[实用新型]一种可控气氛的微动摩擦磨损试验台

说明书

技术领域

本实用新型属于机械工程学科摩擦学技术领域，尤其属于微动摩擦磨损试 验技术领域。

背景技术

微动(Fretting)是指在机械振动、疲劳载荷、电磁振动或热循环等交变 载荷作用下，接触表面间发生的振幅极小的相对运动，这些接触表面通常名义 上静止，即微动发生在“紧固”配合的机械部件中。微动摩擦学是研究微动运 行机理、损伤、测试、监控、预防的一个学科分支，它是一门日益发展的新兴 交叉学科，涉及的学科广泛，如机械学、材料学，甚至生物医学、电工学等。 微动是一种相对运动幅度很小的摩擦方式，其造成的材料损伤通常表现为两种 形式，即：一、微动导致的磨损：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。二、微动导致的疲劳：微动可以加速裂纹的萌生与扩展，使构件的疲劳 寿命大大降低，微动疲劳极限甚至可低于普通疲劳极限的1/3。往往这种损伤形 式危险性更大，造成一些灾难性的事故。

在球-平面接触条件下，微动可以分为切向、径向、滚动、扭动等四种基本 微动模式。切向微动与径向微动均为对磨副在法向载荷的作用下，在接触面上 做小位移直线运动，不同之处在于：切向微动的法向载荷方向与其运动方向垂 直，径向微动法向载荷方向与运动方向一致。滚动微动与扭动微动均为对磨副 在法向载荷的作用下，在接触面上做小角度的旋转运动，不同之处在于：滚动 微动的旋转轴与接触平面平行，如车轮与地面的摩擦；扭动微动的旋转轴与接 触面垂直，如髋关节与髋关节盘发生的摩擦。

微动摩擦磨损试验，可以减少工程中出现的微动磨损问题，改进机械与生 物工程的相关设计，提高装备与器械的性能与寿命。申请人的公开号为 CN101178345A的″一种扭动微动摩擦磨损试验方法及其装置″专利申请等现有的 微动摩擦磨损试验的方法与装置，可以在大气环境下对紧配合的摩擦副进行微 动摩擦磨损试验。但其气体环境不能人工控制。而材料的微动摩擦磨损是一个 复杂的过程，不仅取决于其本身的结构和性质，而且与摩擦副的工作环境密切 相关。实际工程应用中，许多摩擦副处于极端苛刻的气氛环境中，例如气体压缩 机、武器发射系统、机车受电弓系统、高温气冷堆以及宇航航天器等。相关研 究表明，金属表面的气氛环境对金属摩擦副的摩擦磨损性能影响较大.现有的摩 擦磨损试验仅能在普通的大气环境中进行，无法对环境气氛如何影响摩擦磨损 行为的进行试验。因此，开发新型的摩擦磨损试验气氛控制装置，实现在不同 环境气氛中的摩擦磨损试验，以减少特定气氛条件下，工程中出现的微动磨损 问题，改进机械与生物工程的相关设计，提高装备与器械的性能与寿命，具有 十分重要的意义。

实用新型内容

本实用新型的目的就是提供一种可控气氛的微动摩擦磨损试验台，该种实 验台能使紧密配合的摩擦副在人工控制的特定环境气氛中进行微动摩擦磨损试 验，从而更真实准确的测试出特定气氛条件下，材料的微动摩擦磨损性能；为 机械与生物工程的相关设计提供更准确、更可靠的依据；以提高装备与器械的 性能与寿命。

本实用新型实现其发明目的所采用的技术方案是：一种可控气氛的微动摩擦 磨损试验台，包括实验台的机座及固定在机座的底板上的低速高精度的转动电 机，转动电机的轴上固定有安装球形试件的下夹具，在机座的中上部安装有水 平垂向二维移动平台、在二维移动平台下面固定有用于安装平面试件的上夹具， 其结构特点是：

底板上部还螺纹固定有上部开口的下部气氛控制罩，下部气氛控制罩将转 动电机及下夹具围住，下部气氛控制罩的侧壁上开有通气孔；下部气氛控制罩 在其上部的口沿设有与上部气氛控制罩的下部开口的口沿相适配的台阶，上部 气氛控制罩通过下部的口沿盖在下部气氛控制罩上，上部气氛控制罩的顶部开 有与上夹具外周面适配的上夹具口，该上夹具口套合在上夹具上，上部气氛控 制罩的侧面也开有通气口。

本实用新型的工作过程和原理是：

a、试件安装取下上部气氛控制罩，将球形试件夹持在下夹具上，然后将 平面试件夹持在上夹具上，并通过水平垂向二维移动平台调整好平面试件的初 始位置，再将上部气氛控制罩通过其口沿盖回下部气氛控制罩上。使上夹具与 下夹具及其平面试件、球形试件、转动电机全部被上部、下部气氛控制罩组成 的气氛控制空间罩住。