一种时变载荷式多孔材料微结构阵列摩擦磨损测试装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种时变载荷式多孔材料微结构阵列摩擦磨损测试装置，属于检测设备领域。包括柔性基体、连接板、销夹具、压电叠堆和电容位移传感器，压电叠堆通过预紧螺栓和柔性基体上直梁型柔性铰链连接，通过压电叠堆驱动直圆形柔性铰链运动，采用对称式布置，水平方向与竖直方向机构一致。优点是结构新颖，使用安装方便，可以在摩擦磨损试验机一定负载的基础上通过对压电信号的改变进而实现销的微米级高频振动，从而实现多孔材料微结构阵列于模拟多负载耦合、时变载荷等复杂工况下的摩擦磨损测试，通过采用销及销夹具，使试样销安装拆卸方便，结构简单，适用性强，适用于目前大多数的摩擦磨损试验机。擦磨损试验机。擦磨损试验机。

A time-varying load type friction and wear testing device for porous material microstructure array

【技术实现步骤摘要】
一种时变载荷式多孔材料微结构阵列摩擦磨损测试装置


[0001]本专利技术属于检测设备领域，尤其涉及一种时变载荷式多孔材料微结构阵列摩擦磨损测试装置。

技术介绍

[0002]多孔材料由于其内部均匀分布大量的联通或封闭孔洞结构，使之较常规连续介质具备相对密度低、渗透性好、能量吸收率高等优势。随着现代工业的发展，金属材料也可像聚合物一般形成孔隙结构。因此金属多孔材料可作为缓冲吸能、吸音降噪材料应用于某些动态轻载或静态无载荷工况。然而金属多孔材料较同体积致密材料的机械性能较差，随着孔隙率的增加，多孔材料屈服强度呈指数降低，这一缺陷将限制其作为降噪材料应用于有较高承载需求的诸多使用场景。
[0003]微结构阵列是指一类以某种结构为单元规则分布的具备特殊功能的表面，自然界中生物的诸多微结构阵列减磨实践可指导现代工业产品的优化实践。如鲨鱼皮表面的细齿微结构具备减少水流阻力和降低摩擦的效果；甲虫头部的凸包阵列微结构具备脱附土壤颗粒和降低磨损的效果。因此可通过微结构阵列修饰强化多孔材料一定厚度的表面层耐磨减阻性能，从而实现多孔材料于复杂工况下对磨平面的减阻降噪优化应用。为实现多孔材料微结构阵的应用前景探索，需以模拟实际工况下的摩擦磨损测试结果为依据。
[0004]现阶段对于多孔材料微结构阵列摩擦磨特性的研究仍以传统试验机测试为主，通常以用途划分为四球摩擦磨损试验机、环
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块摩擦磨损试验机、端面摩擦磨损试验机、立式万能摩擦磨损试验机等。一般传统试验机工作原理为：令样品固定或做回转运动，在一定负载作用下以核定转速与对磨面相互摩擦，通过实时监测样品去除量或主轴输出力矩来评估样品的耐磨性。这种单一恒定负载的常规测试方法无法满足多孔材料微结构阵列于多负载耦合、时变载荷等复杂工况下对磨平面减阻降噪应用的可行性研究。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供一种时变载荷式多孔材料微结构阵列摩擦磨损测试装置，以解决单一恒定负载的常规摩擦磨损试验机无法模拟多孔材料微结构阵列于多负载耦合、时变载荷等复杂工况下的摩擦环境。
[0006]本专利技术采取的技术方案是：电容位移传感器一通过安装板与连接板固定连接，连接板与柔性基体固定连接，压电叠堆一通过预紧螺栓与柔性基体的直梁型柔性铰链一固定连接，该压电叠堆头部嵌入前直梁型柔性铰链一，尾部嵌入直梁型柔性铰链二，直梁型柔性铰链二另一面与销夹具连接，位移测量挡板一与销夹具固定连接，电容位移传感器一探头对准位移测量挡板一；电容位移传感器二通过安装板与柔性基体固定连接，压电叠堆二通过预紧螺栓与柔性基体的直梁型柔性铰链三固定连接，该压电叠堆二头部嵌入前直梁型柔性铰链三，尾部嵌入直梁型柔性铰链四，直梁型柔性铰链四另一面与销夹具连接，位移测量挡板二与位移测量挡板一固定连接，电容位移传感器二探头对准位移测量挡板二，销固定
在销夹具中。
[0007]本专利技术所述柔性基体为一体式结构，直梁型柔性铰链一两端分别通过直圆型柔性铰链一、直圆型柔性铰链二、直圆型柔性铰链三和直圆型柔性铰链四与柔性基体的框架连接，直梁型柔性铰链二两端分别通过直圆型柔性铰链五、直圆型柔性铰链六、直圆型柔性铰链七、直圆型柔性铰链八与柔性基体的框架连接；直梁型柔性铰链三两端分别通过直圆型柔性铰链九、直圆型柔性铰链十、直圆型柔性铰链十一、直圆型柔性铰链十二与柔性基体的框架连接，直梁型柔性铰链四两端分别通过直圆型柔性铰链十三、直圆型柔性铰链十四、直圆型柔性铰链十五、直圆型柔性铰链十六。
[0008]本专利技术所述销夹具包括螺栓、弹簧、小球和本体，弹簧和小球位于本体中，螺栓与本体螺纹连接。
[0009]本专利技术的优点是结构新颖，使用安装方便，可以在摩擦磨损试验机一定负载的基础上通过对压电信号的改变进而实现销的微米级高频振动，从而实现多孔材料微结构阵列于模拟多负载耦合、时变载荷等复杂工况下的摩擦磨损测试，通过采用销及销夹具，使试样销安装拆卸方便，结构简单，适用性强，适用于目前大多数的摩擦磨损试验机。
附图说明
[0010]图1是本专利技术的结构示意图；
[0011]图2是本专利技术销与多孔材料微结构阵列试环的示意图；
[0012]图3是本专利技术摩擦运动原理图；
[0013]图4是图1的后轴测图；
[0014]图5是本专利技术柔性基体去掉框架的结构示意图；
[0015]图6是本专利技术销与销夹的结构具示意图；
[0016]图7是本专利技术安装使用示意图。
具体实施方式
[0017]如图1、4、5所示，电容位移传感器一4通过安装板6与连接板2固定连接，连接板2与柔性基体1固定连接，压电叠堆一11通过预紧螺栓5与柔性基体1的直梁型柔性铰链一3固定连接，该压电叠堆11头部嵌入前直梁型柔性铰链一3，尾部嵌入直梁型柔性铰链二30，直梁型柔性铰链二30另一面与销夹具7连接，位移测量挡板一9与销夹具7固定连接，电容位移传感器一4探头对准位移测量挡板一9；电容位移传感器二15通过安装板与柔性基体1固定连接，压电叠堆二12通过预紧螺栓与柔性基体1的直梁型柔性铰链三32固定连接，该压电叠堆二12头部嵌入前直梁型柔性铰链三32，尾部嵌入直梁型柔性铰链四31，直梁型柔性铰链四31另一面与销夹具7连接，位移测量挡板二10与位移测量挡板一9固定连接，电容位移传感器二15探头对准位移测量挡板二10，销8固定在销夹具7中。
[0018]所述柔性基体1为一体式结构，直梁型柔性铰链一3两端分别通过直圆型柔性铰链一26、直圆型柔性铰链二27、直圆型柔性铰链三28和直圆型柔性铰链四29与柔性基体1的框架连接，直梁型柔性铰链二30两端分别通过直圆型柔性铰链五22、直圆型柔性铰链六23、直圆型柔性铰链七24、直圆型柔性铰链八25与柔性基体1的框架连接，此4对柔性铰链为销的水平方向运动即Y向提供位移；直梁型柔性铰链三32两端分别通过直圆型柔性铰链九13、直
圆型柔性铰链十14、直圆型柔性铰链十一16、直圆型柔性铰链十二17与柔性基体1的框架连接，直梁型柔性铰链四31两端分别通过直圆型柔性铰链十三18、直圆型柔性铰链十四19、直圆型柔性铰链十五20、直圆型柔性铰链十六21，此4对柔性铰链为销的竖直方向运动即Z向运动提供位移。
[0019]如图6所示，所述销夹具7包括螺栓701、弹簧702、小球703和本体704，弹簧702和小球703位于本体704中，螺栓701与本体704螺纹连接，销8顶部侧面开有与小球配合的凹槽。
[0020]如图7，在进行销盘摩擦磨损实验时，采用摩擦磨损试验机33，将本专利技术的柔性基体1整体用螺栓固定在摩擦磨损试验机的Z向导轨上，将多孔材料微结构阵列试环34通过试环夹具部分35与摩擦磨损试验机主轴箱36连接，将销8插入销夹具7中；
[0021]打开摩擦磨损试验机33并设定转速、载荷和其他限制条件，主轴箱36给主轴信号，主轴向Z轴正向进给直至与销8接触，如图2所示；接触后主轴带动多孔材料微结构阵列试环34与销8进行摩擦，同时主轴后端安装可以检测主轴转角的编码器，编码器检测本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种时变载荷式多孔材料微结构阵列摩擦磨损测试装置，其特征在于：电容位移传感器一通过安装板与连接板固定连接，连接板与柔性基体固定连接，压电叠堆一通过预紧螺栓与柔性基体的直梁型柔性铰链一固定连接，该压电叠堆头部嵌入前直梁型柔性铰链一，尾部嵌入直梁型柔性铰链二，直梁型柔性铰链二另一面与销夹具连接，位移测量挡板一与销夹具固定连接，电容位移传感器一探头对准位移测量挡板一；电容位移传感器二通过安装板与柔性基体固定连接，压电叠堆二通过预紧螺栓与柔性基体的直梁型柔性铰链三固定连接，该压电叠堆二头部嵌入前直梁型柔性铰链三，尾部嵌入直梁型柔性铰链四，直梁型柔性铰链四另一面与销夹具连接，位移测量挡板二与位移测量挡板一固定连接，电容位移传感器二探头对准位移测量挡板二，销固定在销夹具中。2.根据权利要求1所述的一种时变载荷式多孔材...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘强，安鹏，赫修智，李松泽，李毓亭，沈阳，高雨菲，周晓勤，李强，祝端毅，
申请(专利权)人：吉林大学重庆研究院，
类型：发明
国别省市：