一种高频高精度微动摩擦磨损测试装置

本申请涉及测试设备，特别涉及一种高频高精度微动摩擦磨损测试装置。

背景技术：

1、材料的微动摩擦磨损现象普遍存在于机械设备中，尤其是在航空航天装备中，关键运动部件的摩擦磨损性能会严重影响设备的使用性能，如航空发动机中的涡轮叶片和涡轮盘之间由于是榫卯连接，在发动机工作时，循环往复的重力和离心力会导致涡轮叶片底端和涡轮盘之间发生循环载荷下的微动摩擦磨损，对发动机寿命和使用状态会造成很大的影响，对于航空航天飞行器的使用会带来一定的安全隐患。

2、大多数情况下无法直接对相关部件进行微动摩擦磨损状态的测量，通常采用微动摩擦磨损测试装置进行相关材料微动摩擦磨损性能的测试。

3、然而，相关技术中，现有的测试装置只能在固定试样机构上进行预加载，无法精准地在接触位置施加预紧力，难免会由于移动试样受力位置不在固定试样中心而产生力矩等干扰因素，降低了材料耐磨性能实验的准确性，同时实验装置也很难达到高频下准确测量材料微动摩擦磨损的相关参数属性。

技术实现思路

1、本申请实施例提供了一种高频高精度微动摩擦磨损测试装置,可以解决现有技术中无法准确测量材料的耐磨性能的技术问题，所述技术方案如下：

2、一种高频高精度微动摩擦磨损测试装置，包括：工作台；固定连接于所述工作台上的往复运动加载组件，所述往复运动加载组件具有输出部，所述输出部连接有沿第一水平方向延伸的试样杆，所述试样杆的自由端具有竖向的第一通孔，所述第一通孔用于安装移动试样；固定板，所述固定板与所述工作台连接，所述固定板通过测力组件连接有固定试样支架，所述固定试样支架位于所述第一通孔的下方，所述固定试样支架的顶端用于安装固定试样；垂向力加载组件，固定连接于所述工作台的上表面，用于向所述移动试样施加竖向加载力；以及，固定连接于所述工作台的位移测量记录组件，所述位移测量组件用于记录所述移动试样和固定试样之间沿所述第一水平方向的相对位移。

3、可选的，固定试样支架为人字形，所述固定试样支架具有两个互相垂直的支腿，两个所述支腿沿所述第一水平方向前后布置，每个所述支腿与竖直方向的夹角为45度；所述测力组件包括传感器支架和固定连接在所述传感器支架上的动态力传感器；其中，每个所述支腿的下端与一个所述动态力传感器的受力部接触，所述传感器支架与所述固定板固定连接。

4、可选的，所述固定试样支架为柱形；所述测力组件包括传感器支架和固定连接在所述传感器支架上的动态力传感器；沿所述第一水平方向，所述固定试样支架的前方、后方和下方分别与所述动态力传感器的受力部接触，所述动态力传感器通过力传感器支架与所述固定板连接。

5、可选的，往复运动加载组件包括：支撑架，所述支撑架包括立柱，设置在所述立柱顶端沿所述第一水平方向延伸的上横梁以及设置在所述立柱底端沿所述第一水平方向延伸的下横梁，且所述上横梁与所述下横梁长度相等；压电促动器，水平安装于所述立柱上，具有沿第一水平方向延伸的作用端；弹性片，所述弹性片的两端分别与所述上横梁的端部和下横梁的端部连接；其中，所述压电促动器的作用端抵顶在所述弹性片靠近所述立柱的一侧，所述弹性片远离所述立柱的一侧连接所述试样杆。

6、可选的，还包括水平调节座，所述水平调节座包括从下至上依次设置的底板、横向调节滑移台和纵向调节滑移台；其中，所述底板与所述工作台固定连接，所述固定板与所述纵向调节滑移台的固定连接。

7、可选的，垂向力加载组件包括：与所述试样杆垂直设置的加载杆，所述加载杆的中部具有向下突出的抵顶杆，所述抵顶杆的下端为圆锥头，所述移动试样的顶部具有与所述圆锥头匹配的圆锥形凹坑；两个第一导向轮，两个第一导向轮固定连接在所述固定板上，且分别位于所述加载杆两个端部下方；第二导向轮，固定连接在所述工作台的边缘；第三导向轮，固定连接在所述第二导向轮和两个所述第一导向轮之间的所述工作台上；以及，一根第一牵引绳和两根第二牵引绳，所述第一牵引绳的一端连接砝码，另一端依次从第一导向轮上方、第三导向轮下方绕过后与两根第二牵引绳的一端连接，两根第二牵引绳的另一端分别绕过从第一导向轮的下方绕过后与所述加载杆的端部连接。

8、可选的，位移测量记录组件包括：设置在所述固定试样支架的顶端的反射镜，所述反射镜位于所述固定试样沿所述第一水平方向的前方，所述反射镜的反射面为竖直面；以及，位于所述固定试样支架一侧的激光测振仪；其中，所述反射镜、所述激光测振仪和所述移动试样处于同一水平面内，且所述反射面与所述第一水平方向的夹角均为45度，所述反射面与所述激光测振仪的夹角为45度。

9、可选的，所述第一通孔为矩形孔，所述移动试样包括上部的长方体段和下部的半圆柱段，且所述半圆柱段的中心轴与所述第一水平方向垂直。

10、可选的，在竖直方向上，所述试样杆的中间部位的厚度小于两端的厚度。

11、可选的，所述试样杆的端部具有球形的抵顶头，所述弹性片朝向所述试样杆的一侧具有与所述抵顶头匹配的球形凹坑。

12、本申请实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：

13、一种高频高精度微动摩擦磨损测试装置，包括：工作台、往复运动加载组件、固定板、垂向力加载组件和位移测量记录组件。试样杆将移动试样固定，移动试样的下端与固定试样的上表面接触，并通过垂向力加载组件向移动试样施加朝向固定试样的竖向加载力。往复运动加载组件向试样杆输出沿第一水平方向的往复运动，使移动试样与固定试样之间发生相互摩擦运动。测力组件可以获取移动试样和固定试样之间的摩擦力，位移测量记录组件可以获取移动试样和固定试样在沿第一水平方向上的相对位移，垂向力加载组件施加的竖向加载力可以测量，采用本申请高频高精度微动摩擦磨损测试装置，可以实现多种耐磨擦性能实验并提高耐磨性实验的准确性，例如：不同竖向加载力下材料的耐磨擦性能实验、材质相同的移动试样和固定试样的耐磨擦性能实验，不同材质的移动试样和固定试样的耐磨擦性能实验。

技术特征：

1.一种高频高精度微动摩擦磨损测试装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的高频高精度微动摩擦磨损测试装置，其特征在于，固定试样支架(5)为人字形，所述固定试样支架(5)具有两个互相垂直的支腿(501)，两个所述支腿(501)沿所述第一水平方向前后布置，每个所述支腿(501)与竖直方向的夹角为45度；

3.根据权利要求1所述的高频高精度微动摩擦磨损测试装置，其特征在于，所述固定试样支架(5)为柱形；

4.根据权利要求1所述的高频高精度微动摩擦磨损测试装置，其特征在于，往复运动加载组件(2)包括：

5.根据权利要求1所述的高频高精度微动摩擦磨损测试装置，其特征在于，还包括水平调节座，所述水平调节座包括从下至上依次设置的底板(901)、横向调节滑移台(902)和纵向调节滑移台(903)；其中，所述底板(901)与所述工作台(1)固定连接，所述固定板(10)与所述纵向调节滑移台(903)的固定连接。

6.根据权利要求1所述的高频高精度微动摩擦磨损测试装置，其特征在于，垂向力加载组件(6)包括：

7.根据权利要求1所述的高频高精度微动摩擦磨损测试装置，其特征在于，位移测量记录组件(7)包括：

8.根据权利要求1所述的高频高精度微动摩擦磨损测试装置，其特征在于，所述第一通孔(301)为矩形孔，所述移动试样(8)包括上部的长方体段(801)和下部的半圆柱段(802)，且所述半圆柱段(802)的中心轴与所述第一水平方向垂直。

9.根据权利要求1所述的高频高精度微动摩擦磨损测试装置，其特征在于，在竖直方向上，所述试样杆(3)的中间部位的厚度小于两端的厚度。

10.根据权利要求1所述的高频高精度微动摩擦磨损测试装置，其特征在于，所述试样杆(3)的端部具有球形的抵顶头，所述弹性片(203)朝向所述试样杆(3)的一侧具有与所述抵顶头匹配的球形凹坑(2031)。

技术总结本申请公开了一种高频高精度微动摩擦磨损测试装置，包括：工作台、往复运动加载组件、固定板、测力组件、垂向力加载组件和位移测量记录组件。往复运动加载组件向试样杆输出沿第一水平方向的往复运动，使移动试样与固定试样之间发生相互摩擦运动。测力组件可以获取移动试样和固定试样之间的摩擦力，位移测量记录组件可以获取移动试样和固定试样在沿第一水平方向上的相对位移。采用本申请高频高精度微动摩擦磨损测试装置，可以实现多种耐磨擦性能实验并提高耐磨性实验的准确性，例如：不同竖向加载力下材料的耐磨擦性能实验、材质相同的移动试样和固定试样的耐磨擦性能实验，不同材质的移动试样和固定试样的耐磨擦性能实验。技术研发人员：李东武,雷昊阳,张宇浩,徐超受保护的技术使用者：西北工业大学技术研发日：技术公布日：2025/1/6