專利名稱：一種切向和徑向復合微動磨損試驗裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及機械工程中摩擦學試驗裝置，尤其涉及一種微動磨損試驗裝置。
背景技術：
微動(Fretting)是指在機械振動、疲勞載荷、電磁振動或熱循環等交變載荷作用下，名義上靜止的接觸表面間發生的振幅極小的相對運動(位移幅度一般為微米量級)，即微動發生在“緊固”配合的機械部件中。由外部振動源引起緊配合構件的咬合、松動。微動可導致機械零部件接觸表面磨損、損傷，并進一步引起材料表層裂紋的萌生和擴展及斷裂，使零部件使用壽命顯著降低。隨著高科技領域對高精度、長壽命和高可靠性的要求，以及各種工況條件的日益苛刻，微動損傷的危害日益凸現，已成為引發災難性事故的主要原因之一，被稱為工業界的“癌癥”。在圓管/圓柱垂直交叉的接觸條件下，微動有3種基本模式，即切向微動、徑向微動、切向和徑向復合微動。工業中實際的微動工況十分復雜，往往集兩種或兩種以上微動基·本模式復合的復雜運動也經常出現。在核電系統中，蒸汽發生器中傳熱管與支撐板之間的切向與徑向的復合微動磨損是導致傳熱管破管引發核反應堆非計劃停堆的重要原因之一。防止傳熱管的破管是核電工程的重大技術問題。
實用新型內容本實用新型的目的是提供一種切向和徑向復合微動磨損試驗裝置，該裝置能方便地實現材料的雙向復合微動，較真實地模擬構件在復雜應力作用下的復合微動損傷，從而克服以前試驗機的單一性，且控制和測試的精度高，試驗數據的重現性好。能為相關零部件的抗微動磨損設計、制造與維護提供更加準確、可靠的試驗依據。本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是一種切向和徑向復合微動磨損試驗裝置，包括夾持下試樣的下夾具、下夾具固定在底板上，底板固定在試驗介質腔底部上；試驗介質腔底部固定在加熱板上，加熱板緊固定在隔熱板上，隔熱板通過螺釘連接到摩擦力支架上，摩擦力支架通過螺釘緊固在機架上，摩擦力支架還與機架上的摩擦力/位移傳感器相連；夾持上試樣的上夾具的頂部與機架的頂板相連；上夾具的一側經穿過試驗介質腔的橫桿與豎向的連桿上端相連，橫向液壓活塞的活塞桿與連桿中上部的鉸軸相連；其特征在于，所述的上夾具與機架的頂板相連的具體結構是上夾具的頂部依次通過連接桿一、彈簧、連接桿二與壓力傳感器相連；壓力傳感器依次通過連接桿三、連接螺母、連接桿四與激振器相連；激振器與機架的頂板相連。本實用新型的工作過程和原理是將下試件固定在下夾具上，上試件固定在上夾具上；再調節橫向液壓活塞使上、下試件對中；然后向上試件施加設定的載荷，上、下試件接觸。然后由橫向液壓活塞通過連桿、橫桿、上夾具驅動上試件在水平方向往復運動；同時，由激振器通過連接桿四、連接螺母、連接桿三、壓力傳感器、連接桿二彈簧、連接桿一、上夾具驅動上試件在垂直方向往復運動。從而上試件與下試件之間發生切向(水平)和徑向(垂直)復合微動。在復合微動過程中，摩擦力/位移傳感器通過監測摩擦力支架的形變實時監測出切向和徑向復合微動時的切向力(摩擦力)，得到摩擦力-位移幅值(Ft-t-D)曲線。同時與激振器相連的壓力傳感器實時監測出激振力。給定不同的參數，即可進行不同工況下的切向和徑向復合微動磨損試驗。對于不同形狀和尺寸的上、下試件，采用相應的上、下夾具即可完成試驗。與現有技術相比，本實用新型的有益效果是一、上、下試件能同時進行各自設定參數的切向微動和徑向微動，可以更加真實有效地對各種切向和徑向復合微動分析和測試，進而分析研究雙向微動疊加效應產生的微動運行狀態改變和磨損與疲勞的協同效應和競爭關系，能為相關零部件的抗微動磨損設計、 制造與維護提供更加準確、可靠的試驗依據。二、通過彈簧連接兩個連接桿實現壓力傳感器與上夾具之間的連接，避免了垂直方向剛性連接缺陷，能有效消除切向運動對壓力傳感器的沖擊，對壓力傳感器起到具有良好的保護作用。上述的連接桿一、彈簧、連接桿二之間的連接為過贏配合連接。這樣的連接既方便又牢固。上述的機架的頂板與機架相連的具體結構是頂板的四角設有通孔，機架的立柱上部穿過頂板的通孔，立柱的上部還至少與兩個螺母連接，其中至少一個螺母位于頂板的下方，至少一個螺母位于頂板的上方。這樣通過調節立柱上的螺母既能方便調整激振器的高度，同時也保證與壓力傳感器相連的連接螺母及彈簧時不會產生預壓力，保證施加載荷數據精確，測量結果更準確。同時，也可方便將頂板及與頂板相連的上夾具從上取出與安裝，使得上下試件的取出，安裝非常方便靈活。
以下結合附圖和具體實施方式
對本實用新型作進一步詳細的描述。
圖I是本實用新型實施的結構示意圖。
具體實施方式
實施例圖I示出，本實用新型的一種具體實施方式
是，一種切向和徑向復合微動磨損試驗裝置，包括夾持下試樣13的下夾具12、下夾具固定在底板6上，底板6固定在試驗介質腔5底部上；試驗介質腔5底部固定在加熱板4上，加熱板4緊固定在隔熱板3上，隔熱板3通過螺釘連接到摩擦力支架7上，摩擦力支架7通過螺釘緊固在機架I上，摩擦力支架7還與機架I上的摩擦力/位移傳感器2相連；夾持上試樣14的上夾具15的頂部與機架I的頂板18相連；上夾具15的一側經穿過試驗介質腔5的橫桿11與豎向的連桿8上端相連,橫向液壓活塞10的活塞桿與連桿8中上部的鉸軸相連，連桿8的下端設有配重9 ;其中所述的上夾具15與機架I的頂板18相連的具體結構是[0023]上夾具15的頂部依次通過連接桿一 20D、彈簧23、連接桿二 20C與壓力傳感器22相連；壓力傳感器22依次通過連接桿三20B、連接螺母21、連接桿四20A與激振器19相連；激振器19與機架I的頂板18相連。本例的連接桿一 20D、彈簧23、連接桿二 20C之間的連接為過贏配合連接。本例的機架I的頂板18與機架I相連的具體結構是頂板18的四角設有通孔，機架I的立柱16上部穿過頂板18的通孔，立柱16的上部還至少與兩個螺母17連接 ，其中至少一個螺母17位于頂板18的下方，至少一個螺母17位于頂板18的上方。
權利要求1.一種切向和徑向復合微動磨損試驗裝置，包括夾持下試樣(13)的下夾具(12)、下夾具固定在底板(6)上,底板(6)固定在試驗介質腔(5)底部上；試驗介質腔(5)底部固定在加熱板(4)上，加熱板(4)緊固定在隔熱板(3)上，隔熱板(3)通過螺釘連接到摩擦力支架(7)上，摩擦力支架(7)通過螺釘緊固在機架(I)上，摩擦力支架(7)還與機架(I)上的摩擦力/位移傳感器(2)相連；夾持上試樣(14)的上夾具(15)的頂部與機架(I)的頂板(18)相連；上夾具(15)的一側經穿過試驗介質腔(5)的橫桿(11)與豎向的連桿(8)上端相連，橫向液壓活塞(10)的活塞桿與連桿(8)中上部的鉸軸相連，連桿(8)的下端設有配重(9);其特征在于，所述的上夾具(15)與機架(I)的頂板(18)相連的具體結構是 上夾具(15)的頂部依次通過連接桿一(20D)、彈簧(23)、連接桿二(20C)與壓力傳感器(22)相連；壓力傳感器(22)依次通過連接桿三(20B)、連接螺母(21)、連接桿四(20A)與激振器(19)相連；激振器(19)與機架⑴的頂板(18)相連。
2.根據權利要求I所述的一種切向和徑向復合微動磨損試驗裝置，其特征在于所述的連接桿一(20D)、彈簧(23)、連接桿(20C)之間的連接為過贏配合連接。
3.根據權利要求I所述的一種切向和徑向復合微動磨損試驗裝置，其特征在于所述的機架(I)的頂板(18)與機架(I)相連的具體結構是頂板(18)的四角設有通孔，機架(I)的立柱(16)上部穿過頂板(18)的通孔，立柱(16)的上部還至少與兩個螺母(17)連接，其中至少一個螺母(17)位于頂板(18)的下方，至少一個螺母(17)位于頂板(18)的上方。
專利摘要本實用新型公開了一種切向和徑向復合微動磨損試驗裝置，其上夾具與機架的頂板相連的具體結構是上夾具的頂部依次通過連接桿一、彈簧、連接桿二與壓力傳感器相連；壓力傳感器依次通過連接桿三、連接螺母、連接桿四與激振器相連；激振器與機架的頂板相連。該裝置能方便地實現材料的雙向復合微動，較真實地模擬構件在復雜應力作用下的復合微動損傷，從而克服以前試驗機的單一性，且控制和測試的精度高，試驗數據的重現性好。能為相關零部件的抗微動磨損設計、制造與維護提供更加準確、可靠的試驗依據。
文檔編號G01N3/56GK202735181SQ201220374558
公開日2013年2月13日 申請日期2012年7月30日 優先權日2012年7月30日
發明者任平弟, 葉毅, 張曉宇, 朱旻昊 申請人:西南交通大學