[发明专利]微动磨损模拟试验系统

说明书

技术领域

 本发明属于摩擦磨损模拟试验技术领域，具体涉及一种微动磨损模拟试验系统。

背景技术

某型号发动机采用了悬挂式曲轴结构设计，机体横隔板与主轴承盖用螺栓联接，考核试验过程中出现了机体横隔板整体开裂事故，经失效分析，开裂的是由于机体横隔板表面有裂纹萌生并扩展所致，裂纹源靠近联接螺栓部位，而导致裂纹萌生的原因是轴承盖与横隔板之间发生了微动磨损。同样的事故发生在某发动机考核实验中出现了平衡重碎裂飞脱事故，其根源是平衡重与曲轴颈通过螺栓联接并在工作过程中发生了微动磨损现象，形成微裂纹并扩展导致平衡重开裂飞脱。

针对联接、紧固结构发生的微动磨损，很难通过软件仿真展开研究，复杂的接触问题、表面界面问题等等，只能通过模拟试验方法才能有效解决。开发微动磨损模拟试验系统，可为开展零部件微动磨损技术研究提供条件保障。

发明内容

本发明所要解决的技术问题就是要提供一种微动磨损模拟试验系统，该系统用于研究螺纹联接、花键联接和过盈配合等紧固联接结构在切向交变载荷作用下，发生微小往复位移，产生复合型式磨损，最终导致接触面快速氧化并萌生微小裂纹的程度。并据此作为评价不同材料抗微动磨损的能力。

本发明的技术方案：微动磨损模拟试验系统，它包括切向运动驱动系统，上试样，下试样，压力传感器，法向加载系统，声发射微裂纹监测系统，位移

传感器和信号采集处理控制系统，上试样在下试样上面，上试样左面与切向运动驱动系统连接，上试样上面与压力传感器连接，压力传感器与法向加载系统连接；上试样右面与位移传感器连接，其中位移传感器位移可控制在0~100μm，实现往复位移控制；压力传感器与位移传感器连接后与信号采集处理控制系统连接；下试样底部与声发射微裂纹监测系统连接，实现微裂纹萌生、扩展的在线监测。

    微动磨损模拟试验系统的技术指标如下：

①可控的微动幅值范围和频率范围： 1～100μm（1～20 Hz）；

②可施加的外载荷大小、波形及频率范围：0～40kN（0～20Hz），包括矩形波、三角波、正弦波等；

③可施加的接触压力范围：0～100kN；

④允许的试件尺寸范围：80mm×80mm×80mm；

⑤可控环境的内容和指标：温度：室温～300℃；相对湿度：0～70%；能够提供无氧环境；

⑥性能参数测量精度：±1％。

本发明的有益效果：在准确分析螺纹联接、花键联接和过盈配合等紧固联接结构的受载和运动特征的基础上，通过液压系统模拟摩擦副的法向载荷和切向往复运动，通过加热装置模拟摩擦副的热载荷环境，保证摩擦副模拟试验过程与真实微动磨损过程相似。通过声发射系统实现了接触表面微裂纹萌生过程的实时监测，使实验操作方便，问题简单化，实验结果准确。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

具体实施方式

    一种微动磨损模拟试验系统，它包括切向运动驱动系统，上试样，下试样，压力传感器，法向加载系统，声发射微裂纹监测系统，位移传感器和信号采集处理控制系统，上试样在下试样上面，上试样左面与切向运动驱动系统连接，上试样上面与压力传感器连接，压力传感器与法向加载系统连接；上试样右面与位移传感器连接，其中位移传感器位移可控制在0~100μm，实现往复位移控制；压力传感器与位移传感器连接后与信号采集处理控制系统连接；下试样底部与声发射微裂纹监测系统连接，实现微裂纹萌生、扩展的在线监测。

    微动磨损模拟试验系统的技术指标如下：

①可控的微动幅值范围和频率范围： 1～100μm（1～20 Hz）；

②可施加的外载荷大小、波形及频率范围：0～40kN（0～20Hz），包括矩形波、三角波、正弦波等；

③可施加的接触压力范围：0～100kN；

④允许的试件尺寸范围：80mm×80mm×80mm；

⑤可控环境的内容和指标：温度：室温～300℃；相对湿度：0～70%；能够提供无氧环境；

⑥性能参数测量精度：±1％。

微动试验台能够实现全自动检测，包括性能参数变化曲线的自动绘制、加载压力的调整、微动位移和频率及加载波形的自动控制等，能够保证振幅、激振力、频率都比较适中，能进行循环和随时控制且控制精度高。

试验台主机中，通过加紧机构及信号测试系统的变化，可以分别进行微动磨损试验（控制位移幅值）、预应力下微动磨损试验（控制位移幅值）以及微动