一種測試緊固件表面微動磨損與微動疲勞的一體式裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明屬于微動摩擦及磨損測試技術(shù)，具體涉及一種測試緊固件表面微動磨損與微動疲勞的一體式裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]微動是發(fā)生在兩接觸表面之間極小幅度(通常為微米量級)的運(yùn)動。根據(jù)運(yùn)動位移來源的不同，微動可導(dǎo)致微動磨損(在相互壓緊的金屬表面間由于小振幅振動而產(chǎn)生的一種復(fù)合型式的磨損)和微動疲勞(構(gòu)件在循環(huán)載荷的作用下，由于表面某一部位與其它接觸表面產(chǎn)生小振幅相對滑動而導(dǎo)致構(gòu)件導(dǎo)致部件疲勞強(qiáng)度降低或早期斷裂的現(xiàn)象)，這兩者造成的損傷在工業(yè)中相當(dāng)普遍，并可能引發(fā)災(zāi)難性的后果。
[0003]中國專利CN202522494U公開了一種切向微動摩擦磨損試驗(yàn)裝置，以及中國專利CN201689023U公開了一種小位移往復(fù)式滾動摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)，均采用液壓伺服系統(tǒng)作為微動的驅(qū)動源，雖然這種驅(qū)動方式驅(qū)動力大，振幅變化范圍廣，易控制，但是設(shè)備體積大，成本高，技術(shù)復(fù)雜。
[0004]中國專利CN2348377Y公開了一種鋼絲表面微動摩擦學(xué)性能實(shí)驗(yàn)裝置，為一種采用杠桿和偏心機(jī)構(gòu)組成的機(jī)械式微動驅(qū)動系統(tǒng)，它可以有較大的振幅，負(fù)載范圍較寬，但是頻率通常較低且不易實(shí)現(xiàn)自動化控制，并且是專門用于研究鋼絲的微動摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)，實(shí)驗(yàn)范圍具有局限性。
[0005]中國專利CN203083895U公開了一種涂層磨損試驗(yàn)機(jī)，是一種采用摩擦帶輪進(jìn)行摩損實(shí)驗(yàn)的涂層磨損試驗(yàn)機(jī)，僅僅能調(diào)節(jié)電動機(jī)轉(zhuǎn)動的速率和發(fā)生摩擦的位置，并不能模擬工業(yè)上復(fù)雜的工況，對試樣涂層進(jìn)行微動摩擦磨損試驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)范圍具有較大的局限性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種測試緊固件表面微動磨損與微動疲勞的一體式裝置，用于評價和研究涂層表面微動磨損與微動疲勞的交互作用，解決現(xiàn)有技術(shù)中結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積大、使用存在局限性，且不能很好的模擬工業(yè)中的復(fù)雜工況等問題。
[0007]實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為:一種測試緊固件微動磨損與微動疲勞的一體式裝置，包括底板、支架、連接螺桿、連接構(gòu)件、驅(qū)動裝置、加載裝置、定位裝置和往復(fù)裝置，支架包括頂缸座、限位板和側(cè)板，兩塊平行設(shè)置的側(cè)板底部固定在底板上，頂缸座固定在兩塊側(cè)板的頂部，兩塊側(cè)板內(nèi)壁對稱設(shè)有限位板，加載裝置固定于頂缸座頂部，其輸出軸穿過頂缸座，往復(fù)裝置固定在任意一側(cè)側(cè)板內(nèi)壁，定位裝置固定在底板上，且位于兩塊平行設(shè)置的側(cè)板之間，驅(qū)動裝置固連在底板上，驅(qū)動裝置通過連接螺桿與定位裝置連接，連接構(gòu)件一端與輸出軸固連，另一端設(shè)有第二通孔，且與定位裝置連接。連接構(gòu)件位于限位板之間，限位板使得連接構(gòu)件只能上下運(yùn)動。
[0008]進(jìn)一步，還包括第一應(yīng)力傳感器，第一應(yīng)力傳感器位于連接構(gòu)件和輸出軸的連接處。
[0009]進(jìn)一步，所述加載裝置采用伺服電動缸。
[0010]進(jìn)一步，所述往復(fù)裝置包括殼體、中心軸、精密彈簧和滑筒，殼體一端固定在側(cè)板的內(nèi)壁，另一端中心設(shè)有第一通孔，中心軸位于殼體中心，一端固定在側(cè)板的內(nèi)壁，另一端穿過第一通孔，伸出殼體，滑筒設(shè)置在中心軸上，滑筒一端位于殼體內(nèi)，另一端位于殼體外；滑筒和側(cè)板內(nèi)壁之間設(shè)有精密彈簧，使得滑筒沿中心軸能夠往復(fù)運(yùn)動，且滑筒通過第一通孔限位，防止其整體脫離殼體。
[0011 ]進(jìn)一步，所述定位裝置包括底座、支座板和支撐板，底座固定在底板上，底座頂部對稱設(shè)有兩塊相互平行的支座板，連接構(gòu)件的第二通孔位于兩塊相互平行的支座板之間，兩個支座板與第二通孔對應(yīng)的位置開有第三通孔，第三通孔中設(shè)有滾珠軸承，支撐板底部位于底座上，且位于連接螺桿下方，用于支撐連接螺桿。待測緊固件穿過兩塊支座板的滾珠軸承和連接構(gòu)件的第二通孔，與支座板固定。待測緊固件尾部與滑筒緊密接觸，頭部與連接螺桿緊密接觸。往復(fù)裝置的中心軸、待測緊固件中心和連接螺桿中心位于同一條直線。
[0012]進(jìn)一步，還包括第二應(yīng)力傳感器，第二應(yīng)力傳感器位于連接構(gòu)件與支座板之間。
[0013]進(jìn)一步，所述驅(qū)動裝置采用電動式激振器，電動式激振器的頂桿與連接螺桿連接。
[0014]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn)在于:(1)可模擬復(fù)雜工況下微動磨損和微動疲勞對工件的交互作用；(2)結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，可以長時間運(yùn)行測試；(3)測試過程中，無需實(shí)時看守；(4)采用激振器-彈簧的結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)緊固件的微動，穩(wěn)定、易控;(5)采用伺服電動缸作為加載裝置，精確，穩(wěn)定，易控。
【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明的測試緊固件表面微動磨損與微動疲勞的一體式裝置整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖2為本發(fā)明的測試緊固件表面微動磨損與微動疲勞的一體式裝置的定位裝置和往復(fù)裝置的局部放大圖。
[0017]圖3為本發(fā)明的測試緊固件表面微動磨損與微動疲勞的一體式裝置的待測緊固件與連接構(gòu)件的微動摩擦面示意圖；其中(a)為拉拉疲勞的微動摩擦面示意圖，(b)為壓壓疲勞的微動摩擦面示意圖。
[0018]圖4為本發(fā)明實(shí)施例二的定位裝置和往復(fù)裝置的局部放大圖。
[0019]圖5為本發(fā)明實(shí)施例二的待測緊固件與連接構(gòu)件的微動摩擦面示意圖。
[0020]圖6為本發(fā)明的測試緊固件表面微動磨損與微動疲勞的一體式裝置的軸承局部放大圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0022]結(jié)合圖1、圖2、圖3和圖6，一種測試緊固件微動磨損與微動疲勞的一體式裝置，包括底板1、支架、連接螺桿6、連接構(gòu)件10、驅(qū)動裝置、加載裝置9、定位裝置和往復(fù)裝置，支架包括頂缸座3、限位板4和側(cè)板2，兩塊平行設(shè)置的側(cè)板2底部固定在底板1上，頂缸座3固定在兩塊側(cè)板2的頂部，兩塊側(cè)板2內(nèi)壁對稱設(shè)有限位板4，加載裝置9固定于頂缸座3頂部，其輸出軸穿過頂缸座3，往復(fù)裝置固定在任意一側(cè)側(cè)板2內(nèi)壁，定位裝置固定在底板1上，且位于兩塊平行設(shè)置的側(cè)板2之間，驅(qū)動裝置固連在底板1上，且位于支架外，驅(qū)動裝置通過連接螺桿6與定位裝置連接，連接構(gòu)件10—端與輸出軸固連，另一端設(shè)有第二通孔，且與定位裝置連接。連接構(gòu)件10位于限位板4之間，限位板4使得連接構(gòu)件10只能上下運(yùn)動。
[0023]進(jìn)一步，還包括第一應(yīng)力傳感器11，第一應(yīng)力傳感器11位于連接構(gòu)件10和輸出軸的連接處。
[0024]進(jìn)一步，所述加載裝置9采用伺服電動缸。
[0025]進(jìn)一步，所述往復(fù)裝置包括殼體18、中心軸19、精密彈簧20和滑筒21，殼體18—端固定在側(cè)板2的內(nèi)壁，另一端中心設(shè)有第一通孔，中心軸19位于殼體18中心，一端固定在側(cè)板2的內(nèi)壁，另一端穿過第一通孔，伸出殼體18，滑筒21設(shè)置在中心軸19上，滑筒21 —端位于殼體18內(nèi)，另一端位于殼體18外;滑筒21和側(cè)板2內(nèi)壁之間設(shè)有精密彈簧20，使得滑筒21沿中心軸19能夠往復(fù)運(yùn)動，且滑筒21通過第一通孔限位，防止其整體脫離殼體18。
[0026]定位裝置包括底座12、支座板13和支撐板7，底座12固定在底板1上，底座12頂部對稱設(shè)有兩塊相互平行的支座板13，連接構(gòu)件10的第二通孔位于兩塊相互平行的支座板13之間，兩個支座板13與第二通孔對應(yīng)的位置開有第三通孔，第三通孔中設(shè)有滾珠軸承14，支撐板7底部位于底座12上，且位于連接螺桿6下方，用于支撐連接螺桿6。待測緊固件8穿過兩塊支座板13的滾珠軸承14和連接構(gòu)件10的第二通孔，與支座板13固定。待測緊固件8尾部與滑筒21緊密接觸，頭部與連接螺桿6緊密接觸。往復(fù)裝置的中心軸19、待測緊固件8中心和連接螺桿6中心位于同一條直線。
[0027]進(jìn)一步，還包括第二應(yīng)力傳感器17，第二應(yīng)力傳感器17位于連接構(gòu)件10與支座板13之間。
[0028]驅(qū)動裝置采用電動式激振器5，電動式激振器5的頂桿與連接螺桿6連接。
[0029]實(shí)施例一
待測緊固件8材料為T1-6A1-4V的圓頭螺栓。
[0030]結(jié)合圖1、圖2、圖3和圖6，一種測試緊固件微動磨損與微動疲勞的一體式裝置，包括第一應(yīng)力傳感器11、底板1、支架、連接螺桿6、連接構(gòu)件10、驅(qū)動裝置、加載裝置9、定位裝置和往復(fù)裝置，支架包括頂缸座3、限位板4和側(cè)板2，兩塊平行設(shè)置的側(cè)板2底部通過螺栓固定在底板1上，頂缸座3通過螺栓固定在兩塊側(cè)板2的頂部，兩塊側(cè)板2內(nèi)壁對稱設(shè)有限位板4，加載裝置9通過螺栓固定于頂缸座3頂部，其輸出軸穿過頂缸座3，往復(fù)裝置固定在任意一側(cè)側(cè)板2內(nèi)壁，定位裝置通過螺栓固定在底板1上，且位于兩塊平行設(shè)置的側(cè)板2之間，驅(qū)動裝置固連在底板1上，驅(qū)動裝置通過連接螺桿6與定位裝置連接，連接構(gòu)件10—端與輸出軸固連，另一端設(shè)有第二通孔，且與定位裝置連接。連接構(gòu)件10位于限位板4之間，限位板4使得連接構(gòu)件10只能上下運(yùn)動。第一應(yīng)力傳感器11位于連接構(gòu)件10和輸出軸的連接處。
[0031]所述加載裝置9采用伺服電動缸。
[0032]所述往復(fù)裝置包括殼體18、中心軸19、精密彈簧20和滑筒21，殼體18—端通過螺栓固定在側(cè)板2的內(nèi)壁，另一端中心設(shè)有第一通孔，中心軸19位于殼體18中心，一端固定在側(cè)板2的內(nèi)壁，另一端穿過第一通孔，伸出殼體18，滑筒21設(shè)置在中心軸19上，滑筒21 —端位于殼體18內(nèi)，另一端位于殼體18外;滑筒21和側(cè)板2內(nèi)壁之間設(shè)有精密彈簧20，使得滑筒21沿中心軸19能夠往復(fù)運(yùn)動，且滑筒21通過第一通孔限位，防止其整體脫離殼體18。
[0033]定位裝置包括底座12、支座板13和支撐板7，底座12固定在底板1上，底座12頂部對稱設(shè)有兩塊相互平行的支座板13，連接構(gòu)件10的第二通孔位于兩塊相互平行的支座板13之間，兩個支座板13與第二通孔對應(yīng)的位置開有第三通孔，第三通孔中設(shè)有滾珠軸承14，支撐板7底部位于底座12上，且位于連接螺桿6下方，用于支撐連接螺桿6。待測螺栓8穿過兩塊支座板13的滾珠軸承14和連接構(gòu)件10的第二通孔，通過螺母16固定，形成緊固件結(jié)構(gòu)。連接構(gòu)件10的第二通孔形狀與待測螺栓8的螺