一種微動(dòng)疲勞試驗(yàn)系統(tǒng)的法向加載裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及機(jī)械工程領(lǐng)域的微動(dòng)疲勞的試驗(yàn)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]微動(dòng)(fretting)是指在機(jī)械振動(dòng)、疲勞載荷、電磁振動(dòng)或熱循環(huán)等交變載荷作用下，名義上靜止的零部件接觸表面間(如緊配合面)發(fā)生的振幅極小的相對(duì)運(yùn)動(dòng)(位移幅度一般為微米量級(jí))，即微動(dòng)發(fā)生在“緊固”配合的機(jī)械部件中。
[0003]微動(dòng)疲勞是指接觸表面因微動(dòng)引起的變形而產(chǎn)生的疲勞。微動(dòng)疲勞現(xiàn)象主要發(fā)生在過(guò)盈配合的多種配合件中:如機(jī)車(chē)車(chē)輛輪軸的壓配合，各種緊固機(jī)構(gòu)和夾持機(jī)構(gòu)。這些疲勞現(xiàn)象可以采用水平圓柱(微動(dòng)墊)/垂直圓柱(試樣)/水平圓柱(微動(dòng)墊)接觸模型進(jìn)行簡(jiǎn)化試驗(yàn)研宄(用兩側(cè)的微動(dòng)墊與試樣的兩接觸點(diǎn)模擬過(guò)盈配合中試樣上相對(duì)的兩擠壓線(xiàn))。對(duì)于水平圓柱/垂直圓柱/水平圓柱接觸模型，其微動(dòng)疲勞試驗(yàn)具有三種基本模式，即:拉壓微動(dòng)(試樣發(fā)生垂向微動(dòng))疲勞、扭動(dòng)微動(dòng)(試樣發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)微動(dòng))疲勞和彎曲微動(dòng)疲勞(試樣發(fā)生水平微動(dòng))。
[0004]目前在微動(dòng)疲勞試驗(yàn)中對(duì)兩側(cè)微動(dòng)墊施加水平(法向)載荷，以使兩側(cè)微動(dòng)墊與試樣保持壓配合(緊配合)的方式有兩種:1)通過(guò)旋轉(zhuǎn)加載螺釘，推動(dòng)微動(dòng)墊使之與試樣接觸，并達(dá)到設(shè)定的法向載荷；2)通過(guò)旋轉(zhuǎn)導(dǎo)桿上的螺母壓縮彈簧產(chǎn)生張力，推動(dòng)微動(dòng)墊使之與試樣接觸，并達(dá)到設(shè)定的法向載荷。其存在的問(wèn)題是，在試驗(yàn)過(guò)程中，試樣會(huì)發(fā)生交變變形，引起微動(dòng)墊發(fā)生振動(dòng)，螺紋發(fā)生松動(dòng)，導(dǎo)致法向載荷逐漸變小，很難保持恒定的法向載荷，導(dǎo)致試驗(yàn)結(jié)果誤差大、可靠性低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種微動(dòng)疲勞試驗(yàn)系統(tǒng)的法向加載裝置，用該試驗(yàn)裝置能方便地對(duì)水平圓柱/垂直圓柱/水平圓柱接觸模型的微動(dòng)疲勞進(jìn)行法向加載，其加載的法向載荷能更好的保持恒定，試驗(yàn)結(jié)果更準(zhǔn)確、可靠；且其自動(dòng)化程度高。
[0006]本發(fā)明實(shí)現(xiàn)其發(fā)明目的所采用的技術(shù)方案是:一種微動(dòng)疲勞試驗(yàn)系統(tǒng)的法向加載裝置，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是:
[0007]基座螺紋固定于拉扭多軸疲勞試驗(yàn)機(jī)的臺(tái)面上，基座上表面固定有兩根橫向的導(dǎo)軌，基座的右端安裝有絲杠的螺母，絲杠的螺桿通過(guò)滾珠軸承與夾持機(jī)構(gòu)的右擋板相連；
[0008]所述的夾持機(jī)構(gòu)的具體組成是:底板底面的滑塊與基座上的導(dǎo)軌配合；底板的左、右端分別固定有左擋板、右擋板；左擋板和右擋板之間通過(guò)四根導(dǎo)桿相連；右?jiàn)A頭通過(guò)直線(xiàn)軸承套合于四根導(dǎo)桿上，右?jiàn)A頭右側(cè)的凹槽內(nèi)安裝有壓力傳感器；壓力傳感器與右擋板上的壓頭相對(duì)；右微動(dòng)墊置于右?jiàn)A頭左端部的弧形槽內(nèi)；氣缸固定于左擋板的左側(cè)，氣缸的活塞桿穿過(guò)左擋板與緩沖塊相連，緩沖塊的右側(cè)面與運(yùn)動(dòng)板的左側(cè)面相對(duì)；運(yùn)動(dòng)板通過(guò)直線(xiàn)軸承套合于四根導(dǎo)桿上，運(yùn)動(dòng)板的右側(cè)通過(guò)三維傳感器與左夾頭相連；左微動(dòng)墊置于左夾頭右端部的弧形槽內(nèi)；
[0009]所述的壓力傳感器、氣缸、三維傳感器均與數(shù)據(jù)采集及控制系統(tǒng)電連接。
[0010]本試驗(yàn)裝置的操作過(guò)程是:
[0011]a、將試樣下端固定在試驗(yàn)機(jī)的夾頭上，通過(guò)絲杠調(diào)整夾持機(jī)構(gòu)的水平位移，使右微動(dòng)墊與試樣剛好接觸，對(duì)氣缸輸入壓縮空氣，活塞桿向右運(yùn)動(dòng)并通過(guò)左微動(dòng)墊對(duì)試樣施加法向載荷，調(diào)節(jié)氣缸內(nèi)部氣室的壓力，得到設(shè)定的載荷值；
[0012]b、對(duì)試樣上端施加設(shè)定載荷(拉壓載荷、小角度扭轉(zhuǎn)載荷、法向彎曲載荷)；在試驗(yàn)過(guò)程中，與右?jiàn)A頭連接的壓力傳感器實(shí)時(shí)測(cè)出法向載荷，反饋至數(shù)據(jù)采集及控制系統(tǒng)，數(shù)據(jù)采集及控制系統(tǒng)據(jù)以控制氣缸使氣缸內(nèi)壓力保持恒定；
[0013]C、在試樣與微動(dòng)墊發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，通過(guò)與左夾頭連接的三維傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)法向力以及摩擦力，并送至數(shù)據(jù)采集及控制系統(tǒng)，數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)分析得到構(gòu)件在不同工況下摩擦系數(shù)的變化和微動(dòng)疲勞壽命。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
[0015]一、在試驗(yàn)過(guò)程中，試樣的變形引起氣缸內(nèi)部氣室的體積變化很小，氣缸內(nèi)部氣室的壓力變化很小，從而法向載荷變化很小；同時(shí)數(shù)據(jù)采集及控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)通過(guò)壓力傳感器測(cè)出氣缸壓力變化對(duì)氣缸壓力進(jìn)行反饋控制，進(jìn)一步保證氣缸壓力恒定。從而使試件所受的法向載荷保持恒定，以此實(shí)現(xiàn)微動(dòng)疲勞試驗(yàn)系統(tǒng)恒定的法向加載。使得試驗(yàn)結(jié)果誤差小、可靠性高。由數(shù)據(jù)采集及控制系統(tǒng)自動(dòng)控制氣缸活塞桿的伸縮，自動(dòng)化程度高，試驗(yàn)重復(fù)性好。
[0016]二、由于右?jiàn)A頭以及運(yùn)動(dòng)板通過(guò)直線(xiàn)軸承與四根導(dǎo)桿連接，以此保證每次試驗(yàn)左、右微動(dòng)墊始終處于同一水平線(xiàn)上，即不會(huì)出現(xiàn)兩軸不重合時(shí)試樣發(fā)生彎曲的現(xiàn)象，從而使微動(dòng)疲勞試驗(yàn)具有較好的重現(xiàn)性。
[0017]進(jìn)一步，上述的左夾頭右端部的弧形槽的槽壁上向左開(kāi)有一前后貫通的左通槽，該左通槽與左夾頭中部附近的左圓孔連通，左夾頭上設(shè)有穿過(guò)左通槽的左鎖緊螺釘；所述的右?jiàn)A頭左端部的弧形槽的槽壁上向右開(kāi)有一前后貫通的右通槽，該右通槽與右?jiàn)A頭中部附近的右圓孔連通；右?jiàn)A頭上設(shè)有穿過(guò)右通槽的右鎖緊螺釘。
[0018]這樣，利用槽壁上有通槽的弧形槽的微小變形，即能將圓柱形微動(dòng)墊加持并準(zhǔn)確定位，同時(shí)也不會(huì)夾傷圓柱形微動(dòng)墊。
[0019]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述。
【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1是本發(fā)明實(shí)施例的試驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖2是圖1中局部A的放大圖。
[0022]圖中，15表示微動(dòng)疲勞試驗(yàn)的試樣。
【具體實(shí)施方式】
[0023]實(shí)施例
[0024]圖1圖2示出，一種微動(dòng)疲勞試驗(yàn)系統(tǒng)的法向加載裝置，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是:
[0025]基座I螺紋固定于拉扭多軸疲勞試驗(yàn)機(jī)的臺(tái)面上，基座I上表面固定有兩根橫向的導(dǎo)軌2，基座I的右端安裝有絲杠6的螺母6a，絲杠6的螺桿6b通過(guò)滾珠軸承7與夾持機(jī)構(gòu)的右擋板5相連；
[0026]所述的夾持機(jī)構(gòu)的具體組成是:底板4底面的滑塊3與基座I上的導(dǎo)軌2配合；底板4的左、右端分別固定有左擋板26、右擋板5 ;左擋板26和右擋板5之間通過(guò)四根導(dǎo)桿25相連；右?jiàn)A頭9通過(guò)直線(xiàn)軸承10套合于四根導(dǎo)桿25上，右?jiàn)A頭9右側(cè)的凹槽內(nèi)安裝有壓力傳感器8 ;壓力傳感器8與右擋板5上的壓頭5a相對(duì)；右微動(dòng)墊14置于右?jiàn)A頭9左端部的弧形槽內(nèi)；氣缸27固定于左擋板26的左側(cè)，氣缸的活塞桿24穿過(guò)左擋板26與緩沖塊23相連，緩沖塊23的右側(cè)面與運(yùn)動(dòng)板22的左側(cè)面相對(duì)；運(yùn)動(dòng)板22通過(guò)直線(xiàn)軸承10套合于四根導(dǎo)桿25上，運(yùn)動(dòng)板22的右側(cè)通過(guò)三維傳感器21與左夾頭20相連；左微動(dòng)墊16置于左夾頭20右端部的弧形槽內(nèi)；
[0027]所述的壓力傳感器8、氣缸27、三維傳感器21均與數(shù)據(jù)采集及控制系統(tǒng)電連接。
[0028]本實(shí)施例中，所述的左夾頭20右端部的弧形槽的槽壁上向左開(kāi)有一前后貫通的左通槽18，該左通槽18與左夾頭20中部附近的左圓孔(19)連通，左夾頭20上設(shè)有穿過(guò)左通槽18的左鎖緊螺釘17 ;所述的右?jiàn)A頭9左端部的弧形槽的槽壁上向右開(kāi)有一前后貫通的右通槽12，該右通槽12與右?jiàn)A頭9中部附近的右圓孔11連通；右?jiàn)A頭9上設(shè)有穿過(guò)右通槽12的右鎖緊螺釘13。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種微動(dòng)疲勞試驗(yàn)系統(tǒng)的法向加載裝置，其特征在于: 基座(I)螺紋固定于拉扭多軸疲勞試驗(yàn)機(jī)的臺(tái)面上，基座(I)上表面固定有兩根橫向的導(dǎo)軌(2)，基座⑴的右端安裝有絲杠(6)的螺母(6a)，絲杠(6)的螺桿(6b)通過(guò)滾珠軸承(7)與夾持機(jī)構(gòu)的右擋板(5)相連； 所述的夾持機(jī)構(gòu)的具體組成是:底板(4)底面的滑塊(3)與基座(I)上的導(dǎo)軌(2)配合；底板(4)的左、右端分別固定有左擋板(26)、右擋板(5);左擋板(26)和右擋板(5)之間通過(guò)四根導(dǎo)桿(25)相連；右?jiàn)A頭(9)通過(guò)直線(xiàn)軸承(10)套合于四根導(dǎo)桿(25)上，右?jiàn)A頭(9)右側(cè)的凹槽內(nèi)安裝有壓力傳感器(8);壓力傳感器(8)與右擋板(5)上的壓頭(5a)相對(duì)；右微動(dòng)墊(14)置于右?jiàn)A頭(9)左端部的弧形槽內(nèi)；氣缸(27)固定于左擋板(26)的左側(cè)，氣缸的活塞桿(24)穿過(guò)左擋板(26)與緩沖塊(23)相連，緩沖塊(23)的右側(cè)面與運(yùn)動(dòng)板(22)的左側(cè)面相對(duì)；運(yùn)動(dòng)板(22)通過(guò)直線(xiàn)軸承(10)套合于四根導(dǎo)桿(25)上，運(yùn)動(dòng)板(22)的右側(cè)通過(guò)三維傳感器(21)與左夾頭(20)相連；左微動(dòng)墊(16)置于左夾頭(20)右端部的弧形槽內(nèi)； 所述的壓力傳感器(8)、氣缸(27)、三維傳感器(21)均與數(shù)據(jù)采集及控制系統(tǒng)電連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微動(dòng)疲勞試驗(yàn)系統(tǒng)的法向加載裝置，其特征在于:所述的左夾頭(20)右端部的弧形槽的槽壁上向左開(kāi)有一前后貫通的左通槽(18)，該左通槽(18)與左夾頭(20)中部附近的左圓孔(19)連通，左夾頭(20)上設(shè)有穿過(guò)左通槽(18)的左鎖緊螺釘(17);所述的右?jiàn)A頭(9)左端部的弧形槽的槽壁上向右開(kāi)有一前后貫通的右通槽(12)，該右通槽(12)與右?jiàn)A頭(9)中部附近的右圓孔(11)連通；右?jiàn)A頭(9)上設(shè)有穿過(guò)右通槽(12)的右鎖緊螺釘(13)。
【專(zhuān)利摘要】一種微動(dòng)疲勞試驗(yàn)系統(tǒng)的法向加載裝置，其中：基座螺紋固定于拉扭多軸疲勞試驗(yàn)機(jī)臺(tái)面上，基座上固定兩根橫向?qū)к?，基座右端安裝絲杠的螺母，絲杠的螺桿與夾持機(jī)構(gòu)的右擋板相連；夾持機(jī)構(gòu)的組成是：底板底面滑塊與基座上的導(dǎo)軌配合；底板的左、右端固定有通過(guò)四根導(dǎo)桿相連的左、右擋板；右?jiàn)A頭右側(cè)凹槽內(nèi)安裝有與右擋板壓頭相對(duì)壓力傳感器；右微動(dòng)墊置于右?jiàn)A頭弧形槽內(nèi)；氣缸固定于左擋板左側(cè)，氣缸的活塞桿穿過(guò)左擋板與緩沖塊相連，緩沖塊右側(cè)面與運(yùn)動(dòng)板的左側(cè)面相對(duì)；運(yùn)動(dòng)板右側(cè)通過(guò)三維傳感器與左夾頭相連；左微動(dòng)墊置于左夾頭弧形槽內(nèi)。該試驗(yàn)裝置加載的法向載荷能更好的保持恒定，試驗(yàn)結(jié)果更準(zhǔn)確、可靠。
【IPC分類(lèi)】G01N3-36
【公開(kāi)號(hào)】CN104568619
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410814537
【發(fā)明人】朱旻昊, 劉建華, 蔡振兵, 彭金方, 宋川, 徐志彪, 林曉鋒
【申請(qǐng)人】西南交通大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年4月29日
【申請(qǐng)日】2014年12月24日