[发明专利]压电驱动式低温原位高频往复微动摩擦磨损试验平台

权利要求书

1.一种压电驱动式低温原位高频往复微动摩擦磨损试验平台，其特征在于：包括试验压力加载单元、高频往复驱动单元、低温精密夹持单元以及数据采集单元，所述试验压力加载单元是：精密伺服电机（23）驱动扭矩经由一级蜗杆（24）、一级蜗轮（27）和二级蜗杆（22）、二级蜗轮（19）增扭减速后，带动精密丝杠（30）将旋转运动变为移动平台（16）的整体移动，使移动平台（16）向着平面试件方向接近，完成对平面试件的压力加载；其中，精密丝杠（30）通过精密滚珠丝杠轴承座（18）刚性支撑，通过调节精密伺服电机（23）的脉冲数控制加载速度，并通过压力传感器（14）的反馈实现压力的精准控制；精密伺服电机（23）通过电机支撑座（26）与试验支撑台（1）刚性固定；

所述的低温精密夹持单元是：上球形试件与上球形试件夹具（12）刚性连接，下平面试件通过凹槽放进平面试件下夹具（8）中，两个平面试件上夹具（9）通过螺钉固定在平面试件下夹具（8）上，平面试件下夹具（8）通过夹具支撑座（11）固定在高频往复支撑平台（7）上并进行刚性连接；夹具支撑座（11）内部设置有冷却流道，液氮通过液氮通道（29）实现充入和回流，创造试件低温环境；

所述的高频往复驱动单元是：低温压电陶瓷（3）安装在柔性铰链（2）的凹槽中，拉力传感器（4）一端与柔性铰链（2）的输出端螺纹连接，另一端与平面试件夹具支撑座（11）连接，低温压电陶瓷（3）在信号驱动电压的驱动下输出高频交变微小位移，驱动柔性铰链（2）带动拉力传感器（4）牵引低温精密夹持单元在试验支撑平台（1）上做往复微小位移，实现上下试件微动摩擦；低温精密夹持单元在两对左滑块（6）和两对右滑块（10）的带动下在前导轨（5）和后导轨（28）上移动。

2.根据权利要求1所述的压电驱动式低温原位高频往复微动摩擦磨损试验平台，其特征在于：所述的数据采集单元是：拉力传感器（4）测量高频移动的驱动力并进行反馈调节，控制压电陶瓷驱动器输出准确信号，实现精准控制；压力传感器（4）输出数据并实现压力的精准控制、双比色红外测温仪实时监测试件的温度、光学显微镜，拉曼光谱仪进行摩擦试件微观表面的实时原位观测。

3.根据权利要求1所述的压电驱动式低温原位高频往复微动摩擦磨损试验平台，其特征在于：所述的精密丝杠（30）与螺母座（31）相配合，螺母座（31）与移动平台（16）刚性连接，将旋转运动转化为直线运动，实现压力加载。

4.根据权利要求1所述的压电驱动式低温原位高频往复微动摩擦磨损试验平台，其特征在于：所述的压力传感器（14）一端与带法兰盘固定座（15）螺纹连接，另一端与连接件（13）刚性连接，上球形试件夹具（12）固定在连接件（13）上。

5.根据权利要求1所述的压电驱动式低温原位高频往复微动摩擦磨损试验平台，其特征在于：所述的一级蜗轮（27）、二级蜗杆（22）通过一根公共轴（25）和轴承（21）固定在轴固定座（20）上，轴固定座（20）与移动平台（16）刚性连接。

6.根据权利要求1所述的压电驱动式低温原位高频往复微动摩擦磨损试验平台，其特征在于：通过拉力传感器（4）和压力传感器（14）采集到的信号，自行拟合载荷加载过程中的压力和摩擦力关系，同时配合采集到的温度参数呈现曲线。