润滑科技信息平台

专利摘要

一种试验环境可控的多向微动疲劳试验机及其试验方法，试验机包括由电磁激振作动器、测力传感器一、夹持球形上试件的上夹具等组成的垂向微动机构和由夹持平面下试件的下夹具、测力传感器二、压电陶瓷作动器和纵向横向二维移动平台等组成的横向微动机构，并通过下气氛罩和上气氛罩将垂向微动机构及横向微动机构罩住形成气氛控制空间，且在下夹具周沿设置高出平面试件的液体介质槽。该种实验机能使紧配合的摩擦副在人工控制的特定气氛和/或液体环境中进行多向微动，从而更真实准确的测试出特定环境条件下，材料的多向微动摩擦磨损性能，为机械与生物工程的相关设计、使用与维护提供更准确、更可靠的依据，以提高装备与器械的性能与寿命。 ......

基本信息

专利类型:
发明专利
申请/专利号:
CN201210062350.1
申请日期:
2012-03-12
专利申请人:
西南交通大学
分类号:
G01N3/56 ; G01N3/08 ; G01N3/04
发明/设计人:
朱旻昊，蔡振兵，莫继良，彭金方，任平弟，周琰，周仲荣，石心余
权利要求: 1.一种试验环境可控的多向微动疲劳试验机，包括多向微动疲劳试验台，多向微动疲劳试验台的机座(15)的顶板(15A)上安装有可垂向移动的电磁激振作动器(3)，电磁激振作动器(3)通过测力传感器一(4)与夹持球形上试件(6)的上夹具(5)相连；上夹具(5)的下方为夹持平面下试件(7)的下夹具(9)，下夹具(9)的侧面通过测力传感器二(10)与压电陶瓷作动器(11)相连，压电陶瓷作动器(11)与纵向横向二维移动平台(12)的侧板(12A)相连；纵向横向二维移动平台(12)的底部与机座(15)的底板(15B)相连；电磁激振作动器(3)、压电陶瓷作动器(11)，测力传感器一、二(4、10)均与数据采集控制系统电连接；其特征在于，所述的试验台上还设置有气氛环境控制装置和液体介质控制装置，其中：气氛环境控制装置的组成是：所述的机座(15)的底板(15B)上固定有将压电陶瓷作动器(11)、纵向横向二维移动平台(12)及下夹具(9)围住的下气氛罩(40)，下气氛罩(40)的上部开口、侧壁设有通气孔(41)；上气氛罩(43)盖在下气氛罩(40)上，上气氛罩(43)的顶部套合在电磁激振作动器(3)上，上气氛罩(43)的侧壁也开有通气口(44)；液体介质控制装置的组成是：所述的下夹具(9)的周沿设有高出平面下试件(7)的液体介质槽(30)，液体介质槽(30)的侧壁中上部上连有穿出下气氛罩(40)或上气氛罩(43)的进液管(31)，液体介质槽(30)的侧壁底部设有穿出下气氛罩(40)的出液管(32)；所述的液体介质槽(30)的顶部盖有液体介质盖(36)，液体介质盖(36)的顶部套合在上夹具(5)或电磁激振作动器(3)上；液体介质盖(36)的内壁上设有扬尘风扇(37)。2.根据权利要求1所述的一种试验环境可控的多向微动疲劳试验机，其特征在于：所述的下气氛罩(40)或上气氛罩(43)还开有水汽进口(33)，并在下气氛罩(40)或上气氛罩(43)内壁上设有湿度计。3.根据权利要求1所述的一种试验环境可控的多向微动疲劳试验机，其特征在于：所述的液体介质槽(30)的底部设有加热元件(34)、侧壁设有温度传感器(35)。4.一种使用权利要求2所述的多向微动疲劳试验机进行试验环境可控的多向微动疲劳试验的方法，其作法是：a、试件安装：取下上气氛罩(43)，将球形上试件(6)夹持在上夹具(5)上，然后将平面下试件(7)夹持在下夹具(9)上，并通过电磁激振作动器(3)的垂向移动及纵向横向二维移动平台(12)的纵向、横向移动分别调整好球形上试件(6)和平面下试件(7)的初始位置；盖回上气氛罩(43)，使上夹具(5)与下夹具(9)及其平面下试件(7)、球形上试件(6)、电磁激振作动器(3)、压电陶瓷作动器(11)及纵向横向二维移动平台(12)被上、下气氛罩(40、43)组成的气氛控制空间罩住；b、试验环境的控制：通过下气氛罩(40)或上气氛罩(43)的通气孔向被罩住的气氛控制空间内通入所需的气体，而未用的通气孔则作为排气孔，向外排出气体；当气氛控制空间内的通入气体的浓度达到要求后，再堵上通气孔，随即进行以下c步的多向微动疲劳试验；或者，当气氛控制空间内的通入气体的浓度稳定并达到要求后，一直通气，同时进行以下c步的多向微动疲劳试验；c、多向微动疲劳试验：在测力传感器一(4)的反馈作用下，数据采集控制系统控制向上试件(6)施加设定的垂向载荷P；然后数据采集控制系统同时控制电磁激振作动器(3)和压电陶瓷作动器(11)的作动，使上夹具(5)及其夹持的上试件(6)以设定的振幅和往复次数垂向往复移动，下夹具(9)及其夹持的下试件(7)以设定的振幅和往复次数水平往复移动，实现上、下试件(6、7)间的多向微动摩擦；在上、下试件(6、7)发生多向微动摩擦的同时，通过与下夹具(9)相连的测力传感器二(10)测出摩擦力，并送至数据采集控制系统进行分析。5.根据权利要求4所述的试验环境可控的多向微动疲劳试验的方法，其特征在于，所述的b步的试验环境的控制中，还进行湿度的环境控制操作，即：通过水汽进口(33)向气氛控制空间内通入水汽，使气氛控制空间内气氛达到设定的湿度。6.根据权利要求4所述的试验环境可控的多向微动疲劳试验的方法，其特征在于，所述的b步的试验环境的控制中，还进行液体介质的环境控制操作，即：堵住出液管(32)、并通过进液管(31)向液体介质槽(30)充入所需的液体介质，使液体介质的液面淹没球形上试件(6)和平面下试件(7)的接触面。7.一种使用权利要求3所述的多向微动疲劳试验机进行试验环境可控的多向微动疲劳试验的方法，其作法是：a、试件安装：取下上气氛罩(43)，将球形上试件(6)夹持在上夹具(5)上，然后将平面下试件(7)夹持在下夹具(9)上，并通过电磁激振作动器(3)的垂向移动及纵向横向二维移动平台(12)的纵向、横向移动分别调整好球形上试件(6)和平面下试件(7)的初始位置；b、试验环境的控制：堵住出液管(32)、并通过进液管(31)向液体介质槽(30)充入所需的液体介质，使液体介质的液面淹没球形上试件(6)和平面下试件(7)的接触面；c、多向微动疲劳试验：在测力传感器一(4)的反馈作用下，数据采集控制系统控制向上试件(6)施加设定的垂向载荷P；然后数据采集控制系统同时控制电磁激振作动器(3)和压电陶瓷作动器(11)的作动，使上夹具(5)及其夹持的上试件(6)以设定的振幅和往复次数垂向往复移动，下夹具(9)及其夹持的下试件(7)以设定的振幅和往复次数水平往复移动，实现上、下试件间的多向微动摩擦；在上、下试件(6、7)发生多向微动摩擦的同时，通过与下夹具(9)相连的测力传感器二(10)测出摩擦力，并送至数据采集控制系统进行分析。8.根据权利要求7所述的试验环境可控的多向微动疲劳试验的方法，其特征在于，所述的b步的试验环境的控制中，还进行液体介质的温度控制操作，即：启动液体介质槽(30)底部的加热元件(34)，当温度传感器(35)测出的温度稳定为预设的温度值后，再进行c步的操作。9.一种使用权利要求1所述的多向微动疲劳试验机进行试验环境可控的多向微动疲劳试验的方法，其作法是：a、试件安装：取下上气氛罩(43)和液体介质盖(36)，将球形上试件(6)夹持在上夹具(5)上，然后将平面下试件(7)夹持在下夹具(9)上，并通过电磁激振作动器(3)的垂向移动及纵向横向二维移动平台(12)的纵向、横向移动分别调整好球形上试件(6)和平面下试件(7)的初始位置；b、试验环境的控制：将液体介质盖(36)盖回液体介质槽(30)上，并通过进液管(31)向液体介质槽(30)喷入设定量的沙粒，并开启液体介质槽盖(36)上的扬尘风扇(37)，使沙粒在液体介质槽(30)内飞扬；c、多向微动疲劳试验：在测力传感器一(4)的反馈作用下，数据采集控制系统控制向上试件(6)施加设定的垂向载荷P；然后数据采集控制系统同时控制电磁激振作动器(3)和压电陶瓷作动器(11)的作动，使上夹具(5)及其夹持的上试件(6)以设定的振幅和往复次数垂向往复移动，下夹具(9)及其夹持的下试件(7)以设定的振幅和往复次数水平往复移动，实现上、下试件间的多向微动摩擦；在上、下试件(6、7)发生多向微动摩擦的同时，通过与下夹具(9)相连的测力传感器二(10)测出摩擦力，并送至数据采集控制系统进行分析。