专利名称：一种切向和径向复合微动磨损试验装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及机械工程中摩擦学试验装置，尤其涉及一种微动磨损试验装置。
背景技术：
微动(Fretting)是指在机械振动、疲劳载荷、电磁振动或热循环等交变载荷作用下，名义上静止的接触表面间发生的振幅极小的相对运动(位移幅度一般为微米量级)，即微动发生在“紧固”配合的机械部件中。由外部振动源引起紧配合构件的咬合、松动。微动可导致机械零部件接触表面磨损、损伤，并进一步引起材料表层裂纹的萌生和扩展及断裂，使零部件使用寿命显着降低。随着高科技领域对高精度、长寿命和高可靠性的要求，以及各种工况条件的日益苛刻，微动损伤的危害日益凸现，已成为引发灾难性事故的主要原因之一，被称为工业界的“癌症”。在圆管/圆柱垂直交叉的接触条件下，微动有3种基本模式，即切向微动、径向微动、切向和径向复合微动。工业中实际的微动工况十分复杂，往往集两种或两种以上微动基·本模式复合的复杂运动也经常出现。在核电系统中，蒸汽发生器中传热管与支撑板之间的切向与径向的复合微动磨损是导致传热管破管引发核反应堆非计划停堆的重要原因之一。防止传热管的破管是核电工程的重大技术问题。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种切向和径向复合微动磨损试验装置，该装置能方便地实现材料的双向复合微动，较真实地模拟构件在复杂应力作用下的复合微动损伤，从而克服以前试验机的单一性，且控制和测试的精度高，试验数据的重现性好。能为相关零部件的抗微动磨损设计、制造与维护提供更加准确、可靠的试验依据。本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是一种切向和径向复合微动磨损试验装置，包括夹持下试样的下夹具、下夹具固定在底板上，底板固定在试验介质腔底部上；试验介质腔底部固定在加热板上，加热板紧固定在隔热板上，隔热板通过螺钉连接到摩擦力支架上，摩擦力支架通过螺钉紧固在机架上，摩擦力支架还与机架上的摩擦力/位移传感器相连；夹持上试样的上夹具的顶部与机架的顶板相连；上夹具的一侧经穿过试验介质腔的横杆与竖向的连杆上端相连，横向液压活塞的活塞杆与连杆中上部的铰轴相连；其特征在于，所述的上夹具与机架的顶板相连的具体结构是上夹具的顶部依次通过连接杆一、弹簧、连接杆二与压力传感器相连；压力传感器依次通过连接杆三、连接螺母、连接杆四与激振器相连；激振器与机架的顶板相连。本实用新型的工作过程和原理是将下试件固定在下夹具上，上试件固定在上夹具上；再调节横向液压活塞使上、下试件对中；然后向上试件施加设定的载荷，上、下试件接触。然后由横向液压活塞通过连杆、横杆、上夹具驱动上试件在水平方向往复运动；同时，由激振器通过连接杆四、连接螺母、连接杆三、压力传感器、连接杆二弹簧、连接杆一、上夹具驱动上试件在垂直方向往复运动。从而上试件与下试件之间发生切向(水平)和径向(垂直)复合微动。在复合微动过程中，摩擦力/位移传感器通过监测摩擦力支架的形变实时监测出切向和径向复合微动时的切向力(摩擦力)，得到摩擦力-位移幅值(Ft-t-D)曲线。同时与激振器相连的压力传感器实时监测出激振力。给定不同的参数，即可进行不同工况下的切向和径向复合微动磨损试验。对于不同形状和尺寸的上、下试件，采用相应的上、下夹具即可完成试验。与现有技术相比，本实用新型的有益效果是一、上、下试件能同时进行各自设定参数的切向微动和径向微动，可以更加真实有效地对各种切向和径向复合微动分析和测试，进而分析研究双向微动叠加效应产生的微动运行状态改变和磨损与疲劳的协同效应和竞争关系，能为相关零部件的抗微动磨损设计、 制造与维护提供更加准确、可靠的试验依据。二、通过弹簧连接两个连接杆实现压力传感器与上夹具之间的连接，避免了垂直方向刚性连接缺陷，能有效消除切向运动对压力传感器的冲击，对压力传感器起到具有良好的保护作用。上述的连接杆一、弹簧、连接杆二之间的连接为过赢配合连接。这样的连接既方便又牢固。上述的机架的顶板与机架相连的具体结构是顶板的四角设有通孔，机架的立柱上部穿过顶板的通孔，立柱的上部还至少与两个螺母连接，其中至少一个螺母位于顶板的下方，至少一个螺母位于顶板的上方。这样通过调节立柱上的螺母既能方便调整激振器的高度，同时也保证与压力传感器相连的连接螺母及弹簧时不会产生预压力，保证施加载荷数据精确，测量结果更准确。同时，也可方便将顶板及与顶板相连的上夹具从上取出与安装，使得上下试件的取出，安装非常方便灵活。
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型作进一步详细的描述。
图I是本实用新型实施的结构示意图。
具体实施方式
实施例图I示出，本实用新型的一种具体实施方式
是，一种切向和径向复合微动磨损试验装置，包括夹持下试样13的下夹具12、下夹具固定在底板6上，底板6固定在试验介质腔5底部上；试验介质腔5底部固定在加热板4上，加热板4紧固定在隔热板3上，隔热板3通过螺钉连接到摩擦力支架7上，摩擦力支架7通过螺钉紧固在机架I上，摩擦力支架7还与机架I上的摩擦力/位移传感器2相连；夹持上试样14的上夹具15的顶部与机架I的顶板18相连；上夹具15的一侧经穿过试验介质腔5的横杆11与竖向的连杆8上端相连,横向液压活塞10的活塞杆与连杆8中上部的铰轴相连，连杆8的下端设有配重9 ;其中所述的上夹具15与机架I的顶板18相连的具体结构是[0023]上夹具15的顶部依次通过连接杆一 20D、弹簧23、连接杆二 20C与压力传感器22相连；压力传感器22依次通过连接杆三20B、连接螺母21、连接杆四20A与激振器19相连；激振器19与机架I的顶板18相连。本例的连接杆一 20D、弹簧23、连接杆二 20C之间的连接为过赢配合连接。本例的机架I的顶板18与机架I相连的具体结构是顶板18的四角设有通孔，机架I的立柱16上部穿过顶板18的通孔，立柱16的上部还至少与两个螺母17连接 ，其中至少一个螺母17位于顶板18的下方，至少一个螺母17位于顶板18的上方。
权利要求1.一种切向和径向复合微动磨损试验装置，包括夹持下试样(13)的下夹具(12)、下夹具固定在底板(6)上,底板(6)固定在试验介质腔(5)底部上；试验介质腔(5)底部固定在加热板(4)上，加热板(4)紧固定在隔热板(3)上，隔热板(3)通过螺钉连接到摩擦力支架(7)上，摩擦力支架(7)通过螺钉紧固在机架(I)上，摩擦力支架(7)还与机架(I)上的摩擦力/位移传感器(2)相连；夹持上试样(14)的上夹具(15)的顶部与机架(I)的顶板(18)相连；上夹具(15)的一侧经穿过试验介质腔(5)的横杆(11)与竖向的连杆(8)上端相连，横向液压活塞(10)的活塞杆与连杆(8)中上部的铰轴相连，连杆(8)的下端设有配重(9);其特征在于，所述的上夹具(15)与机架(I)的顶板(18)相连的具体结构是 上夹具(15)的顶部依次通过连接杆一(20D)、弹簧(23)、连接杆二(20C)与压力传感器(22)相连；压力传感器(22)依次通过连接杆三(20B)、连接螺母(21)、连接杆四(20A)与激振器(19)相连；激振器(19)与机架⑴的顶板(18)相连。
2.根据权利要求I所述的一种切向和径向复合微动磨损试验装置，其特征在于所述的连接杆一(20D)、弹簧(23)、连接杆(20C)之间的连接为过赢配合连接。
3.根据权利要求I所述的一种切向和径向复合微动磨损试验装置，其特征在于所述的机架(I)的顶板(18)与机架(I)相连的具体结构是顶板(18)的四角设有通孔，机架(I)的立柱(16)上部穿过顶板(18)的通孔，立柱(16)的上部还至少与两个螺母(17)连接，其中至少一个螺母(17)位于顶板(18)的下方，至少一个螺母(17)位于顶板(18)的上方。
专利摘要本实用新型公开了一种切向和径向复合微动磨损试验装置，其上夹具与机架的顶板相连的具体结构是上夹具的顶部依次通过连接杆一、弹簧、连接杆二与压力传感器相连；压力传感器依次通过连接杆三、连接螺母、连接杆四与激振器相连；激振器与机架的顶板相连。该装置能方便地实现材料的双向复合微动，较真实地模拟构件在复杂应力作用下的复合微动损伤，从而克服以前试验机的单一性，且控制和测试的精度高，试验数据的重现性好。能为相关零部件的抗微动磨损设计、制造与维护提供更加准确、可靠的试验依据。
文档编号G01N3/56GK202735181SQ201220374558
公开日2013年2月13日 申请日期2012年7月30日 优先权日2012年7月30日
发明者任平弟, 叶毅, 张晓宇, 朱旻昊 申请人:西南交通大学