[发明专利]一种动态测量微动疲劳过程中微动副摩擦系数的试验装置及试验方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种动态测量微动疲劳过程中微动副摩擦系数的试验装置及试验方法，其属于材料及结构件寿命评估试验技术领域。

背景技术：

航空发动机是飞机的心脏，结构复杂，相当大的一部分零部件都存在微动疲劳，其中有些是关键件，如压气机和涡轮盘与叶片的联接，盘和轴的联接等,对于某些高寿命的构件，由于微动疲劳的影响，寿命会下降30％以上，若对此现象估计不足，就可能成为事故产生的根源。微动疲劳属于接触问题，影响微动疲劳寿命的主要因素有：滑移幅值、接触压力、载荷频率、气体环境和湿度、外载大小和类型，摩擦状态等。如若摩擦系数为零，微动表面没有摩擦力的传递，也就没有微动损伤，足以见得摩擦状态对微动疲劳寿命的影响巨大。在微动疲劳寿命预测中，其他主要影响因素受到广大学者的关注与研究，但其摩擦状态都假定其保持不变，然而在整个微动疲劳过程中，其摩擦状态是发生变化的。那么对微动疲劳过程中微动副摩擦系数进行测量能够更精确的预测微动疲劳寿命，具有重要意义。

对微动疲劳过程中微动副摩擦系数进行测量较为困难，主要因为三个方面的技术问题：

(1)微动疲劳为多轴疲劳问题，常用的摩擦系数测量工具如：球盘式摩擦副、往复式摩擦副无法提供微动疲劳工况，只能测量常规接触副之间的摩擦系数。

(2)为了得到微动疲劳过程中微动副摩擦系数的大小及其变化情况，需要全程对其监测，这要求摩擦系数的测量和微动疲劳试验同时进行且全程记录，这一点实现起来具有难度。

(3)为了保证测得的数据的有效性，必须保证在微动疲劳试验进行的同时进行测量且不能影响微动疲劳工况，反过来也不能干扰摩擦力的采集。

在现有技术中，就算是造价昂贵的双轴疲劳机也不能全部满足以上要求，现有的配合单轴疲劳试验机进行微动疲劳试验的加载装置，多采用应力环结构，通过螺栓加载，但螺纹加载方案驱动力小，且在疲劳过程中由于振动容易导致螺纹连接松动，从而导致加载法向力发生变化。为了降低试验成本且达到试验目的，需要针对微动疲劳过程中微动副摩擦系数的测量进行夹持装置的设计。

发明内容：

本发明提供一种动态测量微动疲劳过程中微动副摩擦系数的试验装置及试验方法，其配合普通单轴拉压疲劳试验机，进行双向加载微动疲劳试验，动态测量微动疲劳过程中试验件和微动垫之间的摩擦系数。

本发明采用如下技术方案：一种动态测量微动疲劳过程中微动副摩擦系数的试验装置，包括摩擦系数测量组件、法向加载组件及上端固定组件，其中：

摩擦系数测量组件包括夹具体、M6压紧螺栓、微动垫夹持滑块、固定于微动垫夹持滑块中的微动垫、以及装配于微动垫夹持滑块上表面上的第一压紧盖板和第二压紧盖板，所述夹具体包括位于其上末端的且左右相间隔开的第一悬挂部分和第二悬挂部分、自第一悬挂部分的下末端和第二悬挂部分的下末端分别向下延伸形成的第一工作部分和第二工作部分、位于第一工作部分和第二工作部分下方的支撑底座以及贯穿于支撑底座上下表面的竖直方向延伸且位于第一工作部分和第二工作部分之间的通槽，所述通槽中安装有试验件，所述支撑底座包括台阶部及位于台阶部上表面上的安装部，所述安装部上位于通槽左右两侧分别设有一滑槽，所述微动垫夹持滑块位于滑槽中且能够左右沿水平方向运动；

法向加载组件包括液压缸、与液压缸焊接于一起的法兰、设置于液压缸中的液压缸活塞杆、法兰拉杆以及将法兰拉杆固定于法兰上的M12螺母，所述液压缸活塞杆的末端延伸超出法兰之外且液压缸活塞杆的末端抵靠于微动垫夹持滑块上以提供法向载荷，所述法兰的下表面支撑于台阶部上；

上端固定组件包括音叉、销钉及M14螺母，所述销钉穿设于音叉、上夹具体及试验件后通过所述M14螺母将音叉、上夹具体及试验件安装于一起。

进一步地，所述第一工作部分和第二工作部分对称的前后两侧面上分别粘贴有应变片。

进一步地，在所述支撑底座的前表面上开设有一用以观察穿设于通槽中的试验件是否有裂纹出现的观察窗。

进一步地，所述安装部上位于第一悬挂部分右侧的位置及位于第二悬挂部分左侧的位置分别形成有两个前后方向排列的与M6压紧螺栓相配合的螺纹孔。

进一步地，所述微动垫夹持滑块上开设有用来固定微动垫的卡槽。

进一步地，在所述第一悬挂部分和第二悬挂部分上分别形成有一圆孔。