
      采用電機(jī)驅(qū)動絲桿機(jī)構(gòu)及導(dǎo)軌、導(dǎo)槽機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)水平及垂向的運(yùn)動。這些
      機(jī)構(gòu)構(gòu)造筒單、運(yùn)行可靠;并且電機(jī)受數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)控制,使得其位置調(diào)
      整精確,簡便。此外,通過六維力/力矩傳感器實(shí)時(shí)測出法向載荷的瞬時(shí)值,傳
      送數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng),由數(shù)據(jù)釆集的控制系統(tǒng)對垂向伺服電機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)控
      制,確保所施加的法向載荷始終處于恒定的給定值。
      上述的運(yùn)動板與六維力/力矩傳感器連接的具體方式為運(yùn)動板的下部與聯(lián)
      接塊螺紋連接,聯(lián)接塊的下部與六維力/力矩傳感器連^J妄。
      這樣使得傳感器能更平穩(wěn)牢固的安裝在運(yùn)動板上、并且方便更換。 上述的上夾具的上端通過緩沖裝置再與六維力/力矩傳感器連接。 這樣,調(diào)整緩沖裝置的彈性,可實(shí)現(xiàn)不現(xiàn)剛度條件下的轉(zhuǎn)動微動測試。
      以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
      對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的描述。


      圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例的試驗(yàn)設(shè)備的主視結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2是圖1的左視圖。
      圖3a是本實(shí)用新型實(shí)施例的試-瞼設(shè)備的下夾具、下試件及安裝盤的剖視放
      大結(jié)構(gòu)示意圖。
      圖3b是圖3a去掉下試件后的A-A剖視圖。
      圖4a、圖4b、圖4c是用本實(shí)用新型實(shí)施例的試-瞼i殳備在三種工況下對同一 具體試件材料進(jìn)行試驗(yàn)得到的摩擦力-角位移(F-0曲線。試驗(yàn)的上試件為20 mmx10 mmx10 mm的LZ50車軸鋼試塊,下試件為<D40 mm的GCrl5軸承鋼球, 法向載荷/^10N,轉(zhuǎn)動頻率為0.1Hz,往復(fù)循環(huán)次數(shù)A^100。圖4a、圖4b、圖 4c對應(yīng)的不同試驗(yàn)參數(shù):轉(zhuǎn)動幅角6>=1°、 0.5°、 0.25°,轉(zhuǎn)動速度G^0.17s、 0.05 o/s、 0.025 7s。
      圖5是用圖4a相同的試驗(yàn)設(shè)備、試件材料,在轉(zhuǎn)動幅角^=0.5°,轉(zhuǎn)動速度 w=0.05 7s,往復(fù)循環(huán)次數(shù)A^100,法向載荷戶則分別5N、 ION、 20N條件下 進(jìn)行試驗(yàn)得到的摩擦力-角位移曲線,其中的曲線a的法向載荷P為5N,曲線b 的法向載荷P為10N,曲線c的法向栽荷戶為20N。
      圖6a、圖6b、圖6c分別是進(jìn)行圖4a、圖4b、圖4c試驗(yàn)后的上試件磨痕橫 截面輪廓圖。
      圖7是上試件原始表面和圖4c試驗(yàn)后的上試件磨痕中心(A)和磨痕外側(cè) (B)的X射線能譜圖(EDX),其中橫坐標(biāo)為能量/千電子伏(Energy/kev);縱 坐標(biāo)為計(jì)數(shù)(Counts)。
      具體實(shí)施方式

      實(shí)施例
      圖1、 2示出,本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
      是 一種轉(zhuǎn)動微動摩擦磨損試驗(yàn) 設(shè)備,包括上、下夾具15、 19,安裝上、下夾具15、 19的機(jī)座1。
      下夾具19安裝在機(jī)座1上的具體結(jié)構(gòu)為下夾具19為夾持球形下試件17 的夾具,下夾具19固定在高精度超低速轉(zhuǎn)動電機(jī)20旋轉(zhuǎn)軸的安裝盤20a上; 轉(zhuǎn)動電機(jī)20安裝在機(jī)座1底板24上的電機(jī)座24a上,且轉(zhuǎn)動電機(jī)20的轉(zhuǎn)動軸 水平。
      上夾具15安裝在機(jī)座1上的具體結(jié)構(gòu)為上夾具15為夾持平面上試件21 的夾具,上夾具15的上端與六維力/力矩傳感器13相連,六維力/力矩傳感器13
      與能夠進(jìn)^"水平與垂向移動的二維移動臺相連,二維移動臺固定在才幾座1的中 上部。
      高精度超低速轉(zhuǎn)動電機(jī)20、 二維移動臺、六維力/力矩傳感器13均與數(shù)據(jù) 采集控制系統(tǒng)電連接。
      圖3a、圖3b示出,下夾具19夾持腔的靠近轉(zhuǎn)動電機(jī)安裝盤20a的側(cè)面中 間開有圓孔31,使夾持的球形下試件17能直接與轉(zhuǎn)動電機(jī)20安裝盤20a的中 心孔32接觸并定位。
      本例采用的高精度超低速轉(zhuǎn)動電機(jī)20的最小轉(zhuǎn)角6為0.05°,轉(zhuǎn)速w的范 圍為0.006 -180 7s。六維力/力矩傳感器13的法向載荷測量范圍為5-580 N;橫 向及縱向兩個(gè)方向的切向力測量范圍1.9-190 N,力矩測量范圍為50-10 000 N-mm、測量精度為5N'mm。
      圖1、 2示出,本例中二維移動臺的組成為二維移動臺的組成為垂向電 機(jī)3固定在機(jī)座1上部的頂板上,垂向電機(jī)3的軸與垂向絲桿5聯(lián)接,垂向絲 桿5向下與滑動支架25的內(nèi)螺紋配合,滑動支架25內(nèi)側(cè)的導(dǎo)槽與機(jī)座1上的 垂向?qū)к?配合,滑動支架25的外側(cè)與下面的橫梁7固定連接;橫梁7下部的 水平導(dǎo)軌10與運(yùn)動板11上部的導(dǎo)槽配合,水平驅(qū)動電機(jī)8固定在橫梁7上, 水平驅(qū)動電片幾8的軸與水平絲桿9聯(lián)接,水平絲桿9與運(yùn)動板11的內(nèi)螺紋配合, 運(yùn)動板11的下部與六維力/力矩傳感器13連接。
      運(yùn)動板11與六維力/力矩傳感器13連接的具體方式為運(yùn)動板11的下部與 聯(lián)接塊12螺紋連接,聯(lián)接塊12的下部與六維力/力矩傳感器13連接。
      上夾具15的上端通過緩沖裝置26再與六維力/力矩傳感器13連接。
      采用以上本實(shí)用新型的設(shè)備進(jìn)行的六個(gè)具體試驗(yàn)的結(jié)果如下
      試驗(yàn)材料為上試件21為20 mmxlO mmx10 mm的LZ50車軸鋼試塊,下 試件17為O40mm的GCrl5軸承鋼球。試驗(yàn)條件法向載荷P=5N、 10 N、 20 N,轉(zhuǎn)動幅角^=10、 0.5。、 0.25。,轉(zhuǎn)動速度ft^0.1 7s、 0.05 °/s、 0.025 7s,對應(yīng)轉(zhuǎn) 動頻率為0.1Hz,往復(fù)循環(huán)次數(shù)AT-IOO。分別考察了轉(zhuǎn)動幅角(相同法向載荷條 件下)和法向載荷(相同轉(zhuǎn)動幅角條件下)對轉(zhuǎn)動^t動動力學(xué)特征的影響。
      圖4a、圖4b、圖4c為法向載荷i^lON,轉(zhuǎn)動幅角0分別為1°、 0.5。、 0.25°
      時(shí)試驗(yàn)得到的LZ50車軸鋼轉(zhuǎn)動微動摩擦力-角位移曲線。隨著轉(zhuǎn)動幅角的減小, 圖4a、圖4b、圖4c的曲線形狀由寬扁的平行四邊形狀逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€狀,可以 判定本實(shí)用新型設(shè)備進(jìn)行的圖4a與圖4b的試驗(yàn)對應(yīng)于微動的完全滑移,圖4c 對應(yīng)于微動的部分滑移。這與切向微動摩擦的試驗(yàn)特征一致。
      圖5為轉(zhuǎn)動幅角theta=0.5°,法向栽荷戶分別為5N、 ION、 20N時(shí)試驗(yàn)得到的 三條車軸鋼轉(zhuǎn)動微動摩擦力-角位移曲線。隨著法向載荷的增大,曲線a、 b、 c 的形狀由寬扁的平行四邊形狀逐漸變窄,同時(shí)接觸界面的摩擦力上升,說明試 驗(yàn)可以反映同 一材料在不同試驗(yàn)參數(shù)下的不同動力學(xué)行為。
      圖6a、圖6b、圖6c分別是進(jìn)行圖4a、圖4b、圖4c試驗(yàn)后的上試件磨痕橫 截面輪廓圖。圖6a和圖6b表明車軸鋼在完全滑移時(shí),磨屑隨著摩擦的進(jìn)行往 磨痕中心靠攏并堆積,這與切向微動中的磨屑主要往磨痕兩端排出的情況有顯 著差異,這是材料不同變形行為的結(jié)果;圖6c則表明車軸鋼在部分滑移時(shí)磨痕 極淺,損傷輕微,這與切向微動摩擦的損傷特征一致。
      分別對圖4a、圖4b、圖4c試驗(yàn)后的上試件磨痕進(jìn)行掃描電鏡(SEM)形貌觀 察圖4a和圖4b試驗(yàn)后的上試件的磨痕心部可以觀測到犁溝以及磨屑被擠壓、 撕裂等滑動磨損所具有的典型特征,表明車軸鋼接觸界面發(fā)生了完全滑移。圖 4c試驗(yàn)后的上試件磨痕中心粘著,沒有發(fā)生滑移,幾乎無損傷;外側(cè)發(fā)生微滑, 可以觀察到輕微損傷,表明車軸鋼接觸界面發(fā)生了部分滑移,掃描電鏡(SEM) 形貌觀察結(jié)果與圖4a、圖4b、圖4c對應(yīng)的判定一致。
      圖7為試件原始表面和圖4c試驗(yàn)后的上試件中心點(diǎn)A和磨痕外側(cè)處B的X 射線能譜圖(EDX),最上邊為磨痕中心(A處)的微動磨痕的EDX結(jié)果,表明 磨痕中心即A處的O含量極低,與最下邊的車軸鋼原始表面的O含量接近,而 圖中間的磨痕外側(cè)即B處的O含量明顯提高,說明磨痕中心沒有發(fā)生滑移,而 外側(cè)發(fā)生微滑,驗(yàn)證了掃描電鏡(SEM)觀察的結(jié)果。進(jìn)一步說明本實(shí)用新型設(shè)備 進(jìn)行的以上摩擦過程是一種特殊的微動磨損過程。
      權(quán)利要求1、一種轉(zhuǎn)動微動摩擦磨損試驗(yàn)設(shè)備,包括上、下夾具(15、19),安裝上、下夾具(15、19)的機(jī)座(1),其特征在于所述的下夾具(19)安裝在機(jī)座(1)上的具體結(jié)構(gòu)為下夾具(19)為夾持球形下試件(17)的夾具,下夾具(19)固定在高精度超低速轉(zhuǎn)動電機(jī)(20)旋轉(zhuǎn)軸的安裝盤(20a)上;轉(zhuǎn)動電機(jī)(20)安裝在機(jī)座(1)底板(24)上的電機(jī)座(24a)上,且轉(zhuǎn)動電機(jī)(20)的轉(zhuǎn)動軸水平;上夾具(15)安裝在機(jī)座(1)上的具體結(jié)構(gòu)為上夾具(15)為夾持平面上試件(21)的夾具,上夾具的上端與六維力/力矩傳感器(13)相連,六維力/力矩傳感器(13)與能夠進(jìn)行水平與垂向移動的二維移動臺相連,二維移動臺固定在機(jī)座(1)的中上部;高精度超低速轉(zhuǎn)動電機(jī)(20)、二維移動臺、六維力/力矩傳感器(13)均與數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)電連接。
      2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)動微動摩擦磨損試驗(yàn)設(shè)備,其特征在于所述 的下夾具(19)夾持腔的靠近轉(zhuǎn)動電機(jī)安裝盤(20a)的側(cè)面中間開有圓孔(31),使夾 持的球形下試件(17)能直接與轉(zhuǎn)動電機(jī)(20)安裝盤(20a)的中心孔(32)接觸并定 位。
      3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的轉(zhuǎn)動微動摩擦磨損試驗(yàn)設(shè)備,其特征在于所述 的下夾具(19)的夾持腔為與球形下試件(17)適配的水平半圓槽或弧形槽。
      4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)動微動摩擦磨損試驗(yàn)設(shè)備,其特征在于所述 的高精度超低速轉(zhuǎn)動電機(jī)(20)的最小轉(zhuǎn)角0為0.05°,轉(zhuǎn)速①的范圍為0.006-180 7s。
      5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)動微動摩擦磨損試驗(yàn)設(shè)備,其特征在于所述 的六維力/力矩傳感器(13)的法向載荷測量范圍為5-580N;橫向及縱向兩個(gè)方向 的切向力測量范圍1.9-190 N,力矩測量范圍為50-10 000 N'mm、測量精度為5 N'mm。
      6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)動微動摩擦磨損試驗(yàn)設(shè)備,其特征在于,所述 的二維移動臺的組成為垂向電機(jī)(3)固定在機(jī)座(1)上部的頂4反上,垂向電機(jī)(3) 的軸與垂向絲桿(5)聯(lián)接,垂向絲桿(5)向下與滑動支架(25)的內(nèi)螺紋配合,滑動 支架(25)內(nèi)側(cè)的導(dǎo)槽與機(jī)座(1)上的垂向?qū)к?6)配合,滑動支架(25)的外側(cè)與下面 的橫梁(7)固定連接;橫梁(7)下部的水平導(dǎo)軌(10)與運(yùn)動板(11)上部的導(dǎo)槽配合, 水平驅(qū)動電機(jī)(8)固定在橫梁(7)上,水平驅(qū)動電機(jī)(8)的軸與水平絲桿(9)聯(lián)接,水 平絲桿(9)與運(yùn)動板(11)的內(nèi)螺紋配合,運(yùn)動板(ll)的下部與六維力/力矩傳感器 (13)連接。
      7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的轉(zhuǎn)動微動摩擦磨損試驗(yàn)設(shè)備,其特征在于,所述 的運(yùn)動板(11)與六維力/力矩傳感器(13)連接的具體方式為運(yùn)動板(ll)的下部與 聯(lián)接塊(12)螺紋連接,聯(lián)接塊(12)的下部與六維力/力矩傳感器(13)連接。
      8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)動微動摩擦磨損試驗(yàn)設(shè)備,其特征在于,所述 的上夾具(15)的上端通過緩沖裝置(26)再與六維力/力矩傳感器(13)連接。
      專利摘要一種轉(zhuǎn)動微動摩擦磨損試驗(yàn)設(shè)備,其下夾具安裝在機(jī)座上的結(jié)構(gòu)為下夾具為夾持球形下試件的夾具,下夾具固定在高精度超低速轉(zhuǎn)動電機(jī)旋轉(zhuǎn)軸的安裝盤上;轉(zhuǎn)動電機(jī)安裝在機(jī)座底板上的電機(jī)座上,且轉(zhuǎn)動電機(jī)的轉(zhuǎn)動軸水平;上夾具安裝在機(jī)座上的結(jié)構(gòu)為上夾具為夾持平面上試件的夾具,上夾具的上端與六維力/力矩傳感器相連,六維力/力矩傳感器與進(jìn)行水平與垂向移動的二維移動臺相連,二維移動臺固定在機(jī)座的中上部;高精度超低速轉(zhuǎn)動電機(jī)、二維移動臺、六維力/力矩傳感器均與數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)電連接。該設(shè)備能方便地使材料發(fā)生小角度轉(zhuǎn)動微動摩擦,自動化程度高,控制與測試的精度高,試驗(yàn)數(shù)據(jù)的重現(xiàn)性好;能夠進(jìn)行不同工況與規(guī)格的材料的試驗(yàn)。
      文檔編號G01N3/56GK201191258SQ20082006203
      公開日2009年2月4日 申請日期2008年1月29日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月29日
      發(fā)明者周仲榮, 朱旻昊, 石心余, 莫繼良, 蔡振兵 申請人:西南交通大學(xué)
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