[实用新型]一种压电陶瓷驱动的切向微动磨损试验装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种压电陶瓷驱动的切向微动磨损试验装置，属于机械工程中微动摩擦学技术领域。

背景技术

压电陶瓷驱动器利用逆压电效应原理，将陶瓷薄片与内电极层叠封装，通过对电极施加电压产生位移，是一种将电能转化为机械能的装置。相对于其它伺服机构，具有体积小，位移分辨率极高，响应速度快，输出力大，换能效率高，不发热，采用相对简单的电压控制方法等特点，特别适用于微小位移的高精度和高响应频率的运动系统。

微动是指两接触物体之间发生的极小振幅（微米量级）的运动，通常发生在一个振动环境下的近似紧密配合的接触表面。在微动的作用下，两接触体表面会发生摩擦磨损，导致紧密的机械构件间发生咬合、松动等不良影响，同时，微动也能加速裂纹的萌生、扩展，使构件发生疲劳断裂而失效。微动现象在许多工业重要部门广泛存在，已成为引起一些关键配合零部件失效的主要原因之一。因此，根据构件的实际工况，模拟研究构件在微动情况下的磨损机理，对提高材料的抗微动磨损性能和机构的优化设计具有极其重要的作用。

试验研究是研究材料的微动磨损性能中非常重要的方法，目前常用的微动磨损试验设备主要可分为电磁式、机械式和电液伺服式，采用这三种位移驱动形式的微动磨损试验机在实际工程应用中都存在一些不良因素，比如说，电磁式存在位移控制稳定性差、激振力小等缺点，机械式存在自动化程度不高、精度差等缺点，电液伺服式存在成本高、体积大等缺点。因此开发一种结构简单、控制稳定性好、精度高、响应频率高的新型微动磨损试验装置具有十分重要的意义。

实用新型内容

本实用新型的目的在于，提供一种压电陶瓷驱动的切向微动磨损试验装置，其具有结构简单，容易操作，控制与测试精度高，试验数据准确可靠等优点，该装置能够进行不同工况与材料的微动磨损试验。

本实用新型实现上述目的的技术方案为：

一种压电陶瓷驱动的切向微动磨损试验装置，包括底座、立柱、压电陶瓷驱动工作台、上夹具、力传感器、加载机构、配重块、双头螺柱、电压控制与数据采集装置；底座上固定有压电陶瓷驱动工作台和立柱，压电陶瓷驱动工作台上安装有下试样，压电陶瓷驱动工作台可以通过计算机控制电压控制与数据采集装置产生一定幅值、频率和波形的往复运动；上夹具上夹持有上试样，上夹具与力传感器相连，力传感器安装在加载机构正下方，加载机构被立柱穿过且可以以立柱为导轨上下自由运动，双头螺柱下头与加载机构连接，双头螺柱上头有固定螺母，配重块通过双头螺柱与螺母固定安装在加载机构正上方。

进一步地，所述力传感器用螺钉安装在所述加载机构正下方。

进一步地，所述力传感器正下方用螺钉安装有所述上夹具。

进一步地，所述加载机构上连接有所述双头螺柱。

进一步地，所述加载机构与所述双头螺柱之间通过螺母固定有所述配重块，所述配重块的重量需要根据试验所采用的法向载荷确定。

进一步地，所述压电陶瓷驱动工作台用螺钉固定在所述底座正上方。

进一步地，所述电压控制与数据采集装置与计算机相连。

相对于现有的技术，本实用新型的有益效果表现在：

1.本实用新型能够真实地模拟不同材料的微动磨损行为，成本低，结构简单，且能通过力传感器准确地测量法向载荷和采集微动磨损过程中的切向摩擦力，从而能够准确分析微动参数对材料表面微动损伤演化的影响。

2.本实用新型能够实现法向载荷、微动幅值、频率和微动位移的产生波形可调，能够真实模拟构件在不同工况下的微动磨损试验。

3.本实用新型采用压电陶瓷驱动工作台，能够保证微动定位准确，精度高，频率稳，能够胜任超长循环次数和超长时间的微动磨损试验。

4.本实用新型上试样与下试样之间的接触形式可以为平面与平面接触、球面与平面接触、球面与球面接触、圆柱面与平面接触或者圆柱面与圆柱面接触。

附图说明

图1为本实用新型实施例的主视结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，一种压电陶瓷驱动的切向微动磨损试验装置，包括底座1、立柱2、压电陶瓷驱动工作台3、上夹具6、力传感器7、加载机构8、配重块9、双头螺柱11、电压控制与数据采集装置12；底座1上固定有压电陶瓷驱动工作台3和立柱2，压电陶瓷驱动工作台3上安装有下试样4，压电陶瓷驱动工作台3可以通过计算机13控制电压控制与数据采集装置12产生一定幅值、频率和波形的往复运动；上夹具6上夹持有上试样5，上夹具6与力传感器7相连，力传感器7安装在加载机构8正下方，加载机构8被立柱2穿过且可以以立柱2为导轨上下自由运动，双头螺柱11下头与加载机构8连接，双头螺柱11上头有固定螺母10，配重块9通过双头螺柱11与螺母10固定安装在加载机构8正上方。