[发明专利]一种双轴加载微动磨损试验机

说明书

本发明公开了一种双轴加载微动磨损试验机，包括对试件进行固定的试件夹具和用于对试件施加法向载荷的法向接触载荷加载总成以及用于对试件施加横向载荷以及检测位移的横向位移加载总成。本发明设计了双轴加载装置，可实现交变法向接触载荷作用下的微动磨损试验，使微动磨损的试验研究更为接近于工程问题的实际工况，拓展了微动磨损的研究范围，能够较好的调控微动磨损试验过程中的微动运行状态，为研究不同微动运行状态下的微动磨损机理提供了理想的试验手段，通过设计位移激振板簧结构，实现了微米级的位移加载，应用较为简单的结构，实现了较高的加载精度，减小了对加载设备精度的要求，降低了试验机成本。通过分别测量微动垫与试件的位移，得到真实的相对位移量数据，提高了微动磨损研究的精确性。

技术领域

本发明涉及微动磨损试验领域，特别是涉及一种双轴加载微动磨损试验机。

背景技术

当相互接触的两弹性体处于振动工况时，虽然在法向(接触面法线方向)载荷的作用下，从宏观层面上接触表面保持“近似紧固”的状态，但在微观层面，由于切向(接触面平行方向)载荷以及两弹性体非协同形变的作用，会在接触区局部产生相对的滑动，这一相对滑动一般为微米量级，称之为“微动”(Fretting)。微动可以造成接触表面的摩擦磨损，引起构件的咬合、松动、噪声增加等。微动也可以同远端载荷共同作用，引起疲劳裂纹的形成、扩展，使构件的疲劳寿命大大降低。最终导致机械系统的失效。微动磨损指摩擦副表面间由于小振幅相对位移而产生的一种复合磨损。处于振动状态下的螺栓连接、铆接、销连接和花键连接等易都会发生微动现象。在微动磨损中，接触副之间仅存在局部的接触载荷，接触副之间的相对运动由外界振动引起。

在现有的微动磨损领域中，微动垫在恒定法向载荷的作用下与平板试件相接触，微动垫通过微动垫夹具(可等效为弹簧)进行固定。给试件施加一定幅值和周期的位移(一般为微米级)，在试件与微动垫的接触位置产生微动磨损。微动磨损试验的基本试验原理目前的技术方案在该模型的基础上，多集中在对环境的模拟方面进行改进。例如模拟高温高压、水环境、腐蚀环境等情况下的微动磨损，也有一些针对特定结构如钢丝绳、热交换器传热管等特定结构的微动磨损试验装置。但是在上述装置中，法向载荷一般为恒定载荷，或不可单独控制。然而在很多微动磨损的工程案例中，结构所受的法向载荷是实时变化的。此外，微动磨损还受到微动运行机制的控制。不同的微动运行机制受到法向载荷、位移幅值、微动垫夹具刚度的影响。目前的微动磨损试验装置未见可以对微动垫刚度进行调节的案例，导致微动状态可控性较差。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种双轴加载微动磨损试验机。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

一种双轴加载微动磨损试验机，包括对试件进行固定的试件夹具和用于对试件施加法向载荷的法向接触载荷加载总成以及用于对试件施加横向载荷以及检测位移的横向位移加载总成，所述法向接触载荷加载总成、所述横向位移加载总成安装在试验机底座上端，所述法向接触载荷加载总成下端配合有所述试件夹具，所述试件夹具侧面端面连接有所述横向位移加载总成，所述法向接触载荷加载总成、所述横向位移加载总成均通过电缆连接外部的控制器，所述控制器通过电缆与工业计算机进行通讯；

所述法向接触载荷加载总成包括法向加载作动器、法向加载承载框架、法向加载力传感器、法向加载顶杆、法向加载滚子、微动垫支撑底座，所述微动垫支撑底座安装有微动垫支撑滚子，所述微动垫支撑滚子上侧设置有所述微动垫夹具，所述微动垫夹具两侧安装有所述微动垫刚度调节板簧，所述微动垫刚度调节板簧通过所述板簧支架支撑，所述板簧支架安装于所述试验机底座上，所述微动垫夹具上安装所述微动垫，所述试件夹具下端安装所述试件，所述试件夹具上端配合有所述法向加载顶杆，所述法向加载顶杆和所述试件夹具上端面通过所述法向加载滚子形成可动连接，所述法向加载顶杆上端连接有所述法向加载作动器的活动端，所述法向加载顶杆和所述法向加载作动器之间设置有所述法向加载力传感器，所述法向加载作动器固定端连接所述法向加载承载框架，所述法向加载承载框架安装于所述试验机底座上；