CN212722435U - 一种基于单轴疲劳试验机的法向载荷加载装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种基于单轴疲劳试验机的法向载荷加载装置，其特征在于：包括法向载荷加载单元及法向固定单元，所述法向载荷加载单元包括包括试件、微动垫片、微动垫片夹持滑块、第一盖板、第二盖板、工作台、测力传感器及法向载荷调节螺栓；法向固定单元包括第一隔板、第二隔板、固定螺杆、限位螺母、固定螺母、防松螺母、第一法向固定件及第二法相固定件。本实用新型结构设计科学合理，装置结构简单巧妙，载荷加载均衡，且加载载荷固定，能够很好地适用于实际复杂情况，保证试验精度；且试件受载平衡，保证试验结果精确度。
Description
技术领域
本实用新型属于材料性能测试领域，涉及单轴疲劳试验机加载装置，特别涉及一种基于单轴疲劳试验机的法向载荷加载装置。
背景技术
微动疲劳是指构件在循环载荷的作用下，由于表面某一部位与其它接触表面产生小振幅相对滑动而导致构件疲劳强度降低或早期断裂的现象，这是一种轻微的，难以预料和消除的磨损，在多数机械结构，例如螺钉联接、键联接及一些过盈配合件上都可能发生，在机械工程、航空航天、生物医疗等领域都会因为微动疲劳加速零部件，减少使用寿命。因此做好材料的疲劳寿命预估，检测材料疲劳强度方面的研究，都有着很重要的意义。而在进行微动疲劳实验时，微动垫沿法向压紧试验件。试验件在微动疲劳试验过程中，承受一轴向力(疲劳载荷)，两侧的微动垫在法向力的作用下压紧于微动试验件表面。由于疲劳载荷的作用，试验件和微动垫之间会发生微米量级的相对滑移，产生微动现象，最终导致试验件在其与微动垫接触区域出现微动疲劳失效，因此如何实现法向载荷的可靠性和现实性，模拟出真正的使用场景都对微动疲劳的研究有着至关重要的作用。
通过对公开专利文献的检索，发现如下几篇相似的公开专利文献：
1、CN204988981U公开了一种简易手动微动疲劳加载装置，通过挡板、支撑柱形成一个稳定的整体框架，挡板的下部外侧壁设有第一连杆支撑耳，第一连杆支撑耳沿竖直方向的上方依次设有推杆安装孔、长杠杆支撑耳、棘爪支撑耳；长杠杆大致呈L形，其长臂端悬挂有砝码，短臂端与连杆组铰接，拐点处与长杠杆支撑耳铰接，拐点处的外部设有棘轮，棘轮与止动棘爪配合；连杆组与推杆铰接，推杆的内侧一端设有力传感器，力传感器的另一端与微动垫连接，两个推杆之间设有试样。该实用新型操作简易、可手动调控砝码的重力进而实现对加载力的控制。
2、CN105043976A公开了一种动态测量微动疲劳过程中微动副摩擦系数的试验装置中摩擦系数测量组件实现微动工况并动态测量微动疲劳过程中试验件的微动段与微动垫配合形成的微动副之间的摩擦系数，法向力加载组件实现水平方向载荷的施加，上端固定组件实现试验件及夹具体的固定。微动疲劳试验水平方向加载采用液压***实现，加载***采用封闭力系框架结构，液压缸活塞杆推动微动垫夹持滑块在夹具体滑槽内运动。摩擦系数测量组件通过销钉固定于上端固定组件上，竖直方向上，摩擦系数测量组件除受自身重力及液压缸重力外，只受试验件与微动垫之间由于微动作用产生的摩擦力，通过在夹具体工作段粘贴应变片，对其标定后便可动态监测微动疲劳试验过程中微动副的摩擦系数。
3、CN110132739A公开了一种微动疲劳试验法向载荷加载装置及方法。该加载装置有两个部分组成：固定部分和载荷加载部分。具体包括：微动垫，第一夹持板，第二夹持板，测力传感器，载荷调节螺钉，防松螺母，限位螺杆，定位螺母，限位螺母，衬套，固定板，固定螺栓，内侧固定块，外侧固定块。该实用新型实现了在普通疲劳试验机上开展微动疲劳试验。
目前的配合单轴疲劳试验机进行微动疲劳实验的法向力加载装置有的利用液压装置来实现，这样做不但使得整个装置结构复杂，而且也会增加实验装置的重量，对原本的单轴疲劳试验机的精度造成一定影响，而且使得使用成本有所增加。同时利用液压装置会对法向载荷作用力的控制不够准确。
目前实现法向力的加载装置还有的利用了单动力源，这样做会使试件本身承受的法向载荷不平衡，产生除实验本身之外的额外因素，对实验结果造成影响，使实验结论不够准确。且目前所使用的法向载荷加载装置都不能很好的控制两边载荷保持一致，并且载荷固定，不能很好地模拟实际使用中的复杂情况，对实验结果的精度造成一定影响。
实用新型内容
本实用新型的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种基于单轴疲劳试验机的法向载荷加载装置，解决现有技术中法向加载装置笨重，成本高，不能精确控制载荷大小等问题。
本实用新型解决其技术问题是通过以下技术方案实现的：
一种基于单轴疲劳试验机的法向载荷加载装置，其特征在于：包括法向载荷加载单元及法向固定单元，所述法向载荷加载单元包括包括试件、微动垫片、微动垫片夹持滑块、第一盖板、第二盖板、工作台、测力传感器及法向载荷调节螺栓；法向固定单元包括第一隔板、第二隔板、固定螺杆、限位螺母、固定螺母、防松螺母、第一法向固定件及第二法相固定件；
所述微动垫片放置于所述第一盖板的空缺位置处并盖在微动垫片夹持滑块上，通过内六角螺栓进行固定组合成垫片夹具，所述垫片夹具对称安装在所述工作台左、右两侧的通槽内，所述测力传感器对称安装放置于该通槽内且测力传感器的内侧与垫片夹具接触，所述第二盖板通过内六角螺栓与工作台上表面固定；所述试件自上而下穿过所述工作台的通孔且下端所述工作台底端的底端固定件固定连接，所述试件上端通过其上设置的通孔与单轴疲劳试验机连接；
所述第一隔板通过限位螺母固定于所述工作台的阶梯处，所述法向载荷调节螺栓穿过第一隔板中心处的螺纹孔与所述测力传感器接触，所述第一隔板与第二隔板的四角均开设有通孔并使得固定螺杆穿过，所述第一法向固定件及第二法向固定件通过螺栓连接并与单轴疲劳试验机两侧的立柱固定，所述第一法向固定件通过螺杆与第二隔板连接，并通过固定螺母及防松螺母与第二隔板夹紧；所述第二隔板通过限位螺母固定在所述固定螺杆上。
而且，所述微动垫片卡装设置于所述第一盖板上且可更换。
而且，所述试件轴向表面粘贴有第二应变片。
而且，所述工作台下端悬挂部上左、右对称贴有第一应变片。
而且，所述工作台前后端面均设有观察孔。
而且，所述工作台底端接阶梯处开有螺纹孔且对应于第一隔板的位置处也开有螺纹孔，所述工作台与第一隔板通过穿装该螺纹孔的螺栓固定。
本实用新型的优点和有益效果为：
1、本实用新型的基于单轴疲劳试验机的法向载荷加载装置，采用螺栓对试件施加较大的法向载荷，结构简单，操作方便，可以固定在单轴疲劳试验机上，实用性强。
2、本实用新型的基于单轴疲劳试验机的法向载荷加载装置，微动垫片卡装设置于所述第一盖板上且可更换，通过更换不同材料的微动垫片实现不同的微动副形式。
3、本实用新型的基于单轴疲劳试验机的法向载荷加载装置，工作台通槽中安装有测力传感器，可实时监控法向载荷变化情况，并对其进行调控，保证法向载荷稳定性，模拟实际载荷情况。
4、本实用新型的基于单轴疲劳试验机的法向载荷加载装置，试件轴向表面粘贴有第二应变片，可以对施加在工件上的轴向力进行实时监控，检测轴向载荷变化是否符合预期，从而根据偏差进行微调，提高装置整体使用效率，使得实验结果更加全面、精确。
5、本实用新型的基于单轴疲劳试验机的法向载荷加载装置，工作台下端悬挂部上左、右对称贴有第一应变片，可测量出试件的摩擦系数。
6、本实用新型的基于单轴疲劳试验机的法向载荷加载装置，工作台前后端面均设有观察孔，可以观察疲劳试验中工件表面的断裂情况。
7、本实用新型的基于单轴疲劳试验机的法向载荷加载装置，工作台阶梯处下端面开有工作台阶梯螺纹孔并与第一隔板用螺栓连接，保证工作台轴向安装稳定。
8、本实用新型结构设计科学合理，装置结构简单巧妙，载荷加载均衡，且加载载荷固定，能够很好地适用于实际复杂情况，保证试验精度；且试件受载平衡，保证试验结果精确度。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图；
图2是本实用新型微动垫片夹持滑块的结构示意图；
图3是本实用新型微动垫片的结构示意图；
图4是本实用新型第二盖板的结构示意图；
图5是本实用新型垫片夹具的结构示意图；
图6是本实用新型测力传感器的结构示意图；
图7是本实用新型工作台的等轴测及上下等轴测示意图。
附图标记说明
1-试件、2-微动垫片、3-微动垫片夹持滑块、4-第一盖板、5-第二盖板、6-工作台、7-测力传感器、8-法向载荷调节螺栓、9-第一隔板、10-第二隔板、11-固定螺杆、12-限位螺母、13-固定螺母、14-防松螺母、15-第一法向固定件、16-第二法相固定件、17-底端固定件、18-垫片夹具、19-观察孔、20-第一应变片、21-第二应变片、22-工作台阶梯螺纹孔。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本实用新型作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本实用新型的保护范围。
一种基于单轴疲劳试验机的法向载荷加载装置，其特征在于：包括法向载荷加载单元及法向固定单元，所述法向载荷加载单元包括包括试件1、微动垫片2、微动垫片夹持滑块3、第一盖板4、第二盖板5、工作台6、测力传感器7及法向载荷调节螺栓8；法向固定单元包括第一隔板9、第二隔板10、固定螺杆11、限位螺母12、固定螺母13、防松螺母14、第一法向固定件15及第二法相固定件16；
微动垫片放置于所述第一盖板的空缺位置处并盖在微动垫片夹持滑块上，通过内六角螺栓进行固定组合成垫片夹具18，所述垫片夹具对称安装在所述工作台左、右两侧的通槽内，所述测力传感器对称安装放置于该通槽内且测力传感器的内侧与垫片夹具接触，所述第二盖板通过内六角螺栓与工作台上表面固定；所述试件自上而下穿过所述工作台的通孔且下端所述工作台底端的底端固定件17固定连接，所述试件上端通过其上设置的通孔与单轴疲劳试验机连接；
第一隔板通过限位螺母固定于所述工作台的阶梯处，所述法向载荷调节螺栓穿过第一隔板中心处的螺纹孔与所述测力传感器接触，所述第一隔板与第二隔板的四角均开设有通孔并使得固定螺杆穿过，所述第一法向固定件及第二法向固定件通过螺栓连接并与单轴疲劳试验机两侧的立柱固定，所述第一法向固定件通过螺杆与第二隔板连接，并通过固定螺母及防松螺母与第二隔板夹紧；所述第二隔板通过限位螺母固定在所述固定螺杆上。
本实用新型采用螺栓对试件施加较大的法向载荷，结构简单，操作方便，可以固定在单轴疲劳试验机上，实用性强；工作台通槽中安装有测力传感器，可实时监控法向载荷变化情况，并对其进行调控，保证法向载荷稳定性，模拟实际载荷情况。
微动垫片卡装设置于所述第一盖板上且可更换，通过更换不同材料的微动垫片实现不同的微动副形式。
试件轴向表面粘贴有第二应变片21，可以对施加在工件上的轴向力进行实时监控，检测轴向载荷变化是否符合预期，从而根据偏差进行微调，提高装置整体使用效率，使得实验结果更加全面、精确。
工作台下端悬挂部上左、右对称贴有第一应变片20，可测量出试件的摩擦系数。
工作台前后端面均设有观察孔19，可以观察疲劳试验中工件表面的断裂情况。
工作台阶梯处下端面开有工作台阶梯螺纹孔22并与第一隔板用螺栓连接，保证工作台轴向安装稳定。
本实用新型的工作原理为：
工作时，首先将第一法向固定件和第二法相固定件用螺栓连接，固定于单轴疲劳试验机的两侧立柱上，确定好整个加载装置大概的轴向位置，等待法向固定完毕后再对其进行微调；之后通过固定螺母和防松螺母将第二隔板固定于第一法相固定件外伸出来的螺杆上。
固定好后开始组装中间的夹具部分，首先将微动垫片卡在第一盖板的凹槽处，再利用内六角螺栓将第一盖板和微动垫片夹持滑块连接在一起，组装成为垫片夹具后，将其分别放置在工作台上左右对称的通槽中，同时将测力传感器放在垫片夹具的外侧，测力传感器的探头与垫片夹具直接接触，最后将第二盖板同样利用内六角螺栓和工作台上表面固定在一起。
试件自上而下穿过工作台的通孔，在底端固定件上开有螺纹孔，利用螺栓螺母将底端固定件和工作台下方的悬挂部及试件固定在一起，再通过固定部分的螺纹孔，将底端固定件和单轴疲劳试验机固定连接，上方同样利用试件的通孔与单轴疲劳试验机连接，至此轴向固定完毕。
将法向载荷调节螺栓拧在第一隔板上，同时将固定螺杆分别穿过左右对称的第一隔板和第二隔板，并通过调节第二法向固定件上的螺栓，调节整个法向固定装置的轴向位置，使第一隔板卡在工作台的阶梯处，微调完毕后，利用限位螺母分别对两个隔板实现法向定位，同时利用螺栓将工作台和第一隔板固定在一起，保证其轴向稳定。
本实用新型可对轴向载荷进行具体控制并且精确调节，由于试件表面粘贴有应变片，可实时反映出轴向载荷的变化情况，根据观测数据对轴向载荷进行微调，使其更加符合预期的变化情况，更加准确模拟实际使用情况。同时在法向也安装有测力传感器，同样可以保证法向载荷的稳定性。
尽管为说明目的公开了本实用新型的实施例和附图，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本实用新型及所附权利要求的精神和范围内，各种替换、变化和修改都是可能的，因此，本实用新型的范围不局限于实施例和附图所公开的内容。
Claims (6)
1.一种基于单轴疲劳试验机的法向载荷加载装置，其特征在于：包括法向载荷加载单元及法向固定单元，所述法向载荷加载单元包括试件、微动垫片、微动垫片夹持滑块、第一盖板、第二盖板、工作台、测力传感器及法向载荷调节螺栓；法向固定单元包括第一隔板、第二隔板、固定螺杆、限位螺母、固定螺母、防松螺母、第一法向固定件及第二法相固定件；
所述微动垫片放置于所述第一盖板的空缺位置处并盖在微动垫片夹持滑块上，通过内六角螺栓进行固定组合成垫片夹具，所述垫片夹具对称安装在所述工作台左、右两侧的通槽内，所述测力传感器对称安装放置于该通槽内且测力传感器的内侧与垫片夹具接触，所述第二盖板通过内六角螺栓与工作台上表面固定；所述试件自上而下穿过所述工作台的通孔且下端所述工作台底端的底端固定件固定连接，所述试件上端通过其上设置的通孔与单轴疲劳试验机连接；
所述第一隔板通过限位螺母固定于所述工作台的阶梯处，所述法向载荷调节螺栓穿过第一隔板中心处的螺纹孔与所述测力传感器接触，所述第一隔板与第二隔板的四角均开设有通孔并使得固定螺杆穿过，所述第一法向固定件及第二法向固定件通过螺栓连接并与单轴疲劳试验机两侧的立柱固定，所述第一法向固定件通过螺杆与第二隔板连接，并通过固定螺母及防松螺母与第二隔板夹紧；所述第二隔板通过限位螺母固定在所述固定螺杆上。
2.根据权利要求1所述的基于单轴疲劳试验机的法向载荷加载装置，其特征在于：所述微动垫片卡装设置于所述第一盖板上且可更换。
3.根据权利要求1所述的基于单轴疲劳试验机的法向载荷加载装置，其特征在于：所述试件轴向表面粘贴有第二应变片。
4.根据权利要求1所述的基于单轴疲劳试验机的法向载荷加载装置，其特征在于：所述工作台下端悬挂部上左、右对称贴有第一应变片。
5.根据权利要求1所述的基于单轴疲劳试验机的法向载荷加载装置，其特征在于：所述工作台前后端面均设有观察孔。
6.根据权利要求1所述的基于单轴疲劳试验机的法向载荷加载装置，其特征在于：所述工作台下端面阶梯处开有工作台阶梯螺纹孔且对应于第一隔板的位置处也开有螺纹孔，所述工作台与第一隔板通过穿装该螺纹孔的螺栓固定。
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| CN202021265728.4U CN212722435U (zh) | 2020-07-02 | 2020-07-02 | 一种基于单轴疲劳试验机的法向载荷加载装置 |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111650063A (zh) * | 2020-07-02 | 2020-09-11 | 天津科技大学 | 基于单轴疲劳试验机的法向载荷加载装置 |
| CN115266312A (zh) * | 2022-09-14 | 2022-11-01 | 浙江工业大学 | 基于不同试验机类型的微动疲劳横向加载装置 |
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2020
- 2020-07-02 CN CN202021265728.4U patent/CN212722435U/zh not_active Expired - Fee Related
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