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申请/专利权人：华东交通大学;四川理工学院

摘要：本发明涉及材料摩擦磨损实验技术领域，具体地说是一种微动磨损线接触自协调实验装置。该微动磨损线接触自协调实验装置包括自协调弹簧薄片夹持机构、法向力加载机构、上试样夹具、下试样往复微动平台和微动切向力传感器，所述自协调弹簧薄片夹持机构的右侧设有所述上试样夹具和所述下试样往复微动平台，所述下试样往复微动平台设于所述上试样夹具的下方，所述法向力加载机构设于所述上试样夹具的上方，所述微动切向力传感器设于所述自协调弹簧薄片夹持机构和上试样夹具之间，所述自协调弹簧薄片夹持机构包括支撑柱、第一M型夹头、第二M型夹头和两片自协调弹簧薄片，所述自协调弹簧薄片设于所述第一M型夹头和第二M型夹头之间。

主权项：1.一种微动磨损线接触自协调实验装置，其特征在于：包括自协调弹簧薄片夹持机构、法向力加载机构、上试样夹具10和下试样往复微动平台；自协调弹簧薄片夹持机构中，两片平行放置的自协调弹簧薄片5两头分别由第一M型夹头3和第二M型夹头4的一端通过螺纹紧固连接，第一M型夹头3的另一端连接微动切向力传感器1，当圆柱形上试样12与平面下试样13非线性接触时自协调弹簧薄片5会产生扭矩，自协调弹簧薄片5带动第一M型夹头3和微动切向力传感器1转动一定角度，从而始终保证圆柱形上试样12与平面下试样13实时线接触；第二M型夹头4的另一端通过紧配合的导柱9和导套10与导套夹具7连接，支撑柱2的上部设有导套夹具安装孔8，所述导套夹具7通过固定螺栓6固定在所述支撑柱2之上，紧配合的导柱9和导套10旋转活动连接，确保实验时法向力传递不受影响；导套夹具通过支撑柱2和固定板20固定；圆柱形上试样12置于上试样夹具11内；上试样夹具11一侧与微动切向力传感器1另一端紧固连接；上试样夹具11上端开设有圆弧槽15；平面下试样13固定在往复微动平台14上与圆柱形上试样12接触，并由往复微动平台14带动往复运动，以实现与圆柱形上试样12的微动磨损；微型轴承17内圈固定在加载头16下端，上试样夹具11上的圆弧槽15内放置圆柱体18，圆柱体18与微型轴承17外圈成十字交叉点接触，避免法向力对上下试样线接触自协调的干扰；保证圆柱形上试样12与平面下试样13实时线接触，从而确保微动磨损实验的真实性；上试样夹具11下端有四个紧固螺栓6，用于固定较小直径的圆柱形上试样12；微动切向力传感器1为一种将物理信号转变为可测量的电信号输出的S式拉压力传感器，可以准确测出微动切向力；自协调弹簧薄片5由力学性能良好的弹簧钢制成，包括65Mn或60Si2Mn，其厚度和长度由平面下试样13与圆柱形上试样12接触时的法向力大小和线接触长度而定；所述微动切向力传感器1的一侧通过固定螺栓6固定在第一M型夹头3的内部，所述微动切向力传感器1的另一侧紧固连接在所述上试样夹具11的侧面之上；所述法向力加载机构包括加载头16、微型轴承17和圆柱体18，所述微型轴承17连接在所述圆柱体18之上，所述微型轴承17与所述加载头16之间通过固定销19连接；所述支撑柱2的下方设有固定板20，所述固定板20上设有两条安装槽21和三个固定孔，所述支撑柱2的下方设有插柱，所述插柱插入所述安装槽21内，所述固定孔内部设有所述固定螺栓6。

全文数据：—种微动磨损线接触自协调实验装置技术领域[0001]本发明涉及材料摩擦磨损实验技术领域，具体地说是一种微动磨损线接触自协调实验装置。背景技术[0002]微动Fitting是一种相对运动幅度极小通常为微米量级）的摩擦磨损方式，广泛存在于核电、航空航天、轨道交通等领域承受机械振动、疲劳载荷电磁振动或热循环等交变载荷作用的近似“紧固”配合部件中，其隐蔽性强、危害性大，常被称为工业中的“癌症”。[0003]迄今，研制的微动磨损实验装置均以点接触磨损方式居多，如发明专利ZL201210043322.5公开了一种切向微动摩擦磨损试验装置，该装置能有效模拟球平面点接触方式下的切向微动磨损。为便于微动磨损机理研宄，大多数学者也采用实验重复性较好的球平面接触方式。然而，线接触和面接触试验因对实验装置精度要求极高、实验重复性差，导致相关试验装置和研究相对较少。毋庸置疑，接触方式的不同必然导致接触面积大小、接触应力分布等参数的差异，因此对微动磨损特性会产生显著影响。当前，迫切需要开发出在线接触和面接触条件下能有效提高实验重复性的微动试验装置。本发明实验装置结构简单、便于操作、拆卸方便，确保竖直方向上加载不受影响的同时，始终保证圆柱形上试样与平面下试样实时线接触，从而确保微动磨损实验的真实性。发明内容[0004]本发明提供一种结构简单、便于操作、拆卸方便的微动线接触自协调实验装置。[0005]本发明是通过下述技术方案实现的：[0006]一种微动磨损线接触自协调实验装置，包括自协调弹簧薄片夹持机构、法向力加载机构、上试样夹具、下试样往复微动平台和微动切向力传感器，所述自协调弹簧薄片夹持机构的右侧设有所述上试样夹具和所述下试样往复微动平台，所述下试样往复微动平台设于所述上试样夹具的下方，所述法向力加载机构设于所述上试样夹具的上方，所述微动切向力传感器设于所述自协调弹簧薄片夹持机构和上试样夹具之间，所述自协调弹簧薄片夹持机构包括支撑柱、第一M型夹头、第二M型夹头和两片自协调弹簧薄片，所述自协调弹簧薄片设于所述第一M型夹头和第二M型夹头之间，并通过固定螺栓固定，所述支撑柱与所述第二M型夹头之间设有导套夹具，所述支撑柱的上部设有导套夹具安装孔，所述导套夹具通过所述固定螺栓固定在所述支撑柱之上，所述第二M型夹头通过导柱和导套旋转套接在所述导套夹具之上，所述上试样夹具的下部设有圆柱形上试样，所述圆柱形试样的下方设有平面下试样，所述平面下试样的下方设有往复微动平台。[0007]所述微动切向力传感器的一侧通过所述固定螺栓固定在所述第一M型夹头的内部，所述微动切向力传感器的另一侧紧固连接在所述上试样夹具的侧面之上。[0008]所述上试样夹具的上表面上设有圆弧槽，所述法向力加载机构包括加载头、微型轴承和圆柱体，所述圆柱体设于所述圆弧槽内部，所述微型轴承连接在所述圆柱体之上，所述微型轴承与所述加载头之间通过固定销连接。[0009]所述支撑柱的下方设有固定板，所述固定板上设有两条安装槽和三个固定孔，所述支撑柱的下方设有插柱，所述插柱插入所述安装槽内，所述固定孔内部设有所述固定螺栓。[0010]本发明所带来的有益效果是：[0011]在于该装置可实现微动磨损线接触的自协调功能，即当圆柱形上试样与平面下试样未能达到线接触状态时，弹簧薄片因上试样夹具受到法向力后产生偏心扭矩作用发生扭转协调实现圆柱形上试样与平面下试样的线接触。本发明实验装置结构简单、便于操作、拆卸方便，确保竖直方向上加载不受影响的同时，始终保证圆柱形上试样与平面下试样实时线接触，从而确保微动磨损实验的真实性。附图说明[0012]以下结合附图对本发明作进一步详细说明。[0013]图1为本发明所述微动磨损线接触自协调实验装置的结构示意图。[0014]图2为本发明所述导柱和导套的结构示意图。[0015]图3为本发明所述微型轴承和圆柱体的结构示意图。[0016]图中部件名称对应的标号如下：[0017]1、微动切向力传感器;2、支撑柱;3、第一M型夹头;4、第二M型夹头;5、自协调弹簧薄片;6、紧固螺栓;7、导套夹具;8、导套夹具安装孔;9、导柱；10、导套；11、上试样夹具；12、圆柱形上试样；13、平面下试样；14、往复微动平台；15、圆弧槽；16、加载头；17、微型轴承；18、圆柱体;19、固定销;20、固定板;21、安装槽。具体实施方式[0018]下面结合附图及实施例对本发明作进一步的详述：[0019]作为本发明所述微动磨损线接触自协调实验装置的实施例，如图1、图2和图3所示，包括：自协调弹簧薄片夹持机构、法向力加载机构、上试样夹具10和下试样往复微动平台。自协调弹簧薄片夹持机构，两片平行放置的自协调弹簧薄片5和两头分别由第一M型夹头3和第二M型夹头4的一端通过螺纹紧固连接，第一M型夹头3的另一端连接微动切向力传感器1，当圆柱形上试样12与平面下试样13非线性接触时必然会产生扭矩，这时自协调弹簧薄片5会带动第一M型夹头3和微动切向力传感器1转动一定角度，从而始终保证圆柱形上试样12与平面下试样13实时线接触。第二M型夹头4的另一端通过紧配合的导柱9和导套10与导套夹具7连接，所述支撑柱2的上部设有导套夹具安装孔8,所述导套夹具7通过所述固定螺栓6固定在所述支撑柱2之上，紧配合的导柱9和导套10可以旋转活动连接，确保实验时法向力传递不受影响;导套夹具通过支撑柱2和固定板20固定。圆柱形上试样12置于上试样夹具11内；上试样夹具11一侧与微动切向力传感器1另一端紧固连接;上试样夹具11上端开设有圆弧槽I5。平面下试样13固定在往复微动平台14上与圆柱形上试样12接触，并由往复微动平台14带动往复运动，以实现与圆柱形上试样12的微动磨损。微型轴承17内圈固定在加载头16下端，上试样夹具11上的圆弧槽15内放置圆柱体18,圆柱体18与微型轴承17外圈成十字交叉点接触，从而避免了法向力对上下试样线接触自协调的千扰。始终保证圆柱形上试样12与平面下试样13实时线接触，从而确保微动磨损实验的真实性。[0020]本实施例中，上试样夹具11下端有四个紧固螺栓6,用于固定较小直径的圆柱形上试样12。[0021]本实施例中，微动切向力传感器1为一种将物理信号转变为可测量的电信号输出的S式拉压力传感器，可以准确测出微动切向力。[0022]本实施例中，自协调弹簧薄片5可由力学性能良好的弹簧钢如65Mn或60Si2Mn等）制成，其厚度和长度可由平面下试样与圆柱形上试样接触时的法向力大小和线接触长度而定。[0023]本实施例中，所述微动切向力传感器1的一侧通过所述固定螺栓6固定在所述第一M型夹头3的内部，所述微动切向力传感器1的另一侧紧固连接在所述上试样夹具11的侧面之上。[0024]本实施例中，所述上试样夹具11的上表面上设有圆弧槽15,所述法向力加载机构包括加载头16、微型轴承I7和圆柱体I8,所述圆柱体18设于所述圆弧槽15内部，所述微型轴承17连接在所述圆柱体I8之上，所述微型轴承17与所述加载头16之间通过固定销19连接。[0025]本实施例中，所述支撑柱2的下方设有固定板20，所述固定板20上设有两条安装槽21和三个固定孔，所述支撑柱2的下方设有插柱，所述插柱插入所述安装槽21内，所述固定孔内部设有所述固定螺栓6。[0026]本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也包涵本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。

权利要求：1.一种微动磨损线接触自协调实验装置，其特征在于包括自协调弹簧薄片夹持机构、法向力加载机构、上试样夹具、下试样往复微动平台和微动切向力传感器，所述自协调弹簧薄片夹持机构的右侧设有所述上试样夹具和所述下试样往复微动平台，所述下试样往复微动平台设于所述上试样夹具的下方，所述法向力加载机构设于所述上试样夹具的上方，所述微动切向力传感器设于所述自协调弹簧薄片夹持机构和上试样夹具之间，所述自协调弹簧薄片夹持机构包括支撑柱、第一M型夹头、第二M型夹头和两片自协调弹簧薄片，所述自协调弹簧薄片设于所述第一M型夹头和第二M型夹头之间，并通过固定螺栓固定，所述支撑柱与所述第二M型夹头之间设有导套夹具，所述支撑柱的上部设有导套夹具安装孔，所述导套夹具通过所述固定螺栓固定在所述支撑柱之上，所述第二M型夹头通过导柱和导套旋转套接在所述导套夹具之上，所述上试样夹具的下部设有圆柱形上试样，所述圆柱形试样的下方设有平面下试样，所述平面下试样的下方设有往复微动平台。2.如权利要求1所述的微动磨损线接触自协调实验装置，其特征在于所述微动切向力传感器的一侧通过所述固定螺栓固定在所述第一M型夹头的内部，所述微动切向力传感器的另一侧紧固连接在所述上试样夹具的侧面之上。3.如权利要求2所述的微动磨损线接触自协调实验装置，其特征在于所述上试样夹具的上表面上设有圆弧槽，所述法向力加载机构包括加载头、微型轴承和圆柱体，所述圆柱体设于所述圆弧槽内部，所述微型轴承连接在所述圆柱体之上，所述微型轴承与所述加载头之间通过固定销连接。4.如权利要求1所述的微动磨损线接触自协调实验装置，其特征在于所述支撑柱的下方设有固定板，所述固定板上设有两条安装槽和三个固定孔，所述支撑柱的下方设有插柱，所述插柱插入所述安装槽内，所述固定孔内部设有所述固定螺栓。

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