對(duì)稱式線接觸微動(dòng)疲勞試驗(yàn)微動(dòng)載荷加載裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明屬于材料疲勞性能試驗(yàn)及材料摩擦磨損領(lǐng)域，具體的說(shuō)屬于一種對(duì)各種形狀的微動(dòng)疲勞試驗(yàn)試樣施加橫向微動(dòng)載荷及產(chǎn)生微動(dòng)摩擦磨損時(shí)提供恒定且穩(wěn)定可靠的線性載荷的加載裝置。
技術(shù)背景
[0002]微動(dòng)疲勞，這是指構(gòu)件在循環(huán)載荷作用下，由于表面某一部位與其它接觸表面間產(chǎn)生小振幅相對(duì)滑動(dòng)(即微動(dòng))而導(dǎo)致構(gòu)件微動(dòng)疲勞損傷。零件在接觸損傷區(qū)內(nèi)萌生裂紋，裂紋在交變應(yīng)力作用下擴(kuò)展而導(dǎo)致的疲勞強(qiáng)度下降或早期斷裂。微動(dòng)疲勞現(xiàn)象在各種機(jī)械構(gòu)件中廣泛存在，而且對(duì)疲勞壽命影響很大。通常使材料疲勞極限降低20?50%，有時(shí)甚至降低得更顯著。在航空、航天、交通、核能等諸多工業(yè)部門中，均存在微動(dòng)疲勞損傷問(wèn)題，尤其是在航空核電工業(yè)中更為突出和普遍。
[0003]1927年Tomlinson提出了一種微動(dòng)，在其研究報(bào)告中首次出現(xiàn)“Fretting” 一詞。1949年Mindl in首次將接觸力學(xué)引入微動(dòng)領(lǐng)域，為微動(dòng)力學(xué)分析奠定了基礎(chǔ);接著1953年和1954年分別由Feng和Uhigh，提出了化學(xué)機(jī)械理論和磨損速率變化理論，為微動(dòng)疲勞研究的發(fā)展推進(jìn)了一大步。1969年Nisll1ka等人提出了一種微動(dòng)疲勞模型，預(yù)測(cè)了試件的微動(dòng)疲勞壽命；1972年Waterhouse發(fā)表了首部有關(guān)微動(dòng)的專著任代1:1:;[叫(]01'1'08；[011》。1990年，Godet提出了微動(dòng)磨損的三體理論。而在1992年，Zhou和Vincent提出的二類微動(dòng)圖理論，從而揭示了微動(dòng)運(yùn)行機(jī)制和材料損傷規(guī)律，對(duì)微動(dòng)疲勞的發(fā)展做出了重要貢獻(xiàn)。進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，研究重點(diǎn)轉(zhuǎn)入到對(duì)于具體材料及結(jié)構(gòu)的微動(dòng)疲勞分析、研究。
[0004]目前，微動(dòng)疲勞實(shí)驗(yàn)微動(dòng)模型有很多種形式，根據(jù)接觸方式的不同可分為點(diǎn)、線和面的接觸;根據(jù)受載荷不同可分為拉壓微動(dòng)疲勞、彎曲微動(dòng)疲勞和扭轉(zhuǎn)微動(dòng)疲勞。國(guó)內(nèi)外研究微動(dòng)疲勞的實(shí)驗(yàn)裝置按照微動(dòng)墊的結(jié)構(gòu)不同主要可分為橋式微動(dòng)墊和圓柱式微動(dòng)墊等。最早用于微動(dòng)疲勞試驗(yàn)的接觸幾何主要是橋式微動(dòng)而產(chǎn)生平面-平面接觸，其最大優(yōu)點(diǎn)是可以使用標(biāo)準(zhǔn)的疲勞試件，不管試件是處于彎曲還是循環(huán)軸向力作用下。然而該裝置有一些不利因素，如橋足的接觸狀況很難確定，每個(gè)橋足的滑移狀況也是不同等。20世紀(jì)六七十年代，Nish1ka和Hirakawa采用了另一種完全不同的接觸幾何，圓柱形微動(dòng)塊與平板試樣接觸，此結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是接觸應(yīng)力能通過(guò)典型的接觸分析來(lái)分析描述。但是該裝置在使用過(guò)程中也存在一些問(wèn)題，如微動(dòng)系統(tǒng)剛性不好，微動(dòng)墊相對(duì)滑動(dòng)太大，導(dǎo)致其軸向位移大，橫向載荷在疲勞過(guò)程中會(huì)發(fā)生變化即載荷不穩(wěn)定。在微動(dòng)疲勞過(guò)程中，往往由于微動(dòng)裝置的穩(wěn)定性及可靠性較差，導(dǎo)致試驗(yàn)結(jié)果很不理想，試驗(yàn)結(jié)果不能真實(shí)反映實(shí)際微動(dòng)疲勞的性能。所以，在材料微動(dòng)疲勞試驗(yàn)時(shí)，必須設(shè)計(jì)一種對(duì)試樣施加橫向載荷穩(wěn)定可靠的試驗(yàn)裝置，從而使得試樣受到軸向載荷而發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)時(shí)，橫向載荷將不發(fā)生改變。并且在整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程中微動(dòng)結(jié)構(gòu)、固定支座等結(jié)構(gòu)也能穩(wěn)定可靠的工作。因此，設(shè)計(jì)出一套剛性好，系統(tǒng)穩(wěn)定的同時(shí)具有載荷對(duì)稱分布保持先接觸功能的微動(dòng)疲勞橫向微動(dòng)加載裝置具有重要的意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了克服已有微動(dòng)疲勞試驗(yàn)橫向加載裝置的不能一致的調(diào)節(jié)滑動(dòng)，穩(wěn)定性較差、可靠性的不足，本發(fā)明提供了一種穩(wěn)定性很好、剛度較好、可靠性強(qiáng)的對(duì)稱式線接觸微動(dòng)疲勞試驗(yàn)微動(dòng)載荷加載裝置。
[0006]本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:
[0007]一種對(duì)稱式線接觸微動(dòng)疲勞試驗(yàn)微動(dòng)載荷加載裝置，包括固定底座，所述固定底座上安裝立柱，所述加載裝置還包括靜定梁、螺旋加載機(jī)構(gòu)、載荷傳感器和加載工位板，兩根靜定梁平行設(shè)置且均位于立柱上，所述加載工位板的兩端分別可滑動(dòng)地與一根靜定梁連接，所述兩個(gè)加載工位板之間為試驗(yàn)工位，在所述加載工位板遠(yuǎn)離試驗(yàn)工位側(cè)的同軸線上安裝所述載荷傳感器，所述載荷傳感器與所述螺旋加載機(jī)構(gòu)的動(dòng)作端配合。
[0008]進(jìn)一步，所述螺旋加載機(jī)構(gòu)包括螺旋加載器和連接板，所述連接板的兩端分別可滑動(dòng)地與一根靜定梁連接，所述螺旋加載器固定在所述連接板上，所述螺旋加載器的伸縮桿為所述螺旋加載機(jī)構(gòu)的動(dòng)作端。
[0009]再進(jìn)一步，所述加載工位板與所述靜定梁之間的連接處設(shè)有定位件。
[0010]更進(jìn)一步，所述加載工位板與所述靜定梁之間的連接處、所述連接板與所述靜定梁之間的連接處均設(shè)有定位件。
[0011 ]所述加載工位板靠近試驗(yàn)工位側(cè)安裝微動(dòng)墊。
[0012]所述靜定梁的兩端安裝滑塊，所述滑塊可滑動(dòng)地安裝在橫向?qū)к壣?，所述橫向?qū)к壙缮舷禄瑒?dòng)地安裝在立柱上，所述立柱可縱向滑動(dòng)地安裝在底座上。
[0013]本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思為:具有提供自協(xié)調(diào)式微動(dòng)載荷的橫向加載裝置，是固定底座、三軸運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、帶滑塊的靜定梁結(jié)構(gòu)、微動(dòng)墊固定裝置、微動(dòng)加載機(jī)構(gòu)共同作用來(lái)對(duì)微動(dòng)試樣提供橫向載荷的。首先將其中一個(gè)帶有一對(duì)橫向加載裝置的固定底座通過(guò)螺栓固定在試驗(yàn)機(jī)上，然后再將另一對(duì)橫向加載裝置安裝在靜定梁上，最后將另一半底座通過(guò)螺栓固定在試驗(yàn)機(jī)上與先前固定好的底座做成完整的實(shí)驗(yàn)裝置。
[0014]布置三軸運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu):通過(guò)滑塊可調(diào)節(jié)兩個(gè)靜定梁在X軸上的位置，也是通過(guò)滑塊調(diào)整兩個(gè)微動(dòng)墊的距離，該距離為所設(shè)計(jì)的微動(dòng)疲勞試樣的外尺寸，通過(guò)鎖緊螺釘將螺旋加載器的連接板固定在靜定梁上，可調(diào)節(jié)底座上的梁來(lái)調(diào)整Z軸的位置，將微動(dòng)墊通過(guò)螺栓安裝與懸臂梁的正中間，試樣通過(guò)試驗(yàn)機(jī)上下夾頭夾持并且通過(guò)所述一對(duì)微動(dòng)墊，將微動(dòng)加載系統(tǒng)固定在靜定梁上，從而可以施加穩(wěn)定、可靠的橫向載荷，施加的載荷數(shù)值可以通過(guò)載荷傳感器所配套的顯示表來(lái)顯示。此時(shí)，整個(gè)微動(dòng)