[实用新型]一种双向微动试验专用夹具

说明书

技术领域

本实用新型涉及材料摩擦磨损性能和涂层寿命评估试验技术领域，尤其涉及材料的微动试验夹具。

背景技术

不同于滑动、滚动等摩擦方式，微动是紧配合件间发生的振幅极小(通常在微米量级)的相对运动。微动的运动方式十分复杂，以球与平面接触为例，按不同的相对运动方向，微动可分为切向式、径向式、滚动式和扭动式等四种基本类型，其中切向式微动的微动方向为球/面接触处的球面的切向方向，径向式微动的微动方向为球/面接触处的球面的法向方向。微动可以造成接触面间的表面磨损，产生材料损失和构件尺寸变化，引起构件咬合、松动、功率损失、噪声增加或形成污染源等；它也可以加速裂纹的萌生和扩展，使零部件的寿命大大降低。在机械、核电、航空、铁路、电力等工业中微动已成为紧配合部件失效的主要原因之一。因此，对材料进行微动实验，测试出材料在微动工况下的摩擦学性能，对减少工程实际中出现的微动磨损问题，改进工程的相关设计，提高装备与器械的性能与寿命、节约能源等具有十分重要的意义。

在工程实际中，单一的切向与径向微动相对较少，大量存在的是两紧配合接触副承受倾斜载荷、发生斜向微动的情况。这种斜向微动沿接触表面的切向和法向分解，可分解为切向和径向两种微动，因此可以称之为双向微动，接触副表面的破坏也就是切向和径向双向微动作用的结果，并导致严重的表面损伤(磨损或/和疲劳)。而现有的微动实验夹具，其所夹持的平面试件与液压伺服实验台的液压加载方向(即模拟的微动方向)或者垂直或者平行，因而只能进行单一的切向或径向微动实验而无法进行切向与径向双向微动的实验，从而对大量存在的双向微动工况条件下材料的摩擦学性能，无法进行真实、准确的测试及涂层寿命的评估。

实用新型内容

本实用新型的目的，就是提供一种双向微动试验专用夹具，该夹具能在现有的液压伺服微动实验台上，有效地模拟球/面接触条件下的双向微动磨损，测试出其摩擦学性能，以及评估涂层在球/面接触双向微动条件下的接触疲劳寿命。

本实用新型实现其发明目的，所采用的技术方案是：

一种双向微动试验专用夹具，包括：液压伺服微动实验台的横梁下面的载荷传感器下部螺纹连接的平面试件夹具，液压伺服微动实验台的液压缸的活塞上面螺纹连接的球试件夹具，其结构特点是：

平面试件夹具呈“人”字型，平面试件夹具下部左右两侧的相对面均开有与平面试件相适配的凹槽，且在该凹槽壁上设有顶紧平面试件的螺钉；

球试件夹具开有与球试件相适配的球试件腔，球试件腔的壁上设有顶紧球试件的螺钉；球试件腔、活塞及平面试件夹具三者的竖轴线重合。

平面试件夹具的上部的一侧连有安装垂向位移传感器的上垂向螺杆、球试件夹具上则连有安装垂向位移传感器的下垂向螺杆，上、下垂向螺杆的中轴线重叠。

本实用新型的使用方法是：

A、试件安装：将一个平面试件置于平面试件夹具一侧的凹槽中，或者将两个平面试件置于平面试件夹具两侧的凹槽中；然后再旋紧凹槽壁上的螺钉将一个或两个平面试件顶紧；将球试件置于球试件夹具的球试件腔中，旋紧球试件腔壁上的螺钉将球试件顶紧；

B、位置调整：通过液压系统向下移动调节液压伺服微动实验台的横梁的垂向位置，实现平面试件与球试件位置的粗调；通过计算机测控系统，精确控制液压伺服微动实验台液压缸的活塞向上移动，加上设定预载、实现平面试件与球试件的可靠接触。

C、安装位移传感器：将垂向位移传感器的安装在平面试件夹具侧的上垂向螺杆上及球试件夹具的下垂向螺杆上；

D、微动实验：

载荷传感器数据清零，计算机测控系统控制活塞使球试件夹具按设定的加载速度向上移动，对平面试件施加载荷至设定的最大载荷止；然后活塞向下运动卸载至设定的最小载荷止，该最小载荷值大于设定预载值；活塞往复移动，对平面试件施加往复循环的载荷，往复循环载荷的最大值与最小值分别与第一次循环的最大载荷与最小载荷相等，活塞往复移动至设定的循环次数为止；在活塞向平面试件施加载荷的同时，垂向位移传感器测出平面试件与球试件之间的垂向位移，该位移信号送入计算机测控系统，得出设定载荷条件下每一次循环后的载荷-位移曲线，以表征材料在双向微动模式下的摩擦动力学特征；