CN111272535B - 一种微动滑动复合摩擦磨损试验***及其操作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种微动滑动复合摩擦磨损试验***，包括支撑装置、压力加载装置、三维力传感器、微动及滑动驱动装置、精密夹持装置、测量装置、摩擦副单元、数据采集卡以及计算机控制***；通过计算机控制***进行协调，从而实时的输出各种不同载荷大小、摩擦力频率和振动位移幅值下摩擦副的磨损性能情况；本发明实现的试验***能很好地模拟人体和工业应用中等许多摩擦副实际运动模式为微动、滑动复合叠加的实际情形，同时该试验***能够对试验载荷、润滑工况、滑动摩擦的滑动速度及速度、微动摩擦的微动幅度及频率进行设定，可以进行纯微动及纯滑动模式下的摩擦磨损试验。

Description

一种微动滑动复合摩擦磨损试验***及其操作方法

技术领域

本发明涉及一种复合式摩擦磨损试验***，具体涉及一种微动滑动复合摩擦磨损试验***。

背景技术

微动摩擦是指接触表面发生的极小幅度微米甚至纳米量级的往复运动，通常发生在由疲劳载荷、机械振动、电磁振动或热循环等引起的近似静止的接触界面之间，其运动具有隐蔽性，但其危害巨大。微动会引起材料接触表面破坏，产生裂纹，甚至导致整个***的失效；滑动摩擦是指两个相互接触的物体具有相对运动或相对运动趋势时,两个相互接触的物体之间总是存在着阻止这种相对运动或相对运动趋势的量，通常其运动幅度至少为毫米量级。

在人体和工业应用中，接触面的磨损形式并非单一，而是多种多样的。对机床上的螺钉而言，其磨损形式主要为微动磨损。对导轨而言，其磨损形式主要为滑动。微动滑动复合摩擦也是非常常见的。例如人肘关节，小幅度运动时发生微动，大幅度运动时发生滑动，引起其磨损形式为微动滑动复合。同时高速列车、火电与核电设备、军用与民用航空装备、现代斜拉桥与悬索桥、传输电缆和海上石油开采设备等也大量存在微动滑动复合摩擦磨损现象。

由于微动会引起材料接触表面破坏、产生裂纹；同时在滑动摩擦较大振幅的放大作用下，裂纹会进一步加大。因此微动滑动复合摩擦磨损形式比单一摩擦形式造成的危害是更加巨大的，如果加强对微动滑动复合摩擦磨损机理的研究，开展对高温、低温、真空和腐蚀介质等特殊工况下微动滑动复合摩擦磨损研究并且采取适当的措施,就可以大大减轻微动滑动复合摩擦带来的严重后果。因此开展实施微动滑动复合摩擦磨损试验的研究对于正确地评价各种摩擦形式对材料摩擦磨损性能的影响有重要的指导作用。摩擦磨损试验机可以较为真实地模拟实际工况环境,对于探索和验证实际工程机械当中的摩擦磨损机理及其影响因素,从而采取适当的措施来减缓摩擦磨损现象具有重大意义。

发明内容：

本发明填补了现有关于微动滑动复合摩擦磨损研究领域的空白,提供了一种微动滑动复合摩擦磨损试验***，其具有操作方便、原理可靠、结构紧凑、载荷平稳、微动和滑动幅值精度高的特点、能更好的反应实际工况微动滑动复合摩擦磨损特性等特点，该试验***能够对试验载荷、润滑工况、滑动摩擦的滑动幅度及速度、微动摩擦的微动幅度及频率进行设定，能很好地模拟人体和工业应用中等许多摩擦副的实际运动情形，解决了现有摩擦磨损试验***无法很好开展相关模拟研究的难题。

为实现上述目的，本发明公开了一种微动滑动复合摩擦磨损试验***，其特征在于，该***包括支撑装置、压力加载装置、三维力传感器、微动及滑动驱动装置、精密夹持装置、测量装置、摩擦副单元、数据采集卡以及计算机控制***；

支撑装置包括下支撑部件和固定在下支撑部件顶部的上支撑部件，下支撑部件由四个下支撑立柱和一个下支撑平台组成，下支撑平台固定安装在四个下支撑立柱的上方，上支撑部件由四根上支撑立柱以及固定安装在四根上支撑立柱上方的顶板组成，四根上支撑立柱均固定安装在下支撑平台的顶面；

所述压力加载装置包括液压加载装置、液压加载装置支架、阶梯板、加载块、导向块，所述导向块为空心长方体结构，所述长方体结构由左侧面、右侧面、前侧面、后侧面和下底面组成，一端具有开口，所述长方体结构的左侧面上设置有左翻板，所述长方体结构的右侧面上设置有右翻板，左翻板与左侧面之间的夹角为90°，右翻板与右侧面之间的夹角也为90°，左翻板与右翻板通过滑动块与顶板上方的导轨连接，顶板上开设有方形孔，所述长方体结构位于所述方形孔内，所述加载块呈倒“几”字形结构，所述加载块的主体部位于所述导向块内部，且能够在所述导向块内上下滑动；阶梯板与左翻板和右翻板固定连接，液压加载装置支架通过立柱固定安装在左翻板和右翻板上，液压加载装置固定安装在液压加载装置支架下底面上，液压加载装置的输出轴与阶梯板固定连接；

所述摩擦副单元包括块状下试样和钢球上试样；

所述微动及滑动驱动装置包括电液激振器和高精度电动平移台，所述电液激振器通过大L形板与顶板固定连接，大L形板的其中一个侧板与电液激振器固定连接，另外一个侧板与顶板下表面固定连接，电液激振器的输出轴与所述空心长方体结构的右侧面固定连接；所述高精度电动平移台包括高精度步进电机、减速箱、滚珠丝杠、滑板、滑块、支撑块，所述支撑块呈U型结构，所述支撑块位于所述四根上支撑立柱之间，所述滑板和滚珠丝杠均与支撑块两个侧壁相连，高精度步进电机和减速箱固定相连，减速箱的输出轴伸入所述支撑块的其中一个侧壁且与滚珠丝杠相连接，滑块上开设有与滚珠丝杠相配合的螺纹通孔和滑槽，所述滑槽与滑板相配合；

所述测量装置由标尺光栅和光栅读数头组成，标尺光栅固定在所述支撑块的一个侧面上，光栅读数头通过小L形板固定安装在所述滑块的一个侧面上，标尺光栅和光栅读数头位置相对应；

所述三维力传感器固定安装在所述加载块的下端部；

所述精密夹持装置包括上试样夹具***与下试样夹具，所述上试样夹具***安装在三维力传感器的下方，所述下试样夹具置于电动平移台上，所述上试样夹具***用于固定钢球上试样，所述下试样夹具用于固定块状下试样；上试样夹具***由上试样夹具Ι和上试样夹具Ⅱ组成，两者通过沉头螺钉固定相连，上试样夹具Ι的下表面设置有与钢球上试样配合的球面凹槽，上试样夹具Ⅱ上设置有弧面通孔，弧面通孔的直径小于钢球直径，弧面通孔用于与钢球上试样配合；

下试样夹具为空心块状结构，包括左侧板、右侧板、前侧板和后侧板，所述前侧板和后侧板的上表面均开设有两个螺纹通孔，前侧板和后侧板的下表面均开设有结构相同的双层阶梯凹槽，块状下试样两侧利用第一层阶梯侧边左右固定，下试样上表面利用第一层梯底面表面压紧固定。块状下试样垂直高度大于第一层阶梯侧边垂直高度，第二层阶梯的底面与下试样上表面之间有0.5mm间隙。下试样夹具通过螺栓固定安装在滑块上表面。

进一步的，本发明还提供一种微动滑动复合摩擦磨损试验***的控制方法，包括如下步骤：

步骤1：设置液压加载装置的加载载荷；对电液激振器驱动轴的运动幅度和频率进行设置，从而实现对微动幅度和微动频率的设置；对高精度电动平移台运动幅度和速度进行设置，从而实现对滑动幅度和频率的设置；

步骤2：三维力传感器采集摩擦副承受的由液压加载装置沿垂直方向施加的法向载荷以及摩擦副沿水平方向摩擦力，由数据采集卡将采集到的模拟信号转换为数字信号。计算机控制***将采集到的法向载荷与预先设置的法向载荷进行对比，根据二者之间的差值，对液压加载装置进行反馈调节，保证摩擦副法向载荷的准确性；同时计算机控制***对摩擦副之间摩擦力进行实时存储和显示；利用光栅尺对高精度电动平移台7上下试样的位移大小进行实时测量，同时对其位移幅度进行闭环反馈调节，保证滑动位移幅度的准确性；

步骤3：通过改变液压加载装置输出载荷大小，改变高精度电动平移台运动幅度和速度，改变电液激振器驱动轴运动幅度和频率，可以进行不同载荷、不同滑动幅度和速度、不同微动幅度和频率下的微动滑动复合磨损试验；通过在摩擦副下面添加润滑槽，加入润滑介质直至淹没摩擦副接触界面，可以进行润滑条件下的磨损试验。

步骤4：通过既开启电液激振器又开启高精度电动平移台，可以开展微动滑动复合磨损试验；通过关闭电液激振器而仅开启高精度电动平移台，可以开展纯滑动磨损试验；通过关闭高精度电动平移台而仅开启电液激振器，可以开展纯微动磨损试验。

本发明的微动滑动复合磨损试验***及其控制方法具有以下有益效果：

1.采用液压闭环控制加载装置进行加载，保证了载荷施加的稳定性和均匀性，且振动过程中摩擦副始终充分接触。

2.上试样夹具Ι、Ⅱ采用圆弧面的设计，即使平面下式样高度或加载载荷发生变化时，由于上试样夹具Ⅱ开设有直径小于钢球直径的大圆弧面，上试样夹具***有一定的径向宽度保证接触的均匀性，避免跳变。

3.下试样夹具为空心块状结构，一方面用于增大上下试样之间的接触范围，另一方面有利于直接观察摩擦副之间的接触关系；下试样夹具与下试样接触部分采用双层阶梯型设计，主要目的在第二层阶梯底面与下试样上表面之间留有0.5mm间隙，避免第二层阶梯底面与下试样上表面之间直接接触，避免由于二者之间的压力对下试样表面的结构特征造成破坏。

4.通过计算机控制***进行协调，从而实时的输出各种不同载荷大小、摩擦力频率和振动位移幅值下摩擦副的磨损性能情况，具备操作方便、载荷平稳、振动位移幅值精度较高的特点。

本发明实现的试验***及其控制方法具有操作方便、原理可靠、结构紧凑、载荷平稳、微动和滑动幅值精度高的特点，能很好地模拟人体和工业应用中等许多摩擦副实际运动模式为微动、滑动复合叠加的实际情形，解决了目前摩擦磨损试验机无法开展相关模拟研究的难题。同时该试验***能够对试验载荷、润滑工况、滑动摩擦的滑动速度及速度、微动摩擦的微动幅度及频率进行设定。此外在该试验***上可以进行纯微动以及纯滑动模式下的摩擦磨损试验。

附图说明

图1为本发明整体结构主视图；

图2为本发明整体结构局部剖视图；

图3为本发明整体结构侧视图；

图4为本发明摩擦副及夹具结构示意图；

图5为本发明压力加载装置结构示意图；

图6为本发明电动平移台示意图；

图7为本发明下试样夹具的结构示意图；

图8为本发明润滑槽的结构示意图；

图9为本发明测量装置的结构示意图。

其中：1-下支撑立柱、2-下支撑平台、3-上支撑立柱、4-标尺光栅、5-小L形板、6-光栅读数头、7-电动平移台、8-块状下试样、9-下试样夹具、10-上试样夹具Ⅱ、11-沉头螺钉、12-上试样夹具Ι、13-三维力传感器、14-加载块、15-导向块、16-液压加载装置支架、17-液压加载装置、18-阶梯板、19-导轨、20-大L形板、21-电液激振器、22-钢球上试样、7-1：高精度步进电机、7-2：减速箱、7-3：滚珠丝杠、7-4：电动平移台外壳、7-5：防尘盖板、7-6：滑块、

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点进行清楚、完整地描述，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

为实现上述目的，本发明公开了一种微动滑动复合摩擦磨损试验***，其特征在于该***包括支撑装置、压力加载装置、三维力传感器、微动及滑动驱动装置、精密夹持装置、测量装置、摩擦副单元、数据采集卡以及计算机控制***；

支撑装置包括下支撑部件和固定在下支撑部件顶部的上支撑部件，下支撑部件由四个下支撑立柱1和一个下支撑平台2组成，下支撑平台2固定安装在四个下支撑立柱1的上方，上支撑部件由四根上支撑立柱3以及固定安装在四根上支撑立柱上方的顶板组成，四根上支撑立柱均固定安装在下支撑平台2的顶面；

所述压力加载装置包括液压加载装置17、液压加载装置支架16、阶梯板18、加载块14、导向块15，所述导向块15为空心长方体结构，所述长方体结构由左侧面、右侧面、前侧面、后侧面和下底面组成，一端具有开口，所述长方体结构的左侧面上设置有左翻板，所述长方体结构的右侧面上设置有右翻板，左翻板与左侧面之间的夹角为90°，右翻板与右侧面之间的夹角也为90°，左翻板与右翻板通过滑动块与顶板上方的导轨19连接，顶板上开设有方形孔，所述长方体结构位于所述方形孔内，所述加载块14呈倒“几”字形结构，所述加载块14的主体部位于所述导向块15内部，且能够在所述导向块15内上下滑动；所述加载块14与导向块15为方形孔轴间隙配合；间隙在5um以内，以保证导向块15在承受液压加载装置载荷时可以自由向下运动，保证加载的顺利进行。同时，导向块15与顶板上开设的方形孔之间也为间隙配合，间隙为175um，保证摩擦副做微动磨损时，导向块15与顶板不会发生干涉，保证安装精度。

阶梯板18与左翻板和右翻板固定连接，液压加载装置支架16通过立柱固定安装在左翻板和右翻板上，液压加载装置17固定安装在液压加载装置支架16下底面上，液压加载装置17的输出轴与阶梯板18固定连接；

所述摩擦副单元包括块状下试样和钢球上试样；摩擦副精密夹持单元用于实现对摩擦副的灵活固定夹持；

所述微动及滑动驱动装置包括电液激振器21和高精度电动平移台7，所述电液激振器21通过大L形板20与顶板固定连接，大L形板20的其中一个侧板与电液激振器21固定连接，另外一个侧板与顶板下表面固定连接，电液激振器21的输出轴与所述空心长方体结构的右侧面固定连接；所述高精度电动平移台7包括高精度步进电机7-1、减速箱7-2、滚珠丝杠7-3、滑板7-5、滑块、支撑块7-4，所述支撑块呈U型结构，所述支撑块位于所述四根上支撑立柱之间，所述滑板和滚珠丝杠7-3均与支撑块两个侧壁相连，高精度步进电机7-1和减速箱7-2固定相连，减速箱7-2的输出轴伸入所述支撑块的其中一个侧壁且与滚珠丝杠7-3相连接，滑块上开设有与滚珠丝杠相配合的螺纹通孔和滑槽，所述滑槽与滑板相配合；所述电液激振器21产生的驱动力控制摩擦副发生微动摩擦；所述高精度电动平移台7产生的驱动力控制摩擦副发生滑动摩擦。

高频电液激振器21主要由高频激振阀、并联数字阀、液压缸、负载传感器、位移传感器和自带的高性能微处理器构成。高频激振阀主要用于产生幅值和频率可调的高频正弦激振信号，并联数字阀用来处理信号。计算机测控***通过改变高频激振阀发出的正弦激励信号的频率和振幅，进而控制摩擦副微动幅度和频率；正弦激励信号通过并联数字阀处理后，由液压执行元件带动电液激振器21驱动轴做高频往复运动，进而驱动摩擦副发生微动摩擦磨损。其中，液压执行元件可通过以下公式建立数学模型调节电液激振器21驱动轴运动：

其中p1、p2为液压执行元件两端压强、v_p为电液激振器21驱动轴位移、A_p为驱动轴横截面积、m为负载质量、B_c为粘性阻力常数、k为负载的刚度、F_L为负载力。

上试样夹具I12和II 10与钢球上试样22相互配合，保证钢球上试样22在夹具内的紧固，避免摩擦试验过程中钢球上试样22转动。所述测量装置由标尺光栅4和光栅读数头6组成，标尺光栅4固定在所述支撑块7-4的一个侧面上，光栅读数头6通过小L形板5固定安装在所述滑块7-6的一个侧面上，标尺光栅4和光栅读数头6位置相对应；当线性滑块移动时，可通过光栅读数头6的位移改变量来测量。

所述三维力传感器13固定安装在所述加载块的下端部；

所述精密夹持装置包括上试样夹具***与下试样夹具9，所述上试样夹具***安装在三维力传感器13的下方，所述下试样夹具9置于电动平移台7上，所述上试样夹具***用于固定钢球上试样22，所述下试样夹具9用于固定块状下试样8；上试样夹具***由上试样夹具Ι12和上试样夹具Ⅱ10组成，两者通过沉头螺钉11固定相连，上试样夹具Ι12的下表面设置有与钢球上试样配合的球面凹槽，上试样夹具Ⅱ10上设置有弧面通孔，弧面通孔的直径小于钢球直径，弧面通孔用于与钢球上试样配合；

下试样夹具9为空心块状结构，包括左侧板、右侧板、前侧板和后侧板，所述前侧板和后侧板的上表面均开设有两个螺纹通孔，前侧板和后侧板的下表面均开设有结构相同的双层阶梯凹槽，块状下试样8固定安装在第一级阶梯凹槽内，且块状下试样的高度高于第一级阶梯凹槽的深度，下试样夹具9通过螺栓固定安装在滑块上表面。这种设计具有以下优点，首先，利用下层阶梯和上次阶梯之间的高度差降低下试样夹具9与块状下试样8的接触面积，减轻由于接触压力对下试样表面的损伤；其次，当块状下试样8某一接触位置摩擦磨损试验结束之后，通过水平移动下试样，重新改变摩擦副接触位置，能够进行下试样的多工位试验，降低试验成本；最后，当下试样在改变水平方向位置进行若干次试验后，没有新的位置可以进行实验时，可以对下试样表面采用铣削加工祛除一层材料后，可以在新表面上重新开始试验，而下试样夹具9仍然牢牢固定下试样，有利于样品的循环利用。下试样夹具9及块状下试样8应具有较好的表面平行度。

计算机控制***控制高精度步进电机发出不同数量及频率的脉冲信号，进而控制高精度步进电机的频率和转速等参数。高精度步进电机输出扭矩通过减速箱传至滚珠丝杠，最终转化成滑块的定长直线运动，进而驱动摩擦副发生滑动摩擦磨损。

数据采集卡通过采集三维力传感器信号、高精度电动平移台7位移信号，传递至计算机控制***进行闭环调节，从而能够实时地改变滑动摩擦的滑动幅度及速度、微动摩擦的微动幅度及频率，进行不同工况下的摩擦副磨损性能的试验情况；本试验***同时应用计算机测控***进行数据显示、分析和存储，从而为材料的微动滑动复合损伤机理研究提供数据基础。

进一步的，本发明还提供一种微动滑动复合摩擦磨损试验***的控制方法，包括如下步骤：

步骤1：设置液压加载装置17的加载载荷；对电液激振器21驱动轴的运动幅度和频率进行设置，从而实现对微动幅度和微动频率的设置；对高精度电动平移台7运动幅度和速度进行设置，从而实现对滑动幅度和频率的设置；

步骤2：三维力传感器13采集摩擦副承受的由液压加载装置17沿垂直方向施加的法向载荷以及摩擦副沿水平方向摩擦力，由数据采集卡将采集到的模拟信号转换为数字信号。计算机控制***将采集到的法向载荷与设置的法向载荷进行对比，根据二者之间的差值，对液压加载装置17进行反馈调节，保证摩擦副法向载荷的准确性；同时计算机控制***对摩擦副之间摩擦力进行实时存储和显示；利用光栅尺对高精度电动平移台7上下试样的位移大小进行实时测量，同时对其位移幅度进行闭环反馈调节，保证滑动位移幅度的准确性；

步骤3：通过改变液压加载装置17输出载荷大小，改变高精度电动平移台7运动幅度和速度，改变电液激振器21驱动轴运动幅度和频率，可以进行不同载荷、不同滑动幅度和速度、不同微动幅度和频率下的微动滑动复合磨损试验；通过在摩擦副下面添加润滑槽，加入润滑介质直至淹没摩擦副接触界面，可以进行润滑条件下的磨损试验。

步骤4：通过既开启电液激振器21又开启高精度电动平移台7，可以开展微动滑动复合磨损试验；通过关闭电液激振器21而仅开启高精度电动平移台7，可以开展纯滑动磨损试验；通过关闭高精度电动平移台7而仅开启电液激振器21，可以开展纯微动磨损试验。

计算机控制***上安装有LabView软件，通过在软件控制面板上输入电液激振器21和高精度步进电机的启停、信号采集等指令实现人机交互，同时也可以对滑动摩擦的滑动幅度及速度、微动摩擦的微动幅度及频率进行设定。

数据采集卡可以采集高精度电动平移台7上光栅尺信号以及三维力传感器13x、y、z三个方向的作用力，其中测得的z向力为摩擦副法向载荷，测得的沿摩擦副运动方向x向力为摩擦副的摩擦力。数据采集卡将采集得到的光栅尺信号和三维力传感器信号反馈到计算机控制***。计算机控制***可以显示实验的当前滑动摩擦的滑动幅度及速度、微动摩擦的微动幅度及频率、摩擦力大小等信息。

此外在该试验***上可以进行纯微动以及纯滑动模式下的摩擦磨损试验，具体方法为：摩擦副的振动幅度X与微动磨损\滑动磨损的关系为，当X在300微米范围内，即可以进行微动磨损实验，此时关闭电动平移台7，只打开电液激振器21，在LabView软件控制面板上对微动摩擦的微动幅度设置在300微米以内；当X大于300微米，即可以进行滑动磨损实验，此时关闭电液激振器21，只打开电动平移台7，在控制面板上设置滑动摩擦的滑动幅度设置在300微米以上。

本试验***可以实现的试验技术指标如下：

1.法向载荷：视具体摩擦副材料及工况要求，在控制面板上输入不同的加载载荷，其中输入最大载荷可达到200N；

2.滑动摩擦的滑动幅度及速度：滑动幅度在20mm以内，速度在10mm/s以下；

3.微动摩擦的微动幅度及频率：微动幅度在300um以内，频率在10Hz以下；

4.有无润滑条件，以及各种不同介质下的微动滑动复合摩擦磨损试验。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明。对于本领域的普通技术人员而言，在不脱离本发明的原理和精神的情况下对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，这些修改、等同替换和改进等都落入本发明要求保护的范围内，本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (8)

1.一种微动滑动复合摩擦磨损试验***，其特征在于，该***包括支撑装置、压力加载装置、三维力传感器、微动及滑动驱动装置、精密夹持装置、测量装置、摩擦副单元、数据采集卡以及计算机控制***；所述支撑装置包括下支撑部件和固定在下支撑部件顶部的上支撑部件，下支撑部件由四个下支撑立柱和一个下支撑平台组成，下支撑平台固定安装在四个下支撑立柱的上方，上支撑部件由四根上支撑立柱以及固定安装在四根上支撑立柱上方的顶板组成，四根上支撑立柱均固定安装在下支撑平台的顶面；

所述压力加载装置包括液压加载装置、液压加载装置支架、阶梯板、加载块、导向块，所述导向块为空心长方体结构，所述长方体结构由左侧面、右侧面、前侧面、后侧面和下底面组成，一端具有开口，所述长方体结构的左侧面上设置有左翻板，所述长方体结构的右侧面上设置有右翻板，左翻板与左侧面之间的夹角为90°，右翻板与右侧面之间的夹角也为90°，左翻板与右翻板通过滑动块与顶板上方的导轨连接，顶板上开设有方形孔，所述长方体结构位于所述方形孔内，所述加载块呈倒“几”字形结构，所述加载块的主体部位于所述导向块内部，且能够在所述导向块内上下滑动；阶梯板与左翻板和右翻板固定连接，液压加载装置支架通过立柱固定安装在左翻板和右翻板上，液压加载装置固定安装在液压加载装置支架下底面上，液压加载装置的输出轴与阶梯板固定连接；

所述摩擦副单元包括块状下试样和钢球上试样。

2.如权利要求1所述的一种微动滑动复合摩擦磨损试验***，其特征在于，所述精密夹持装置包括上试样夹具***与下试样夹具，所述上试样夹具***安装在三维力传感器的下方，所述下试样夹具置于电动平移台上，所述上试样夹具***用于固定钢球上试样，所述下试样夹具用于固定块状下试样；上试样夹具***由上试样夹具Ι和上试样夹具Ⅱ组成，两者通过沉头螺钉固定相连，上试样夹具Ι的下表面设置有与钢球上试样配合的球面凹槽，上试样夹具Ⅱ上设置有弧面通孔，弧面通孔的直径小于钢球直径，弧面通孔用于与钢球上试样配合。

3.如权利要求2所述的一种微动滑动复合摩擦磨损试验***，其特征在于，下试样夹具为空心块状结构，包括左侧板、右侧板、前侧板和后侧板，所述前侧板和后侧板的上表面均开设有两个螺纹通孔，前侧板和后侧板的下表面均开设有结构相同的双层阶梯凹槽，块状下试样两侧利用第一层阶梯侧边左右固定，下试样上表面利用第一层梯底面表面压紧固定，块状下试样垂直高度大于第一层阶梯侧边垂直高度，下试样夹具通过螺栓固定安装在滑块上表面。

4.如权利要求3所述的一种微动滑动复合摩擦磨损试验***，其特征在于，所述微动及滑动驱动装置包括电液激振器和高精度电动平移台，所述电液激振器通过大L形板与顶板固定连接，大L形板的其中一个侧板与电液激振器固定连接，另外一个侧板与顶板下表面固定连接，电液激振器的输出轴与所述空心长方体结构的右侧面固定连接；所述高精度电动平移台包括高精度步进电机、减速箱、滚珠丝杠、滑板、滑块、支撑块，所述支撑块呈U型结构，所述支撑块位于所述四根上支撑立柱之间，所述滑板和滚珠丝杠均与支撑块两个侧壁相连，高精度步进电机和减速箱固定相连，减速箱的输出轴伸入所述支撑块的其中一个侧壁且与滚珠丝杠相连接，滑块上开设有与滚珠丝杠相配合的螺纹通孔和滑槽，所述滑槽与滑板相配合。

5.如权利要求4所述的一种微动滑动复合摩擦磨损试验***，其特征在于，所述测量装置由标尺光栅和光栅读数头组成，标尺光栅固定在所述支撑块的一个侧面上，光栅读数头通过小L形板固定安装在所述滑块的一个侧面上，标尺光栅和光栅读数头位置相对应。

6.如权利要求1所述的一种微动滑动复合摩擦磨损试验***，其特征在于，所述三维力传感器固定安装在所述加载块的下端部。

7.如权利要求1所述的一种微动滑动复合摩擦磨损试验***，其特征在于，所述加载块与导向块为方形孔轴间隙配合；所述导向块与顶板上开设的方形孔之间为间隙配合，间隙为175um。

8.一种微动滑动复合摩擦磨损试验***的控制方法，该方法采用如权利要求1-7任一项所述的一种微动滑动复合摩擦磨损试验***，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：设置液压加载装置的加载载荷；对电液激振器驱动轴的运动幅度和频率进行设置，从而实现对微动幅度和微动频率的设置；对高精度电动平移台运动幅度和速度进行设置，从而实现对滑动幅度和频率的设置；

步骤2：三维力传感器采集摩擦副承受的由液压加载装置沿垂直方向施加的法向载荷以及摩擦副沿水平方向摩擦力，由数据采集卡将采集到的模拟信号转换为数字信号，计算机控制***将采集到的法向载荷与预先设置的法向载荷进行对比，根据二者之间的差值，对液压加载装置进行反馈调节，保证摩擦副法向载荷的准确性；同时计算机控制***对摩擦副之间摩擦力进行实时存储和显示；利用光栅尺对高精度电动平移台上下试样的位移大小进行实时测量，同时对其位移幅度进行闭环反馈调节，保证滑动位移幅度的准确性；

步骤3：通过改变液压加载装置输出载荷大小，改变高精度电动平移台运动幅度和速度，改变电液激振器驱动轴运动幅度和频率，可以进行不同载荷、不同滑动幅度和速度、不同微动幅度和频率下的微动滑动复合磨损试验；通过在摩擦副下面添加润滑槽，加入润滑介质直至淹没摩擦副接触界面，可以进行润滑条件下的磨损试验；

步骤4：通过既开启电液激振器又开启高精度电动平移台，可以开展微动滑动复合磨损试验；通过关闭电液激振器而仅开启高精度电动平移台，可以开展纯滑动磨损试验；通过关闭高精度电动平移台而仅开启电液激振器，可以开展纯微动磨损试验。

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