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原文传递一种螺栓连接界面微动摩擦磨损测试装置及其方法

专利名称：	一种螺栓连接界面微动摩擦磨损测试装置及其方法
摘要：	本发明一种螺栓连接界面微动摩擦磨损测试装置包括激励系统、测量系统、试件及支撑系统；所述试件及支撑系统包括螺栓连接试件、柔性导向板、外部支撑框和底座；所述激励系统包括压电促动器、信号发生器、功率放大器、旋钮和传力球；所述测量系统包括支撑块、动态力传感器、环形动态力传感器、激光测振仪、光学镜片和数据采集器；本发明利用压电促动器驱动的闭环控制的高精度螺栓界面摩擦磨损测试装置，同时考虑了宽频激励、闭环控制、以及精密光学位移测量，可以实现多种工况的摩擦磨损测试，并容易扩展至其它连接形式及试件。此外，该装置还具有多项保护措施，能够避免设备损坏。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	陕西;61
申请人：	西北工业大学
发明人：	徐超;李东武;张之树;郭宁
专利状态：	有效
申请日期：	2019-05-24T00:00:00+0800
发布日期：	2019-08-20T00:00:00+0800
申请号：	CN201910436937.6
公开号：	CN110146397A
代理机构：	西北工业大学专利中心
代理人：	陈星
分类号：	G01N3/56(2006.01);G;G01;G01N;G01N3
申请人地址：	710072 陕西省西安市友谊西路127号
主权项：	1.一种螺栓连接界面微动摩擦磨损测试装置，其特征在于：包括激励系统、测量系统、试件及支撑系统；所述试件及支撑系统包括螺栓连接试件、柔性导向板、外部支撑框和底座；所述底座用于安装和支撑整个装置，其上表面设置有两个平行的T形槽；所述外部支撑框为U形结构，在其U形的中心轴处开有第一通孔，用于安装所述激励系统，将所述外部支撑框的一侧U形表面通过定位螺栓贴合安装于所述底座上；两个所述定位螺栓沿底座的两个T形槽移动，能够实现所述外部支撑框在所述底座上位置的调整；所述柔性导向板为矩形板状结构，其一个侧面的两端固定于所述外部支撑框的两个U形支臂的端面上，将所述柔性导向板中间位置到其两端之间的部分定义为柔性导向板的两翼，所述两翼的厚度小于所述柔性导向板中间位置和两端的厚度；所述螺栓连接试件包括两个被连接件，两个所述被连接件通过螺栓和螺母贴合固定，所述螺栓连接试件一端即一个被连接件的一端与所述柔性导向板另一个侧面的中间位置固定连接，另一端即另一个被连接件的一端与所述测量系统固定连接；所述激励系统包括压电促动器、信号发生器、功率放大器、旋钮和传力球；所述压电促动器同轴安装于所述外部支撑框的两个U形支臂之间，其一端安装于所述外部支撑框的第一通孔内，另一端安装于所述柔性导向板中心处的盲孔内，在所述压电促动器两端各设置一个传力球，安装于所述盲孔内的传力球与盲孔内底面接触，安装于所述第一通孔内的传力球通过所述旋钮定位，通过旋转所述旋钮能够压紧所述压电促动器；所述信号发生器通过功率放大器与所述压电促动器连接，用于将测试所述的电平信号放大后传递至压电促动器；所述测量系统包括支撑块、动态力传感器、环形动态力传感器、激光测振仪、光学镜片和数据采集器；所述支撑块通过定位螺栓贴合安装于所述底座上，两个所述定位螺栓沿底座的两个T形槽移动，能够实现所述支撑块在所述底座上位置的调整；所述动态力传感器的一端固定于所述支撑块上，另一端与所述螺栓连接试件的另一端固定，用来测量两个所述被连接件连接界面的切向摩擦力；所述环形动态力传感器套于所述螺栓连接试件的螺栓上，用来监测螺栓预紧力的变化；两个光学镜片和两个所述激光测振仪分别依次设置于所述螺栓连接试件的两侧、所述外部支撑框和支撑块之间，通过所述光学镜片的反射测量两个所述被连接件连接界面的相对位移；所述数据采集器与两个所述光学镜片连接，数模信号的转换，并实现各种测量数据的采集和处理。 2.根据权利要求1所述螺栓连接界面微动摩擦磨损测试装置，其特征在于：所述定位螺栓的螺栓头安装于T形槽内，其螺纹杆垂直于所述底座的上表面并穿过所述外部支撑框的第二通孔或所述支撑块的第三通孔，定位螺母安装于所述螺纹杆露出外部支撑框或支撑块的部分，通过拧紧所述定位螺母实现所述外部支撑框或支撑块的定位。 3.根据权利要求1所述螺栓连接界面微动摩擦磨损测试装置，其特征在于：所述柔性导向板的两翼厚度为4mm。 4.根据权利要求1所述螺栓连接界面微动摩擦磨损测试装置，其特征在于：所述旋钮的一端有两个平行平面，便于施加扭矩，另一端设置有与所述旋钮中心轴重合的凹弧面，用于限制所述传力球的位置。 5.根据权利要求1所述螺栓连接界面微动摩擦磨损测试装置的测试方法，其特征在于具体步骤如下：步骤一：将所述激励系统、测量系统、试件及支撑系统依次安装完成后，开启所述压电促动器、激光测振仪、信号发生器以及压电放大器，进行初始调试；步骤二：通过计算机控制程序发出实验开始指令，所述压电促动器发出动态激励，通过所述柔性导向板传递至所述螺栓连接试件的连接界面，由于连接界面摩擦力的作用，所述螺栓连接试件的两个被连接件发生相对运动；步骤三：所述动态力传感器测量传递于其上的摩擦力，所述激光测振仪测量界面相对位移，所述环形力传感器监测螺栓预紧力的变化，同时记录并存储测试结果；步骤四：依次关闭测试设备的电源，将力测量端与激励施加端拆离，避免长时受载导致设备损坏，并将旋钮卸载。
所属类别：	发明专利