一种测试紧固件表面微动磨损与微动疲劳的一体式装置的制造方法
【技术领域】
[0001 ]本发明属于微动摩擦及磨损测试技术，具体涉及一种测试紧固件表面微动磨损与微动疲劳的一体式装置。
【背景技术】
[0002]微动是发生在两接触表面之间极小幅度(通常为微米量级)的运动。根据运动位移来源的不同，微动可导致微动磨损(在相互压紧的金属表面间由于小振幅振动而产生的一种复合型式的磨损)和微动疲劳(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导致部件疲劳强度降低或早期断裂的现象)，这两者造成的损伤在工业中相当普遍，并可能引发灾难性的后果。
[0003]中国专利CN202522494U公开了一种切向微动摩擦磨损试验装置，以及中国专利CN201689023U公开了一种小位移往复式滚动摩擦磨损试验机，均采用液压伺服系统作为微动的驱动源，虽然这种驱动方式驱动力大，振幅变化范围广，易控制，但是设备体积大，成本高，技术复杂。
[0004]中国专利CN2348377Y公开了一种钢丝表面微动摩擦学性能实验装置，为一种采用杠杆和偏心机构组成的机械式微动驱动系统，它可以有较大的振幅，负载范围较宽，但是频率通常较低且不易实现自动化控制，并且是专门用于研究钢丝的微动摩擦磨损试验机，实验范围具有局限性。
[0005]中国专利CN203083895U公开了一种涂层磨损试验机，是一种采用摩擦带轮进行摩损实验的涂层磨损试验机，仅仅能调节电动机转动的速率和发生摩擦的位置，并不能模拟工业上复杂的工况，对试样涂层进行微动摩擦磨损试验，实验范围具有较大的局限性。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于提供一种测试紧固件表面微动磨损与微动疲劳的一体式装置，用于评价和研究涂层表面微动磨损与微动疲劳的交互作用，解决现有技术中结构复杂、体积大、使用存在局限性，且不能很好的模拟工业中的复杂工况等问题。
[0007]实现本发明目的的技术解决方案为:一种测试紧固件微动磨损与微动疲劳的一体式装置，包括底板、支架、连接螺杆、连接构件、驱动装置、加载装置、定位装置和往复装置，支架包括顶缸座、限位板和侧板，两块平行设置的侧板底部固定在底板上，顶缸座固定在两块侧板的顶部，两块侧板内壁对称设有限位板，加载装置固定于顶缸座顶部，其输出轴穿过顶缸座，往复装置固定在任意一侧侧板内壁，定位装置固定在底板上，且位于两块平行设置的侧板之间，驱动装置固连在底板上，驱动装置通过连接螺杆与定位装置连接，连接构件一端与输出轴固连，另一端设有第二通孔，且与定位装置连接。连接构件位于限位板之间，限位板使得连接构件只能上下运动。
[0008]进一步，还包括第一应力传感器，第一应力传感器位于连接构件和输出轴的连接处。
[0009]进一步，所述加载装置采用伺服电动缸。
[0010]进一步，所述往复装置包括壳体、中心轴、精密弹簧和滑筒，壳体一端固定在侧板的内壁，另一端中心设有第一通孔，中心轴位于壳体中心，一端固定在侧板的内壁，另一端穿过第一通孔，伸出壳体，滑筒设置在中心轴上，滑筒一端位于壳体内，另一端位于壳体外；滑筒和侧板内壁之间设有精密弹簧，使得滑筒沿中心轴能够往复运动，且滑筒通过第一通孔限位，防止其整体脱离壳体。
[0011 ]进一步，所述定位装置包括底座、支座板和支撑板，底座固定在底板上，底座顶部对称设有两块相互平行的支座板，连接构件的第二通孔位于两块相互平行的支座板之间，两个支座板与第二通孔对应的位置开有第三通孔，第三通孔中设有滚珠轴承，支撑板底部位于底座上，且位于连接螺杆下方，用于支撑连接螺杆。待测紧固件穿过两块支座板的滚珠轴承和连接构件的第二通孔，与支座板固定。待测紧固件尾部与滑筒紧密接触，头部与连接螺杆紧密接触。往复装置的中心轴、待测紧固件中心和连接螺杆中心位于同一条直线。
[0012]进一步，还包括第二应力传感器，第二应力传感器位于连接构件与支座板之间。
[0013]进一步，所述驱动装置采用电动式激振器，电动式激振器的顶杆与连接螺杆连接。
[0014]本发明与现有技术相比，其显著优点在于:(1)可模拟复杂工况下微动磨损和微动疲劳对工件的交互作用；(2)结构简单，操作方便，可以长时间运行测试；(3)测试过程中，无需实时看守；(4)采用激振器-弹簧的结构来实现紧固件的微动，稳定、易控;(5)采用伺服电动缸作为加载装置，精确，稳定，易控。
【附图说明】
[0015]图1为本发明的测试紧固件表面微动磨损与微动疲劳的一体式装置整体结构示意图。
[0016]图2为本发明的测试紧固件表面微动磨损与微动疲劳的一体式装置的定位装置和往复装置的局部放大图。
[0017]图3为本发明的测试紧固件表面微动磨损与微动疲劳的一体式装置的待测紧固件与连接构件的微动摩擦面示意图；其中(a)为拉拉疲劳的微动摩擦面示意图，(b)为压压疲劳的微动摩擦面示意图。
[0018]图4为本发明实施例二的定位装置和往复装置的局部放大图。
[0019]图5为本发明实施例二的待测紧固件与连接构件的微动摩擦面示意图。
[0020]图6为本发明的测试紧固件表面微动磨损与微动疲劳的一体式装置的轴承局部放大图。
【具体实施方式】
[0021]
下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
[0022]结合图1、图2、图3和图6，一种测试紧固件微动磨损与微动疲劳的一体式装置，包括底板1、支架、连接螺杆6、连接构件10、驱动装置、加载装置9、定位装置和往复装置，支架包括顶缸座3、限位板4和侧板2，两块平行设置的侧板2底部固定在底板1上，顶缸座3固定在两块侧板2的顶部，两块侧板2内壁对称设有限位板4，加载装置9固定于顶缸座3顶部，其输出轴穿过顶缸座3，往复装置固定在任意一侧侧板2内壁，定位装置固定在底板1上，且位于两块平行设置的侧板2之间，驱动装置固连在底板1上，且位于支架外，驱动装置通过连接螺杆6与定位装置连接，连接构件10—端与输出轴固连，另一端设有第二通孔，且与定位装置连接。连接构件10位于限位板4之间，限位板4使得连接构件10只能上下运动。
[0023]进一步，还包括第一应力传感器11，第一应力传感器11位于连接构件10和输出轴的连接处。
[0024]进一步，所述加载装置9采用伺服电动缸。
[0025]进一步，所述往复装置包括壳体18、中心轴19、精密弹簧20和滑筒21，壳体18—端固定在侧板2的内壁，另一端中心设有第一通孔，中心轴19位于壳体18中心，一端固定在侧板2的内壁，另一端穿过第一通孔，伸出壳体18，滑筒21设置在中心轴19上，滑筒21 —端位于壳体18内，另一端位于壳体18外;滑筒21和侧板2内壁之间设有精密弹簧20，使得滑筒21沿中心轴19能够往复运动，且滑筒21通过第一通孔限位，防止其整体脱离壳体18。
[0026]定位装置包括底座12、支座板13和支撑板7，底座12固定在底板1上，底座12顶部对称设有两块相互平行的支座板13，连接构件10的第二通孔位于两块相互平行的支座板13之间，两个支座板13与第二通孔对应的位置开有第三通孔，第三通孔中设有滚珠轴承14，支撑板7底部位于底座12上，且位于连接螺杆6下方，用于支撑连接螺杆6。待测紧固件8穿过两块支座板13的滚珠轴承14和连接构件10的第二通孔，与支座板13固定。待测紧固件8尾部与滑筒21紧密接触，头部与连接螺杆6紧密接触。往复装置的中心轴19、待测紧固件8中心和连接螺杆6中心位于同一条直线。
[0027]进一步，还包括第二应力传感器17，第二应力传感器17位于连接构件10与支座板13之间。
[0028]驱动装置采用电动式激振器5，电动式激振器5的顶杆与连接螺杆6连接。
[0029]实施例一
待测紧固件8材料为T1-6A1-4V的圆头螺栓。
[0030]结合图1、图2、图3和图6，一种测试紧固件微动磨损与微动疲劳的一体式装置，包括第一应力传感器11、底板1、支架、连接螺杆6、连接构件10、驱动装置、加载装置9、定位装置和往复装置，支架包括顶缸座3、限位板4和侧板2，两块平行设置的侧板2底部通过螺栓固定在底板1上，顶缸座3通过螺栓固定在两块侧板2的顶部，两块侧板2内壁对称设有限位板4，加载装置9通过螺栓固定于顶缸座3顶部，其输出轴穿过顶缸座3，往复装置固定在任意一侧侧板2内壁，定位装置通过螺栓固定在底板1上，且位于两块平行设置的侧板2之间，驱动装置固连在底板1上，驱动装置通过连接螺杆6与定位装置连接，连接构件10—端与输出轴固连，另一端设有第二通孔，且与定位装置连接。连接构件10位于限位板4之间，限位板4使得连接构件10只能上下运动。第一应力传感器11位于连接构件10和输出轴的连接处。
[0031]所述加载装置9采用伺服电动缸。
[0032]所述往复装置包括壳体18、中心轴19、精密弹簧20和滑筒21，壳体18—端通过螺栓固定在侧板2的内壁，另一端中心设有第一通孔，中心轴19位于壳体18中心，一端固定在侧板2的内壁，另一端穿过第一通孔，伸出壳体18，滑筒21设置在中心轴19上，滑筒21 —端位于壳体18内，另一端位于壳体18外;滑筒21和侧板2内壁之间设有精密弹簧20，使得滑筒21沿中心轴19能够往复运动，且滑筒21通过第一通孔限位，防止其整体脱离壳体18。
[0033]定位装置包括底座12、支座板13和支撑板7，底座12固定在底板1上，底座12顶部对称设有两块相互平行的支座板13，连接构件10的第二通孔位于两块相互平行的支座板13之间，两个支座板13与第二通孔对应的位置开有第三通孔，第三通孔中设有滚珠轴承14，支撑板7底部位于底座12上，且位于连接螺杆6下方，用于支撑连接螺杆6。待测螺栓8穿过两块支座板13的滚珠轴承14和连接构件10的第二通孔，通过螺母16固定，形成紧固件结构。连接构件10的第二通孔形状与待测螺栓8的螺