一种手动可控的微动疲劳横向加载装置

本发明涉及一种手动可控的微动疲劳横向加载装置，属于材料疲劳实验和摩擦磨损领域。

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他接触表面产生微小振幅，从而在接触面相对滑动导致部件强度降低或早期断裂的现象称为微动疲劳。相对静止的两个固体，其相互接触的表面在法向压力的作用下互相挤压并产生往复的相对滑动，相对滑动的幅度在5～400μm。

相匹配的构件在接触面发生微动磨损的条件下，受到交变载荷作用而发生的疲劳损伤过程。它是微动磨损、氧化与腐蚀、交叉应力三者综合作用的结果。微动疲劳裂纹多萌生于微动磨损所造成表面损伤的边界处，如皿状坑的边缘处，或萌生于微动磨损形成的深坑边缘。微动磨损的特征是在端口侧表面有大量的微裂纹、表面金属掉块或粉末、不均匀的磨损擦伤，其色泽发生明显改变且出现腐蚀坑，断口常呈背椎状。微动疲劳的危害大于微动磨损，如飞机的机翼与机身连接螺栓可能因微动疲劳而断裂，导致机毁人亡；原子反应堆燃料套管也会因此断裂，造成核泄漏。提高材料抗疲劳性能对与推动人类社会进步具有重要意义。

目前许多疲劳试验使用的加载装置其可靠性和稳定性需要进一步考量。近年来，随着研究深入，出现一种手动加载装置，其主要通过偏心轮机构通过棘轮和棘爪进行配合手动进行横向载荷，这种装置虽然较以前稳定性提高了不少，但是无法保证精度要求。即它通过偏心轮机构施加的载荷是不连贯的，无法保证施加载荷的精度，可能无法满足特定载荷下的试验要求。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明提出了一种定位精准、操作简单、能实时反馈所施加载荷的手动可控的微动疲劳横向加载装置。

本发明所述的一种手动可控的微动疲劳横向加载装置，其特征在于，包括：

支撑单元，包括加载底座和端部托板，所述加载底座上设有试样加载区，以向压紧试样施压的方向为横向，在加载底座的横向两端部各安装一块端部托板；

动力夹紧单元，共两套，且结构相同，分别对称安装于相应的所述端部托板上，每套所述动力夹紧单元包括施力部和动力传递部，所述施力部水平安装于所述端部托板上，所述施力部的施力端与所述动力传递部的动力输入端相连；所述动力传递部沿加载底座横向水平架装于所述加载底座的试样加载区，并保持两套所述动力传递部的伸缩端正对；

以及压力检测单元，包括压力传感器和两套压力检测装置，两套所述压力检测装置分别安装于两套所述动力传递部的伸缩端，并且所述压力检测装置的信号输出端通过数据线与所述压力传感器的信号输入端电连接。

进一步，所述加载底座包括底板、端板、连接螺栓、锁紧螺母以及夹持器导向座，所述底板相对的横向两端部均安装端板，两所述端板平行正对，并在所述端板的外端面上各固装一块所述端部托板；所述连接螺栓的两端部均设有外螺纹，所述连接螺栓的两端部分别穿设于两所述端板上，并且所述连接螺栓的端部与所述锁紧螺母螺纹连接；所述夹持器导向座平行正对，均挂设于所述连接螺栓上，并且相邻两所述夹持器导向座之间留有用于夹紧试样的试样加载区。

进一步，所述夹持器导向座的中心均设有用于安装压力检测装置的检测窗口。

进一步，所述施力部包括l型支撑座、支撑滑动板、调节螺栓、第一调节螺母、第二调节螺母、挡板以及把手，所述l型支撑座安装于所述端部托板上，所述调节螺栓通过支撑滑动板可滑动地安装于所述l型支撑座上，并且所述调节螺栓沿所述加载底座的横向布置；所述调节螺栓的外端部贯穿所述l型支撑座后依次螺接第一调节螺母和第二调节螺母，并且所述第二调节螺母上固装把手，把手可带动调节螺栓360°旋转；所述调节螺栓的内端部安装所述挡板，，通过旋转把手间接调整挡板沿加载底座横向直线伸缩；所述挡板与所述动力传递部的动力输入端相连。

进一步，所述l型支撑座的内底面铺设有滑轨，且所述滑轨沿所述加载底座的横向设置，所述支撑滑动板的底部与所述滑轨滑动配合。

进一步，所述动力传递部包括推杆、套筒以及套轴，且所述推杆、套筒、套轴均与所述调节螺栓同轴，均沿所述加载底座横向排布；所述推杆的第一端与所述挡板固定连接，所述推杆的第二端插入所述套筒的外端部，并与所述套筒螺纹连接；所述套轴的第一端可滑动地插接于所述套筒的内端部，所述套轴的第二端固装压力检测装置，通过调节螺栓驱动套筒沿加载底座横向移动，从而调整套轴在套筒中的插入深度，使得套筒的内端面可以抵触压力检测装置，以对试样进行横向施压。

进一步，所述压力检测装置包括第一压力板、压力应变片和第二压力板、微动垫以及微动垫固定器，所述第一压力板、压力应变片和所述第二压力板依次套装于所述套轴的末端；所述压力应变片的信号输出端通过数据线与所述压力传感器的信号输入端电连接；所述微动垫固定器嵌装于所述夹持器导向座的检测窗口处，并且所述微动垫通过所述微动垫固定器安装于所述套轴的第二端。

本发明装置的操作过程是:

a、转动两套动力夹紧单元上的把手，使相对设置的两套夹持器导向座处于合适位置，调整微动垫固定器，使试样加载区处于装置中心。

b、试样放入试样加载区后，同时转动两套动力夹紧单元上的把手，对试样施加横向载荷，并且施加载荷量可以实时显示在压力传感器上，当达到试验要求载荷时，停止摇动把手，此时由于螺栓和螺母自锁作用，可防止发生载荷卸载现象。

本发明装置的优点是:

(1)该装置可以通过把手对工件施加载荷，操作简单，并且安装也方便。

(2)该装置可连接到压力传感器，能够实时反馈所施加载荷。

(3)该装置通过摇动把手施加载荷相较以前装置精度得到了极大提高，并且当摇动把手达到试验要求后，螺栓与螺母组成的装置可以形成自锁，防止由于试验机振动或者其他因素使得加载装置发生卸载现象。

(4)该装置有微动垫片和压力应变片能够准确保证加载位置精度，从而提高试验结果准确性。

(5)成本低、经济性好。

附图说明

图1是本发明的主视图。

图2是本发明的立体结构图之一。

图3是本发明的前视图。

图4为本发明的立体结构图之二。

图5本发明的立体结构图之三。

图6是本发明的动力夹紧单元的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图进一步说明本发明。

参照附图：

实施例1本发明所述的一种手动可控的微动疲劳横向加载装置，包括：

支撑单元1，包括加载底座11和端部托板12，所述加载底座11上设有试样加载区，以向压紧试样施压的方向为横向，在加载底座11的横向两端部各安装一块端部托板12；

动力夹紧单元2，共两套，且结构相同，分别对称安装于相应的所述端部托板12上，每套所述动力夹紧单元2包括施力部21和动力传递部22，所述施力部21水平安装于所述端部托板22上，所述施力部21的施力端与所述动力传递部22的动力输入端相连；所述动力传递部22沿加载底座横向水平架装于所述加载底座11的试样加载区，并保持两套所述动力传递部22的伸缩端正对；

以及压力检测单元，包括压力传感器31和两套压力检测装置32，两套所述压力检测装置32分别安装于两套所述动力传递部的伸缩端，并且所述压力检测装置32的信号输出端通过数据线33与所述压力传感器31的信号输入端电连接。

所述加载底座11包括底板111、两块端板112、两根连接螺栓113、锁紧螺母114以及两套夹持器导向座115，所述底板111相对的横向两端部各安装一块竖直方向的端板112，两所述端板112平行正对，并在所述端板112的外端面上各固装一块所述端部托板12，所述端部托板与底板111平行；所述连接螺栓113的两端部均设有外螺纹，所述连接螺栓113的两端部分别穿设于两所述端板112上，并且所述连接螺栓113的端部与所述锁紧螺母114螺纹连接；两套所述夹持器导向座115平行正对，均竖直挂设于两端板112之间的所述连接螺栓113上，并且相邻两所述夹持器导向座115之间留有用于夹紧试样的试样加载区。

所述夹持器导向座115的中心均设有用于安装压力检测装置的检测窗口，两检测窗口同轴心。

所述施力部21包括l型支撑座211、支撑滑动板212、调节螺栓213、第一调节螺母214、第二调节螺母215、挡板216以及把手217，所述l型支撑座211安装于所述端部托板12上，所述调节螺栓213通过支撑滑动板212可滑动地安装于所述l型支撑座211上，并且所述调节螺栓213沿所述加载底座11的横向布置；以靠近加载试样区的方向为内，反之为外；所述调节螺栓213的外端部贯穿所述l型支撑座211后依次螺接第一调节螺母214和第二调节螺母215，并且所述第二调节螺母215上固装把手217；所述调节螺栓213的内端部安装所述挡板216；所述挡板216与所述动力传递部22的动力输入端相连。

所述l型支撑座211的内底面铺设有滑轨218，且所述滑轨218沿所述加载底座11的横向设置，所述支撑滑动板212的底部与所述滑轨218滑动配合。

所述动力传递部22包括推杆221、套筒222以及套轴223，且所述推杆221、套筒222、套轴223均与所述调节螺栓213同轴，均沿所述加载底座11横向排布；所述推杆221的第一端与所述挡板216固定连接，所述推杆221的第二端插入所述套筒222的外端部，并与所述套筒222螺纹连接；所述套轴223的第一端可滑动地插接于所述套筒222的内端部，二者间隙配合，使得套轴223可无阻碍地同轴插入套筒222内，从而调节套轴223与套筒222之间的相对位置；所述套轴223的第二端固装压力检测装置32，通过调节螺栓213驱动套筒222沿加载底座横向移动，从而调整套轴223在套筒222中的插入深度，使得套筒222的内端面可以抵触压力检测装置，以对试样进行横向施压。

所述压力检测装置32包括第一压力板321、压力应变片322和第二压力板323、微动垫324以及微动垫固定器325，所述第一压力板321、压力应变片322和所述第二压力板323依次套装于所述套轴的末端；所述压力应变片322的信号输出端通过数据线33与所述压力传感器31的信号输入端电连接；所述微动垫固定器325嵌装于所述夹持器导向座115的检测窗口处，并且所述微动垫324安装于所述微动垫固定器325面向试样加载区一侧的端面上。第一、二压力板的作用为了让压力应变片受力均匀，并且压力应变片设有电线连接口，通过数据线将压力应变片连接到压力传感器上，可以通过压力传感器实时检测载荷变化。

本发明装置的操作过程是:

a、转动两套动力夹紧单元2上的把手217，使相对设置的两套夹持器导向座115处于合适位置，调整微动垫固定器325，使试样加载区处于装置中心。

b、试样放入试样加载区后，同时转动两套动力夹紧单元2上的把手217，对试样施加横向载荷，并且施加载荷量可以实时显示在压力传感器31上，当达到试验要求载荷时，停止摇动把手217，此时由于螺栓和螺母自锁作用，可防止发生载荷卸载现象。

本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也包括本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。