本申請涉及測試設(shè)備，特別涉及一種高頻高精度微動(dòng)摩擦磨損測試裝置。

背景技術(shù)：

1、材料的微動(dòng)摩擦磨損現(xiàn)象普遍存在于機(jī)械設(shè)備中，尤其是在航空航天裝備中，關(guān)鍵運(yùn)動(dòng)部件的摩擦磨損性能會(huì)嚴(yán)重影響設(shè)備的使用性能，如航空發(fā)動(dòng)機(jī)中的渦輪葉片和渦輪盤之間由于是榫卯連接，在發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，循環(huán)往復(fù)的重力和離心力會(huì)導(dǎo)致渦輪葉片底端和渦輪盤之間發(fā)生循環(huán)載荷下的微動(dòng)摩擦磨損，對發(fā)動(dòng)機(jī)壽命和使用狀態(tài)會(huì)造成很大的影響，對于航空航天飛行器的使用會(huì)帶來一定的安全隱患。

2、大多數(shù)情況下無法直接對相關(guān)部件進(jìn)行微動(dòng)摩擦磨損狀態(tài)的測量，通常采用微動(dòng)摩擦磨損測試裝置進(jìn)行相關(guān)材料微動(dòng)摩擦磨損性能的測試。

3、然而，相關(guān)技術(shù)中，現(xiàn)有的測試裝置只能在固定試樣機(jī)構(gòu)上進(jìn)行預(yù)加載，無法精準(zhǔn)地在接觸位置施加預(yù)緊力，難免會(huì)由于移動(dòng)試樣受力位置不在固定試樣中心而產(chǎn)生力矩等干擾因素，降低了材料耐磨性能實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性，同時(shí)實(shí)驗(yàn)裝置也很難達(dá)到高頻下準(zhǔn)確測量材料微動(dòng)摩擦磨損的相關(guān)參數(shù)屬性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本申請實(shí)施例提供了一種高頻高精度微動(dòng)摩擦磨損測試裝置,可以解決現(xiàn)有技術(shù)中無法準(zhǔn)確測量材料的耐磨性能的技術(shù)問題，所述技術(shù)方案如下：

2、一種高頻高精度微動(dòng)摩擦磨損測試裝置，包括：工作臺(tái)；固定連接于所述工作臺(tái)上的往復(fù)運(yùn)動(dòng)加載組件，所述往復(fù)運(yùn)動(dòng)加載組件具有輸出部，所述輸出部連接有沿第一水平方向延伸的試樣桿，所述試樣桿的自由端具有豎向的第一通孔，所述第一通孔用于安裝移動(dòng)試樣；固定板，所述固定板與所述工作臺(tái)連接，所述固定板通過測力組件連接有固定試樣支架，所述固定試樣支架位于所述第一通孔的下方，所述固定試樣支架的頂端用于安裝固定試樣；垂向力加載組件，固定連接于所述工作臺(tái)的上表面，用于向所述移動(dòng)試樣施加豎向加載力；以及，固定連接于所述工作臺(tái)的位移測量記錄組件，所述位移測量組件用于記錄所述移動(dòng)試樣和固定試樣之間沿所述第一水平方向的相對位移。

3、可選的，固定試樣支架為人字形，所述固定試樣支架具有兩個(gè)互相垂直的支腿，兩個(gè)所述支腿沿所述第一水平方向前后布置，每個(gè)所述支腿與豎直方向的夾角為45度；所述測力組件包括傳感器支架和固定連接在所述傳感器支架上的動(dòng)態(tài)力傳感器；其中，每個(gè)所述支腿的下端與一個(gè)所述動(dòng)態(tài)力傳感器的受力部接觸，所述傳感器支架與所述固定板固定連接。

4、可選的，所述固定試樣支架為柱形；所述測力組件包括傳感器支架和固定連接在所述傳感器支架上的動(dòng)態(tài)力傳感器；沿所述第一水平方向，所述固定試樣支架的前方、后方和下方分別與所述動(dòng)態(tài)力傳感器的受力部接觸，所述動(dòng)態(tài)力傳感器通過力傳感器支架與所述固定板連接。

5、可選的，往復(fù)運(yùn)動(dòng)加載組件包括：支撐架，所述支撐架包括立柱，設(shè)置在所述立柱頂端沿所述第一水平方向延伸的上橫梁以及設(shè)置在所述立柱底端沿所述第一水平方向延伸的下橫梁，且所述上橫梁與所述下橫梁長度相等；壓電促動(dòng)器，水平安裝于所述立柱上，具有沿第一水平方向延伸的作用端；彈性片，所述彈性片的兩端分別與所述上橫梁的端部和下橫梁的端部連接；其中，所述壓電促動(dòng)器的作用端抵頂在所述彈性片靠近所述立柱的一側(cè)，所述彈性片遠(yuǎn)離所述立柱的一側(cè)連接所述試樣桿。

6、可選的，還包括水平調(diào)節(jié)座，所述水平調(diào)節(jié)座包括從下至上依次設(shè)置的底板、橫向調(diào)節(jié)滑移臺(tái)和縱向調(diào)節(jié)滑移臺(tái)；其中，所述底板與所述工作臺(tái)固定連接，所述固定板與所述縱向調(diào)節(jié)滑移臺(tái)的固定連接。

7、可選的，垂向力加載組件包括：與所述試樣桿垂直設(shè)置的加載桿，所述加載桿的中部具有向下突出的抵頂桿，所述抵頂桿的下端為圓錐頭，所述移動(dòng)試樣的頂部具有與所述圓錐頭匹配的圓錐形凹坑；兩個(gè)第一導(dǎo)向輪，兩個(gè)第一導(dǎo)向輪固定連接在所述固定板上，且分別位于所述加載桿兩個(gè)端部下方；第二導(dǎo)向輪，固定連接在所述工作臺(tái)的邊緣；第三導(dǎo)向輪，固定連接在所述第二導(dǎo)向輪和兩個(gè)所述第一導(dǎo)向輪之間的所述工作臺(tái)上；以及，一根第一牽引繩和兩根第二牽引繩，所述第一牽引繩的一端連接砝碼，另一端依次從第一導(dǎo)向輪上方、第三導(dǎo)向輪下方繞過后與兩根第二牽引繩的一端連接，兩根第二牽引繩的另一端分別繞過從第一導(dǎo)向輪的下方繞過后與所述加載桿的端部連接。

8、可選的，位移測量記錄組件包括：設(shè)置在所述固定試樣支架的頂端的反射鏡，所述反射鏡位于所述固定試樣沿所述第一水平方向的前方，所述反射鏡的反射面為豎直面；以及，位于所述固定試樣支架一側(cè)的激光測振儀；其中，所述反射鏡、所述激光測振儀和所述移動(dòng)試樣處于同一水平面內(nèi)，且所述反射面與所述第一水平方向的夾角均為45度，所述反射面與所述激光測振儀的夾角為45度。

9、可選的，所述第一通孔為矩形孔，所述移動(dòng)試樣包括上部的長方體段和下部的半圓柱段，且所述半圓柱段的中心軸與所述第一水平方向垂直。

10、可選的，在豎直方向上，所述試樣桿的中間部位的厚度小于兩端的厚度。

11、可選的，所述試樣桿的端部具有球形的抵頂頭，所述彈性片朝向所述試樣桿的一側(cè)具有與所述抵頂頭匹配的球形凹坑。

12、本申請實(shí)施例提供的技術(shù)方案帶來的有益效果至少包括：

13、一種高頻高精度微動(dòng)摩擦磨損測試裝置，包括：工作臺(tái)、往復(fù)運(yùn)動(dòng)加載組件、固定板、垂向力加載組件和位移測量記錄組件。試樣桿將移動(dòng)試樣固定，移動(dòng)試樣的下端與固定試樣的上表面接觸，并通過垂向力加載組件向移動(dòng)試樣施加朝向固定試樣的豎向加載力。往復(fù)運(yùn)動(dòng)加載組件向試樣桿輸出沿第一水平方向的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，使移動(dòng)試樣與固定試樣之間發(fā)生相互摩擦運(yùn)動(dòng)。測力組件可以獲取移動(dòng)試樣和固定試樣之間的摩擦力，位移測量記錄組件可以獲取移動(dòng)試樣和固定試樣在沿第一水平方向上的相對位移，垂向力加載組件施加的豎向加載力可以測量，采用本申請高頻高精度微動(dòng)摩擦磨損測試裝置，可以實(shí)現(xiàn)多種耐磨擦性能實(shí)驗(yàn)并提高耐磨性實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性，例如：不同豎向加載力下材料的耐磨擦性能實(shí)驗(yàn)、材質(zhì)相同的移動(dòng)試樣和固定試樣的耐磨擦性能實(shí)驗(yàn)，不同材質(zhì)的移動(dòng)試樣和固定試樣的耐磨擦性能實(shí)驗(yàn)。

技術(shù)特征：

1.一種高頻高精度微動(dòng)摩擦磨損測試裝置，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高頻高精度微動(dòng)摩擦磨損測試裝置，其特征在于，固定試樣支架(5)為人字形，所述固定試樣支架(5)具有兩個(gè)互相垂直的支腿(501)，兩個(gè)所述支腿(501)沿所述第一水平方向前后布置，每個(gè)所述支腿(501)與豎直方向的夾角為45度；

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高頻高精度微動(dòng)摩擦磨損測試裝置，其特征在于，所述固定試樣支架(5)為柱形；

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高頻高精度微動(dòng)摩擦磨損測試裝置，其特征在于，往復(fù)運(yùn)動(dòng)加載組件(2)包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高頻高精度微動(dòng)摩擦磨損測試裝置，其特征在于，還包括水平調(diào)節(jié)座，所述水平調(diào)節(jié)座包括從下至上依次設(shè)置的底板(901)、橫向調(diào)節(jié)滑移臺(tái)(902)和縱向調(diào)節(jié)滑移臺(tái)(903)；其中，所述底板(901)與所述工作臺(tái)(1)固定連接，所述固定板(10)與所述縱向調(diào)節(jié)滑移臺(tái)(903)的固定連接。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高頻高精度微動(dòng)摩擦磨損測試裝置，其特征在于，垂向力加載組件(6)包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高頻高精度微動(dòng)摩擦磨損測試裝置，其特征在于，位移測量記錄組件(7)包括：

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高頻高精度微動(dòng)摩擦磨損測試裝置，其特征在于，所述第一通孔(301)為矩形孔，所述移動(dòng)試樣(8)包括上部的長方體段(801)和下部的半圓柱段(802)，且所述半圓柱段(802)的中心軸與所述第一水平方向垂直。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高頻高精度微動(dòng)摩擦磨損測試裝置，其特征在于，在豎直方向上，所述試樣桿(3)的中間部位的厚度小于兩端的厚度。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高頻高精度微動(dòng)摩擦磨損測試裝置，其特征在于，所述試樣桿(3)的端部具有球形的抵頂頭，所述彈性片(203)朝向所述試樣桿(3)的一側(cè)具有與所述抵頂頭匹配的球形凹坑(2031)。

技術(shù)總結(jié)
本申請公開了一種高頻高精度微動(dòng)摩擦磨損測試裝置，包括：工作臺(tái)、往復(fù)運(yùn)動(dòng)加載組件、固定板、測力組件、垂向力加載組件和位移測量記錄組件。往復(fù)運(yùn)動(dòng)加載組件向試樣桿輸出沿第一水平方向的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，使移動(dòng)試樣與固定試樣之間發(fā)生相互摩擦運(yùn)動(dòng)。測力組件可以獲取移動(dòng)試樣和固定試樣之間的摩擦力，位移測量記錄組件可以獲取移動(dòng)試樣和固定試樣在沿第一水平方向上的相對位移。采用本申請高頻高精度微動(dòng)摩擦磨損測試裝置，可以實(shí)現(xiàn)多種耐磨擦性能實(shí)驗(yàn)并提高耐磨性實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性，例如：不同豎向加載力下材料的耐磨擦性能實(shí)驗(yàn)、材質(zhì)相同的移動(dòng)試樣和固定試樣的耐磨擦性能實(shí)驗(yàn)，不同材質(zhì)的移動(dòng)試樣和固定試樣的耐磨擦性能實(shí)驗(yàn)。

技術(shù)研發(fā)人員：李東武,雷昊陽,張宇浩,徐超
受保護(hù)的技術(shù)使用者：西北工業(yè)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6