[发明专利]一种微动滑动复合摩擦磨损试验系统及其操作方法

说明书

本发明涉及一种微动滑动复合摩擦磨损试验系统，包括支撑装置、压力加载装置、三维力传感器、微动及滑动驱动装置、精密夹持装置、测量装置、摩擦副单元、数据采集卡以及计算机控制系统；通过计算机控制系统进行协调，从而实时的输出各种不同载荷大小、摩擦力频率和振动位移幅值下摩擦副的磨损性能情况；本发明实现的试验系统能很好地模拟人体和工业应用中等许多摩擦副实际运动模式为微动、滑动复合叠加的实际情形，同时该试验系统能够对试验载荷、润滑工况、滑动摩擦的滑动速度及速度、微动摩擦的微动幅度及频率进行设定，可以进行纯微动及纯滑动模式下的摩擦磨损试验。

技术领域

本发明涉及一种复合式摩擦磨损试验系统，具体涉及一种微动滑动复合摩擦磨损试验系统。

背景技术

微动摩擦是指接触表面发生的极小幅度微米甚至纳米量级的往复运动，通常发生在由疲劳载荷、机械振动、电磁振动或热循环等引起的近似静止的接触界面之间，其运动具有隐蔽性，但其危害巨大。微动会引起材料接触表面破坏，产生裂纹，甚至导致整个系统的失效；滑动摩擦是指两个相互接触的物体具有相对运动或相对运动趋势时,两个相互接触的物体之间总是存在着阻止这种相对运动或相对运动趋势的量，通常其运动幅度至少为毫米量级。

在人体和工业应用中，接触面的磨损形式并非单一，而是多种多样的。对机床上的螺钉而言，其磨损形式主要为微动磨损。对导轨而言，其磨损形式主要为滑动。微动滑动复合摩擦也是非常常见的。例如人肘关节，小幅度运动时发生微动，大幅度运动时发生滑动，引起其磨损形式为微动滑动复合。同时高速列车、火电与核电设备、军用与民用航空装备、现代斜拉桥与悬索桥、传输电缆和海上石油开采设备等也大量存在微动滑动复合摩擦磨损现象。

由于微动会引起材料接触表面破坏、产生裂纹；同时在滑动摩擦较大振幅的放大作用下，裂纹会进一步加大。因此微动滑动复合摩擦磨损形式比单一摩擦形式造成的危害是更加巨大的，如果加强对微动滑动复合摩擦磨损机理的研究，开展对高温、低温、真空和腐蚀介质等特殊工况下微动滑动复合摩擦磨损研究并且采取适当的措施,就可以大大减轻微动滑动复合摩擦带来的严重后果。因此开展实施微动滑动复合摩擦磨损试验的研究对于正确地评价各种摩擦形式对材料摩擦磨损性能的影响有重要的指导作用。摩擦磨损试验机可以较为真实地模拟实际工况环境,对于探索和验证实际工程机械当中的摩擦磨损机理及其影响因素,从而采取适当的措施来减缓摩擦磨损现象具有重大意义。

发明内容：

本发明填补了现有关于微动滑动复合摩擦磨损研究领域的空白,提供了一种微动滑动复合摩擦磨损试验系统，其具有操作方便、原理可靠、结构紧凑、载荷平稳、微动和滑动幅值精度高的特点、能更好的反应实际工况微动滑动复合摩擦磨损特性等特点，该试验系统能够对试验载荷、润滑工况、滑动摩擦的滑动幅度及速度、微动摩擦的微动幅度及频率进行设定，能很好地模拟人体和工业应用中等许多摩擦副的实际运动情形，解决了现有摩擦磨损试验系统无法很好开展相关模拟研究的难题。

为实现上述目的，本发明公开了一种微动滑动复合摩擦磨损试验系统，其特征在于，该系统包括支撑装置、压力加载装置、三维力传感器、微动及滑动驱动装置、精密夹持装置、测量装置、摩擦副单元、数据采集卡以及计算机控制系统；

支撑装置包括下支撑部件和固定在下支撑部件顶部的上支撑部件，下支撑部件由四个下支撑立柱和一个下支撑平台组成，下支撑平台固定安装在四个下支撑立柱的上方，上支撑部件由四根上支撑立柱以及固定安装在四根上支撑立柱上方的顶板组成，四根上支撑立柱均固定安装在下支撑平台的顶面；