專利名稱：小載荷沖擊磨損試驗(yàn)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種沖擊磨損試驗(yàn)機(jī)，尤其涉及一種小載荷下的沖擊磨損試驗(yàn)機(jī)。
背景技術(shù)：
沖擊磨損是一個(gè)固體表面與另一個(gè)固體表面反復(fù)動(dòng)態(tài)接觸、撞擊所造成的表面磨損。在各類機(jī)械中許多零構(gòu)件都承受著不同程度的沖擊磨損，如電磁接觸器件、模具凹凸模、刀具剪口、鍛錘等。沖擊載荷會(huì)造成接觸表面的破壞，嚴(yán)重時(shí)將導(dǎo)致零構(gòu)件失效。在各種磨損引起的失效中，沖擊磨損對(duì)材料的影響最大，而目前對(duì)它的了解最少。這一方面是由于沖擊磨損問(wèn)題的復(fù)雜性，另一方面也是由于沖擊磨損試驗(yàn)裝置的缺乏。
現(xiàn)有的沖擊磨損試驗(yàn)機(jī)，以其工作原理可分為自由落體式、杠桿機(jī)構(gòu)式、汽缸驅(qū)動(dòng)活塞沖擊式、氣槍噴射固體粒子流式等。這些試驗(yàn)機(jī)大多是由企業(yè)和研究工作者根據(jù)需要和實(shí)際工況自行設(shè)計(jì)制造，其自動(dòng)化程度低，測(cè)量精度不高，沖擊力較大，通常在幾十到幾千牛頓，不能進(jìn)行小載荷即幾十牛頓以下的沖擊磨損試驗(yàn)。對(duì)于大量的實(shí)際工況中承受更小沖擊載荷的零部件材料，則必須研制小載荷沖擊試驗(yàn)機(jī)來(lái)評(píng)價(jià)材料的力學(xué)性能，才能使試驗(yàn)結(jié)果和實(shí)際工況更好的對(duì)應(yīng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是提供一種小載荷沖擊磨損試驗(yàn)機(jī)，該試驗(yàn)機(jī)適用于小載荷的沖擊磨損試驗(yàn)，自動(dòng)化程度高，工作載荷穩(wěn)定，持久工作能力好、精度高，試驗(yàn)數(shù)據(jù)的重現(xiàn)性好。
本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題，所采用的技術(shù)方案為一種小載荷沖擊磨損試驗(yàn)機(jī)，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是底座的后部固定有立板，頂桿向下的激振器安裝在立板上部前面，激振器頂桿的末端依次連接壓電式阻抗傳感器和上試樣夾持裝置；底座上位于上試樣夾持裝置下方的位置，固定有下試樣夾持裝置。
工作時(shí)，將上、下試樣分別夾持于上、下試樣夾持裝置中，并將激振器與任意波信號(hào)發(fā)生器及放大器相連，阻抗傳感器與電荷放大器及計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)依次相連。啟動(dòng)后，激振器按信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的特定頻率、波形激振，帶動(dòng)激振器頂桿及頂桿末端的上試樣按相應(yīng)頻率上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)。由上試樣夾持裝置和頂桿之間的壓電式阻抗傳感器，檢測(cè)出上試樣接觸到下方的下試樣瞬間產(chǎn)生的沖擊力和沖擊加速度，并經(jīng)電荷放大器放大后送入計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進(jìn)行處理。
該試驗(yàn)機(jī)沖擊力范圍為0.1-50牛頓，自動(dòng)化程度高，工作載荷穩(wěn)定，持久工作能力好、精度高，試驗(yàn)數(shù)據(jù)的重現(xiàn)性好。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是激振器的激振頻率和強(qiáng)度可以精確控制，參數(shù)調(diào)節(jié)靈活。較之現(xiàn)有的自由落體式、杠桿機(jī)構(gòu)、氣缸驅(qū)動(dòng)等試驗(yàn)機(jī)，本發(fā)明的激振器能穩(wěn)定輸出小載荷的沖擊力；試用證明試驗(yàn)載荷在0.1牛頓到1牛頓之間時(shí)，本發(fā)明仍能穩(wěn)定工作；且在0.1-50牛頓的整個(gè)沖擊力范圍內(nèi)，試驗(yàn)機(jī)持久工作能力良好，相同實(shí)驗(yàn)條件下數(shù)據(jù)重復(fù)性高。因而，本發(fā)明適用試驗(yàn)范圍接近一般工程狀態(tài)，可作為研究材料小載荷沖擊磨損性能的基本工具。
壓電式阻抗傳感器可同時(shí)直接精確檢測(cè)出試驗(yàn)的沖擊力、沖擊加速度，并送計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)處理。因此，本發(fā)明自動(dòng)化程度高，精度高。
上述的激振器安裝在立板上的具體結(jié)構(gòu)為立板上部前面安裝有可上下滑動(dòng)的雁尾槽滑板，激振器安裝固定在雁尾槽滑板上；雁尾槽滑板上設(shè)有螺旋升降機(jī)構(gòu)及滑板鎖緊螺桿。
這樣，通過(guò)螺旋升降機(jī)構(gòu)可以調(diào)整雁尾槽滑板在立板上的垂直位置，并通過(guò)鎖緊螺桿固定，從而調(diào)整激振器及其上試樣的垂向位置，以改變上試樣的沖擊行程。由于系統(tǒng)沖擊力由沖擊行程以及激振器的輸入電流決定.在電流不變時(shí)，沖擊力與沖擊行程成反比。因此改變沖擊行程，可獲得試驗(yàn)所需的不同沖擊力，以研究各種沖擊力下試樣的沖擊磨損特性。
上述的上試樣夾持裝置的具體組成為球蓋與阻抗傳感器相連，球蓋的下部有上小下大的錐形孔，球蓋外側(cè)以螺紋方式與球托相連，球托內(nèi)部有上大下小的錐形通孔。
這樣在上試樣夾持裝置中可以方便地夾持球形的上試樣，且球形的上試樣的下部通過(guò)球托下部的上大下小錐形通孔伸出，便于與下試樣沖擊接觸。采用球形的上試樣可以不必考慮與下試樣的相對(duì)位置，這種簡(jiǎn)化的球--平面體系可以模擬很多的加載模式，使本發(fā)明具有較好的通用性。并且有上小下大錐形孔的球蓋與上大下小錐形通孔的球托采用螺紋連接，使得上試樣夾持裝置可夾持一定直徑范圍內(nèi)的球試樣；更換不同規(guī)格的上試樣夾持裝置，可使上試樣球的在另一規(guī)格的直徑范圍內(nèi)變化。這樣，本發(fā)明可根據(jù)試驗(yàn)的需要選用不同直徑、不同材料的球試樣，以研究在不同材料配對(duì)、不同接觸應(yīng)力下的磨損情況。
上述的下試樣夾持裝置的具體組成為萬(wàn)向平口鉗固定在底座上，長(zhǎng)方形的介質(zhì)槽夾持在平口鉗的鉗口上；介質(zhì)槽內(nèi)底部固定有夾具，夾具的夾緊槽的槽壁上設(shè)有鎖緊螺母。
上述的萬(wàn)向平口鉗固定在底座上的方式為底座開(kāi)有橫向的T形槽，固定螺栓的螺帽端置于T形槽內(nèi)，另一端穿過(guò)萬(wàn)向平口鉗的固定螺孔與固定螺母連接。
通過(guò)調(diào)整萬(wàn)向平口鉗與水平面的角度及沿中心垂線旋轉(zhuǎn)的方向，可以調(diào)整上試樣與下試樣之間的沖擊傾斜角度和傾斜方向；調(diào)整介質(zhì)槽在平口鉗鉗口的夾緊位置及調(diào)整平口鉗在T形槽中的固定位置，則可精確調(diào)整下試樣的水平位置。在介質(zhì)槽中盛上試驗(yàn)液體，即用于研究試樣在液體環(huán)境介質(zhì)中的沖擊磨損，反之則研究試樣在干態(tài)環(huán)境中的沖擊磨損。
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本發(fā)明實(shí)施例的正視結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是本發(fā)明實(shí)施例的上試樣夾持裝置放大圖。
圖4是本發(fā)明實(shí)施例的介質(zhì)槽剖視放大圖。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例圖1、2示出，本發(fā)明的一種具體實(shí)施方式
為一種小載荷沖擊磨損試驗(yàn)機(jī)，其特征在于底座1的后部固定有立板2，頂桿向下的激振器3安裝在立板2上部前面，激振器3頂桿的末端依次連接壓電式阻抗傳感器4和上試樣夾持裝置5；底座1上位于上試樣夾持裝置5下方的位置，固定有下試樣夾持裝置6。
激振器3安裝在立板2上的具體結(jié)構(gòu)為立板2上部前面安裝有可上下滑動(dòng)的雁尾槽滑板7，激振器3安裝固定在雁尾槽滑板7上；雁尾槽滑板7上設(shè)有螺旋升降機(jī)構(gòu)17及滑板鎖緊螺桿18。
圖1-3示出，上試樣夾持裝置5的具體組成為球蓋5a與阻抗傳感器4相連，球蓋5a下部有上小下大的錐形通孔5c，球蓋5a外側(cè)以螺紋方式與球托5b相連，球托5b內(nèi)部有上大下小的錐形通孔5d。工作時(shí)，將球形的上試樣10夾持在球蓋5a的錐形孔與球托5b的錐形通孔5d之間，且球形的上試樣10的下部伸出球托5b的錐形通孔5d。
圖1、2、4示出，下試樣夾持裝置6的具體組成為萬(wàn)向平口鉗11固定在底座1上，介質(zhì)槽12夾持在平口鉗11的鉗口上；介質(zhì)槽12內(nèi)底部固定有夾具13，夾具13的夾緊槽上設(shè)有鎖緊螺母14。工作時(shí)，將下試樣20置于夾具13的夾緊槽，并將鎖緊螺母14擰緊即可。
圖1、2示出，萬(wàn)向平口鉗11固定在底座1上的方式為底座1開(kāi)有橫向的T形槽15，固定螺栓16的螺帽端置于T形槽15內(nèi)，另一端穿過(guò)萬(wàn)向平口鉗11的固定螺孔與固定螺母19連接。
本發(fā)明的激振器3最好采用高能電動(dòng)式激振器，高能電動(dòng)式激振器是滿足本發(fā)明主要技術(shù)性能參數(shù)最理想的現(xiàn)有機(jī)構(gòu)，這樣本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，實(shí)施容易。如可采用南京航空航天大學(xué)研制的HEV-50型高能電動(dòng)式激振器，其最大允許激振力為5kg，使用頻率范圍0～3KHz。而壓電式阻抗傳感器4可采用各種滿足實(shí)驗(yàn)要求的傳感器，如揚(yáng)州無(wú)線電工廠產(chǎn)生的型號(hào)為CL-YD-331A的傳感器，其測(cè)力范圍0～2000N，自振頻率＞55KHz；加速度0～4000ms-2，頻率響應(yīng)1～4KHz。萬(wàn)向平口鉗6可選用Q41系列機(jī)用萬(wàn)向平口鉗。
權(quán)利要求
1.一種小載荷沖擊磨損試驗(yàn)機(jī)，其特征在于底座(1)的后部固定有立板(2)，頂桿向下的激振器(3)安裝在立板(2)上部前面，激振器(3)頂桿的末端依次連接壓電式阻抗傳感器(4)和上試樣夾持裝置(5)；底座(1)上位于上試樣夾持裝置(5)下方的位置，固定有下試樣夾持裝置(6)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種小載荷沖擊磨損試驗(yàn)機(jī)，其特征在于所述的激振器(3)安裝在立板(2)上的具體結(jié)構(gòu)為立板(2)上部前面安裝有可上下滑動(dòng)的雁尾槽滑板(7)，激振器(3)安裝固定在雁尾槽滑板(7)上；雁尾槽滑板(7)上設(shè)有螺旋升降機(jī)構(gòu)(17)及滑板鎖緊螺桿(18)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種小載荷沖擊磨損試驗(yàn)機(jī)，其特征在于所述的上試樣夾持裝置(5)的具體組成為球蓋(5a)與阻抗傳感器(4)相連，球蓋(5a)的下部有上小下大的錐形通孔5c，球蓋(5a)外側(cè)以螺紋方式與球托(5b)相連，球托(5b)內(nèi)部有上大下小的錐形通孔(5d)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種小載荷沖擊磨損試驗(yàn)機(jī)，其特征在于所述的下試樣夾持裝置(6)的具體組成為萬(wàn)向平口鉗(11)固定在底座(1)上，介質(zhì)槽(12)夾持在平口鉗(11)的鉗口上；長(zhǎng)方形的介質(zhì)槽(12)內(nèi)底部固定有夾具(13)，夾具(13)的夾緊槽上設(shè)有鎖緊螺母(14)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種小載荷沖擊磨損試驗(yàn)機(jī)，其特征在于所述的萬(wàn)向平口鉗(11)固定在底座(1)上的方式為底座(1)開(kāi)有橫向的T形槽(15)，固定螺栓(16)的螺帽端置于T形槽(15)內(nèi)，另一端穿過(guò)萬(wàn)向平口鉗(11)的固定螺孔與固定螺母(19)連接。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種小載荷沖擊磨損試驗(yàn)機(jī)，其底座(1)的后部固定有立板(2)，頂桿向下的激振器(3)安裝在立板(2)上部前面，激振器(3)頂桿的末端依次連接壓電式阻抗傳感器(4)和上試樣夾持裝置(5)；底座(1)上位于上試樣夾持裝置(5)下方的位置，固定有下試樣夾持裝置(6)。該試驗(yàn)機(jī)適用于小載荷的沖擊磨損試驗(yàn)，自動(dòng)化程度高，工作載荷穩(wěn)定，持久工作能力好、精度高，試驗(yàn)數(shù)據(jù)的重現(xiàn)性好。
文檔編號(hào)G01N19/00GK101021461SQ20071004861
公開(kāi)日2007年8月22日 申請(qǐng)日期2007年3月14日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月14日
發(fā)明者周仲榮, 石心余, 王艷, 陳光雄, 錢林茂, 朱旻昊 申請(qǐng)人:西南交通大學(xué)