一种弯扭/弯拉微动疲劳与微动磨损试验系统及试验方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110057700A(43)申请公布日2019.07.26(21)申请号201910371133.2(22)申请日2019.05.06(71)申请人北京工业大学地址100124北京市朝阳区平乐园100号(72)发明人李浩群李佳玮苏鑫林(74)专利代理机构北京思海天达知识产权代理有限公司11203代理人张慧(51)Int.Cl.G01N3/38(2006.01)G01N3/56(2006.01)权利要求书2页说明书4页附图4页(54)发明名称一种弯扭/弯拉微动疲劳与微动磨损试验系统及试验方法(57)摘要本发明公开了一种弯扭/弯拉微动疲劳与微动磨损试验系统及其试验方法，涉及材料强度其摩擦学性能领域。系统包括试件夹持装置，载荷加载装置与计算机控制装置,并提供了一种新的材料强度和摩擦学性能检测方法，通过对称设置的凸轮机构，可以实现弯曲载荷的循环加载，与外部疲劳试验机相连进行弯拉/弯扭微动疲劳试验；也可以将一侧凸轮置换成圆盘，提供恒定法向载荷，另外一侧微动垫与试件形成面接触副，通过凸轮压杆提供微振，从而进行径向/切向微动磨损试验。控制装置可以记录传感器所监测数据并将其传至计算机，并通过驱动电路对电机进行控制，有效地控制载荷加载的情况。CN110057700ACN110057700A权利要求书1/2页1.一种弯扭/弯拉微动疲劳与微动磨损试验系统，该系统包括试件夹持装置、载荷加载装置及计算机控制装置；所述试件夹持装置包括：框架(1)，下夹具(19/20)，下夹具(19/20)通过螺纹连接固定在所述框架底部；所述载荷加载装置包括：轴(2)，齿轮(16)系，轴承座(3)，凸轮(14)，压杆(13)，直线导轨(6)，滑块式压头(8)，压力传感器(9)，微动垫(24)；所述压力传感器(9)安装在滑块式压头(8)内腔，微动垫(24)通过球铰链连接在滑块式压头(8)上，滑块式压头(8)通过移动副与直线导轨(6)连接，直线导轨(6)固接于框架(1)上，压杆(13)中间支点通过铰链与框架连接，压杆(13)两头分别与滑块式压头(8)和凸轮(14)高副接触，步进电机(5)，齿轮系(16)，凸轮(14)和轴(2)组成传动系统，通过轴承座(3)安装于框架(1)底板上；所述计算机控制装置包括：计算机，控制模块，驱动模块，计算机产生驱动指令并将指令传给控制模块，所述控制模块经过处理后将控制指令传给驱动模块，进而驱动所述步进电机(5)的启动停止、转速与转向；所述控制装置同时采集步进电机(5)和压力传感器(9)的信息，经数据处理后发送至计算机。2.根据权利要求1所述的一种弯扭/弯拉微动疲劳与微动磨损试验系统，其特征在于：所述微动垫(24)，滑块式压头(8)，直线导轨(6)，压杆(13)，凸轮(14)，轴(2)，齿轮(16)各有两组，对称布置在试件两侧。3.根据权利要求2所述的一种弯扭/弯拉微动疲劳与微动磨损试验系统，其特征在于：两侧所述凸轮(14)形状完全相同，推程角和回程角相等，为120度，远休止角和近休止角相等，为60度，安装时两轮相位差180度。4.根据权利要求2所述的一种弯扭/弯拉微动疲劳与微动磨损试验系统，其特征在于：所述压杆(13)的支点铰链位置可以通过框架上的滑轨调整。5.根据权利要求2所述的一种弯扭/弯拉微动疲劳与微动磨损试验系统，其特征在于：所述滑块式压头(8)内腔依次装入压力传感器(9)，垫片，弹簧(7)，球形压头(10)，压头挡板(11)；弹簧刚性系数范围为1×103-1×106N/m。6.根据权利要求2所述的一种弯扭/弯拉微动疲劳与微动磨损试验系统，其特征在于：所述微动垫(24)与试件之间的摩擦副可以实现点接触摩擦副，面接触摩擦副和线接触摩擦副。7.一种基于权利要求1所述的一种弯扭/弯拉微动疲劳与微动磨损试验系统的试验方法，包括弯扭/弯拉微动疲劳试验和微动磨损试验，其中：在弯扭/弯拉微动疲劳试验中，试件下端通过下夹具固定不动，试件上端与多轴疲劳试验机相连，提供拉、扭交变疲劳应力；通过滑块式压头将左右两个微动垫压在试件中部合适的位置，形成点接触副、面接触副或线接触副；步进电机的运动由齿轮系分别传递到两侧的凸轮，凸轮推动压杆实现弯曲载荷的循环加载，弯曲载荷的大小可由调整加载装置中压杆支点铰链位置或滑块式压头中弹簧刚性系数来控制，并由压力传感器测量，传送给计算机控制装置；在微动磨损试验中，试件下端通过下夹具固定不动，上端自由；一侧微动垫(v型)与试件形成对称的两个点接触副或线接触副，并将该侧凸轮换成圆盘，实现固定法向载荷加载；另外一侧微动垫与试件形成面接触副，通过凸轮压杆提供微振，从而实现径向/切向微动磨2CN110057700A权利要求书2/2页损试验。8.一如权利要求1-7