[发明专利]一种面-面接触扭动微动摩擦磨损试验系统及其控制方法

说明书

本发明公开了一种面‑面接触扭动微动摩擦磨损试验系统及其控制方法，其中试验系统包括加载装置、定位夹持装置、摩擦副、驱动装置、数据采集装置与计算机测控系统，加载装置通过加载钢球为摩擦副施加正压力，保持摩擦副运行过程中面接触的载荷平稳。数据采集装置的扭矩传感器、驱动电机信号以及角位移信号与计算机数据采集控制系统相连接，记录和控制微动摩擦副的角位移幅值大小，并实时输出微动摩擦扭矩的变化情况。按照本发明实现的试验系统及其控制方法，具有操作方便、载荷平稳、角位移幅值精度较高，能更好的反应实际工况扭动微动摩擦磨损特性等特点，能够进行不同载荷、频率以及角位移幅值下的扭动微动磨损研究。

技术领域

本发明属于扭动微动摩擦磨损试验技术领域，更具体地，涉及一种面-面接触扭动微动摩擦磨损试验系统及其控制方法。

背景技术

微动即在机械振动、疲劳载荷、电磁振动或热循环等交变载荷作用下，接触表面间发生的振幅极小的相对运动(位移幅值一般为微米量级)，这些接触表面通常名义上是静止的，故微动发生在“紧固”配合的机械部件中，造成配合面的磨损以及裂纹的萌生和扩展等，在如飞机、车辆、海洋平台等承受复杂应力的工况下都时有发生，对其使用寿命产生了严重的影响。因此，针对其具体工况下的接触情况，研究其微动磨损规律，对减小微动磨损，提高构件的使用寿命具有至关重要的理论意义和现实意义。

微动磨损按其接触形式可分为点/面接触、线/面接触和面/面接触三种接触形式，目前的扭动微动磨损研究中通常以简化的球/平面模型进行试验研究，但在实际的工况下，大多的摩擦副是以面面接触的形式进行的。相对应的，现有的微动摩擦磨损领域中，由于没有统一标准的扭动微动磨损试验平台，各研究者大多选择针对着各自的研究对象，设计不同形式的微动摩擦磨损试验机，但针对于面接触形式下的扭动微动磨损试验机的研制仍比较欠缺。如中国专利(专利公开号为CN103196766A)公开了一种钢丝微动摩擦磨损试验机，可以对上试样钢丝和下试样钢丝进行摩擦磨损实验，且可以无级地调节微动台的滑动行程与微动台表面的压力载荷，但并不适宜于其他接触形式的微动磨损试验；另外一件中国专利(专利公开号为CN103063530A)公开了一种微动摩擦磨损试验机，可以应用计算机数据处理装置根据正压力信号自动控制加载装置的运作，根据微动摩擦信号自动评价试样A、试样B的相应正应力信号、位移信号下的磨损性能，且试样A可呈圆柱状、球状、或者块状设置，但其装置中仅简单的进行试样A的替换，并没有针对不同的接触形式，根据其不同的接触特点做出相应的调整，且其运动形式不能满足扭动微动的需要；另外有中国专利(专利公告号为CN201555762U)公开了一种滑动摩擦实验自适应夹头，可以使摩擦副表面之间充分接触，但是没有涉及具体的试验机结构，且其运动形式为滑动形式。

发明内容

本发明针对更符合实际工况的面接触具体形式，提出了一种基于面接触形式下的扭动微动摩擦磨损试验装置，其具有操作方便、载荷平稳、角位移幅值精度较高，能更好的反应实际工况扭动微动摩擦磨损特性等特点，能够进行各种不同载荷、频率以及角位移幅值下的扭动微动磨损研究，可作为扭动微动磨损研究的可靠试验仪器。

为实现上述目的，本发明提供了一种面-面接触扭动微动摩擦磨损试验系统，其特征在于，该系统包括加载装置、定位夹持装置、摩擦副、驱动装置、数据采集装置与计算机测控装置，

所述夹持装置，包括上试样夹具和下试样夹具，分别用于固定上下摩擦副试样；

所述加载装置包括加载支架、支撑平台；所述加载支架至少由纵向的两个侧板和横向的端盖组成第一空间，与所述支撑平台固定；所述加载支架的第一空间内设置有导向块，所述导向块上固定有加载横梁，所述加载横梁与连接件连接，所述连接件固定所述夹持装置中的上试样夹具，所述上试样夹具通过所述连接件与所述扭矩传感器相接，加载钢球设置于所述上试样夹具与所述连接件之间，所述上试样夹具与所述加载钢球的接触面上设有与其配合的球面凹槽，所述加载装置通过加载钢球为摩擦副施加正压力；扭矩传感器上端通过连接固定在端盖上，下端出轴与连接件方形空间隙配合；