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专利号: 2019109832769
申请人: 西南交通大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种可精确测量位移和摩擦力的自协调微动疲劳装置,其特征在于:包括导轨安装板和滑动固定于导轨安装板上的中箱形梁、右箱形梁和左箱形梁;所述导轨安装板底部依次与可调垫板和底板螺栓连接;所述中箱形梁、右箱形梁和左箱形梁通过滑块与位于导轨安装板上的导轨滑动连接;

所述中箱形梁左侧安装摩擦力测量模块,右侧安装箱梁后盖;所述箱梁后盖与导杆之间通过直线轴承滑动配合,与导杆中部台阶过盈配合的角接触球轴承的外圈与弹簧安装套间隙配合,弹簧安装套内容置的压缩弹簧与静态力传感器接触;

所述右箱形梁右侧通过电机安装座与步进电机相连,步进电机通过螺纹副与导杆连接;左箱形梁左侧安装箱梁后盖,其右侧安装过渡板;所述过渡板与左微动垫安装座通过螺栓连接,微动安装座安装左微动垫;所述左箱形梁和右箱形梁两侧面均通过连接板固定为一个整体,并在连接板上安装视频引伸计;

所述摩擦力测量模块通过右微动垫与试样接触,右微动垫安装在右微动垫安装座上,右微动垫安装座通过竖直导向板与固定在直角板内壁上的竖直滑台连接,竖直导向板上固定中间板,中间板上端面左右对称安装两个动态力传感器,两个动态力传感器分别通过传感器安装座与对称安装在直角板上端内壁上的两个水平滑台相连。

2.根据权利要求1所述的可精确测量位移和摩擦力的自协调微动疲劳装置,其特征在于:还包括调平螺栓,所述调平螺栓中的T型槽螺柱上安装有下螺母、中螺母和上螺母;所述下螺母与疲劳机安装板连接,上螺母和中螺母分布在底板两侧;底板、可调垫板和导轨安装板从下到上依次叠加,通过定位销定位,螺栓固定连接;所述导轨安装板上铣有定位台阶,导轨紧贴定位台阶设置;所述导轨与滑块滑动连接。

3.根据权利要求1所述的可精确测量位移和摩擦力的自协调微动疲劳装置,其特征在于:所述导杆左端攻有外螺纹,中部设有一轴承安装台阶,右段攻有T形螺纹;所述步进电机为贯通式直线丝杠步进电机。

4.根据权利要求1所述的可精确测量位移和摩擦力的自协调微动疲劳装置,其特征在于:所述滑块采用滚柱滑块,竖直滑台和水平滑台均为交叉滚柱单元。

5.根据权利要求1所述的可精确测量位移和摩擦力的自协调微动疲劳装置,其特征在于:所述动态力传感器为石英动态力传感器,静态力传感器为应变式静态力传感器。

6.根据权利要求1所述的可精确测量位移和摩擦力的自协调微动疲劳装置,其特征在于:所述步进电机、视频引伸计、动态力传感器和静态力传感器均与外部电脑连接。

7.根据权利要求1所述的可精确测量位移和摩擦力的自协调微动疲劳装置,其特征在于:所述可调垫板的厚度为40mm或20mm或10mm或5mm。

8.根据权利要求1所述的可精确测量位移和摩擦力的自协调微动疲劳装置,其特征在于:所述左箱形梁、中箱形梁和右箱形梁均采用优质45钢一体铣磨成型,截面为矩形截面。

9.一种根据权利要求1‑8任一所述的可精确测量位移和摩擦力的自协调微动疲劳装置的试验方法,其特征在于,包括:

S1、将试样安装在疲劳机上夹具和下夹具之间,并调整保证试样的对中;

S2、根据试验需求,选择适宜厚度的可调垫板进行组合,并通过调平螺栓进行微调,得到试样材料在不同位置的微动疲劳性能;

S3、控制步进电机开启带动导杆旋转并在直线轴承的导向作用下水平移动,推动中箱形梁向左移动,与试样右侧接触,导杆继续水平移动,通过连接板带动左箱形梁向右移动,左微动垫与试样左侧接触,随后导杆带动角接触球轴承旋转,仅将水平运动传递给压缩弹簧,使试样左右两侧获得相等且恒定的夹紧力;

S4、设置试验所需的循环载荷或位移幅值、频率、波形、循环次数,控制疲劳机上夹具做相应的运动,实现试样与左微动垫和右微动垫之间的微动磨损;

S5、试样与左微动垫和右微动垫磨损的同时,摩擦力带动右微动垫上下运动,右微动垫通过竖直导向板和中间板将摩擦传递给对称分布的两个动态力传感器,两个动态力传感器将测量值发送至外部电脑,数值之和即为试样与右微动垫之间的摩擦力;与此同时,视频引伸计检测试样微动点的动态位移;根据采集的摩擦力和动态位移,外部电脑分析出设定循环载荷、频率和压紧力下的摩擦力和位移曲线,以表征微动磨损中的动力学特征;其次,根据采集试样材料的循环载荷和变形量,获得试样材料的滞回曲线,得到微动磨损与疲劳紧密之间的联系;

S6、试样发生断裂或者达到特定的循环次数后,疲劳机将自动停止运动,试验结束。