[发明专利]一种用于旋转弯曲疲劳机的滑动摩擦疲劳试验装置

说明书

本发明涉及一种用于旋转弯曲疲劳机的滑动摩擦疲劳试验装置，该装置固定设置在旋转弯曲疲劳机内，且疲劳试样(8)夹持在旋转弯曲疲劳机的主轴夹具(13)和加载夹具(14)之间，所述装置包括支撑架(7)、固定设置在支撑架(7)上的用于给疲劳试样(8)施加法相接触载荷的滑动摩擦施力单元以及数据采集单元，所述疲劳试样(8)穿过支撑架(7)，所述滑动摩擦施力单元包括两组，对称设置在疲劳试样(8)的两侧，两组滑动摩擦施力单元所呈直线与疲劳试样(8)的轴线方向垂直。与现有技术相比，本发明构造简单、操作简便、适应性强，且试验效果良好，为研究疲劳载荷和摩损行为的耦合作用提供了有效手段。

技术领域

本发明涉及材料测试技术领域，具体涉及一种用于旋转弯曲疲劳机的滑动摩擦疲劳试验装置。

背景技术

摩擦疲劳学在制造工业中有重要意义，在机械系统的运行过程中，不可避免的会在滑动、滚动、冲击等摩擦条件下同时传递着交变循环载荷，摩损会降低结构零件和材料的疲劳极限，从而造成机械构件的严重损伤带来巨大危害。例如，具有固定或活动配合的联轴节、带有滑动轴承的曲柄销、螺桨轴、齿轮、轴承、凸轮、轮轨及机匣叶片等系统中，都会因为摩擦副作用大大降低配合系统的疲劳寿命。这种摩擦疲劳作用会造成材料剥落，形成凹坑，使其在工作中产生噪声、摩损、振动及温升，从而导致失效，因此摩擦疲劳性能是这些关键零部件用材料的重要技术指标。多数理论研究会对研究对象进行简化，比如齿轮、轴承等零部件接触的特征都属于滚动或滑动的运行模式，因此通常是对现有疲劳试验装置改造并进行理论分析。目前，较多的摩擦疲劳理论研究多集中在滚动接触疲劳和微动疲劳，而对滑动摩擦接触疲劳模式的试验装置少有研究。

目前对于摩擦疲劳学的研究大多是建立在复合试验的基础之上，通过试验直观地获得材料在摩损和疲劳复合作用下的性能参数变化规律，根据裂纹的萌生和扩展也能进行力学角度作用机制的耦合分析，这些都为摩擦疲劳耦合过程中的运行机制提供定性和定量的依据。滑动摩擦摩损和疲劳失效广泛地存在各类机械构件中，如何看待并定量分析摩擦磨损与疲劳的耦合作用以及材料的失效规律和作用机理是极其重要的，因此需要大量的理论研究为工程实际作出指导以避免重大事故发生研究摩擦磨损和疲劳复合行为具有重大的实际意义。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种实验结果可靠的用于旋转弯曲疲劳机的滑动摩擦疲劳试验装置。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种用于旋转弯曲疲劳机的滑动摩擦疲劳试验装置，该装置固定设置在旋转弯曲疲劳机内，且疲劳试样夹持在旋转弯曲疲劳机的主轴夹具和加载夹具之间，所述装置包括支撑架、固定设置在支撑架上的用于给疲劳试样施加法向 接触载荷的滑动摩擦施力单元以及数据采集单元，所述疲劳试样穿过支撑架，所述滑动摩擦施力单元包括两组，对称设置在疲劳试样的两侧，两组滑动摩擦施力单元所呈直线与疲劳试样的轴线方向垂直。

所述支撑架的两侧设有通孔，且所述通孔靠外侧设有内螺纹，所述的滑动摩擦施力单元包括从外向内依次设置的加载螺栓、弹簧、垫片、微型称重传感器和接触试块，所述加载螺栓螺接在通孔中，并通过加载固定螺母保持固定，所述接触试块与疲劳试样抵接并对疲劳试样施加法向 接触载荷。利用加载螺栓旋入并产生挤压，垫片加工直径稍大于所述的微型称重传感器直径，以保持其垂直稳定地放置在所述支撑架的光滑孔内并良好地检测与所述疲劳试样垂直接触的法向接触力。

所述接触试块的顶端呈半球形，并与疲劳试样表面形成点接触。

所述数据采集单元为称重仪表，所述称重仪表与微型称重传感器连接。

测试开始前，对称位于疲劳试样两侧的滑动摩擦施力单元中，两个所述微型称重传感器读数相同。装置可对疲劳试样垂直对称加载，测试前保证两个微型称重传感器读数相同，从而保证两个加载螺栓保持两载荷大小相等，然后用加载固定螺母固定。