[发明专利]基于单轴疲劳试验机的法向载荷加载装置

说明书

本发明涉及一种基于单轴疲劳试验机的法向载荷加载装置，其特征在于：包括法向载荷加载单元及法向固定单元，所述法向载荷加载单元包括包括试件、微动垫片、微动垫片夹持滑块、第一盖板、第二盖板、工作台、测力传感器及法向载荷调节螺栓；法向固定单元包括第一隔板、第二隔板、固定螺杆、限位螺母、固定螺母、防松螺母、第一法向固定件及第二法相固定件。本发明结构设计科学合理，装置结构简单巧妙，载荷加载均衡，且加载载荷固定，能够很好地适用于实际复杂情况，保证试验精度；且试件受载平衡，保证试验结果精确度。

技术领域

本发明属于材料性能测试领域，涉及单轴疲劳试验机加载装置，特别涉及一种基于单轴疲劳试验机的法向载荷加载装置。

背景技术

微动疲劳是指构件在循环载荷的作用下，由于表面某一部位与其它接触表面产生小振幅相对滑动而导致构件疲劳强度降低或早期断裂的现象，这是一种轻微的，难以预料和消除的磨损，在多数机械结构，例如螺钉联接、键联接及一些过盈配合件上都可能发生，在机械工程、航空航天、生物医疗等领域都会因为微动疲劳加速零部件，减少使用寿命。因此做好材料的疲劳寿命预估，检测材料疲劳强度方面的研究，都有着很重要的意义。而在进行微动疲劳实验时，微动垫沿法向压紧试验件。试验件在微动疲劳试验过程中，承受一轴向力(疲劳载荷)，两侧的微动垫在法向力的作用下压紧于微动试验件表面。由于疲劳载荷的作用，试验件和微动垫之间会发生微米量级的相对滑移，产生微动现象，最终导致试验件在其与微动垫接触区域出现微动疲劳失效，因此如何实现法向载荷的可靠性和现实性，模拟出真正的使用场景都对微动疲劳的研究有着至关重要的作用。

通过对公开专利文献的检索，发现如下几篇相似的公开专利文献：

1、CN204988981U公开了一种简易手动微动疲劳加载装置，通过挡板、支撑柱形成一个稳定的整体框架，挡板的下部外侧壁设有第一连杆支撑耳，第一连杆支撑耳沿竖直方向的上方依次设有推杆安装孔、长杠杆支撑耳、棘爪支撑耳；长杠杆大致呈L形，其长臂端悬挂有砝码，短臂端与连杆组铰接，拐点处与长杠杆支撑耳铰接，拐点处的外部设有棘轮，棘轮与止动棘爪配合；连杆组与推杆铰接，推杆的内侧一端设有力传感器，力传感器的另一端与微动垫连接，两个推杆之间设有试样。该发明操作简易、可手动调控砝码的重力进而实现对加载力的控制。

2、CN105043976A公开了一种动态测量微动疲劳过程中微动副摩擦系数的试验装置中摩擦系数测量组件实现微动工况并动态测量微动疲劳过程中试验件的微动段与微动垫配合形成的微动副之间的摩擦系数，法向力加载组件实现水平方向载荷的施加，上端固定组件实现试验件及夹具体的固定。微动疲劳试验水平方向加载采用液压系统实现，加载系统采用封闭力系框架结构，液压缸活塞杆推动微动垫夹持滑块在夹具体滑槽内运动。摩擦系数测量组件通过销钉固定于上端固定组件上，竖直方向上，摩擦系数测量组件除受自身重力及液压缸重力外，只受试验件与微动垫之间由于微动作用产生的摩擦力，通过在夹具体工作段粘贴应变片，对其标定后便可动态监测微动疲劳试验过程中微动副的摩擦系数。

3、CN110132739A公开了一种微动疲劳试验法向载荷加载装置及方法。该加载装置有两个部分组成：固定部分和载荷加载部分。具体包括：微动垫，第一夹持板，第二夹持板，测力传感器，载荷调节螺钉，防松螺母，限位螺杆，定位螺母，限位螺母，衬套，固定板，固定螺栓，内侧固定块，外侧固定块。该发明实现了在普通疲劳试验机上开展微动疲劳试验。

目前的配合单轴疲劳试验机进行微动疲劳实验的法向力加载装置有的利用液压装置来实现，这样做不但使得整个装置结构复杂，而且也会增加实验装置的重量，对原本的单轴疲劳试验机的精度造成一定影响，而且使得使用成本有所增加。同时利用液压装置会对法向载荷作用力的控制不够准确。

目前实现法向力的加载装置还有的利用了单动力源，这样做会使试件本身承受的法向载荷不平衡，产生除实验本身之外的额外因素，对实验结果造成影响，使实验结论不够准确。且目前所使用的法向载荷加载装置都不能很好的控制两边载荷保持一致，并且载荷固定，不能很好地模拟实际使用中的复杂情况，对实验结果的精度造成一定影响。