专利名称：一种可调微动疲劳试验机的制作方法
技术领域：
本实用新型属于金属材料疲劳试验装置，具体的讲是一种与金属疲劳试验机结合 安装的可调微动疲劳试验机。
背景技术：
在相互压紧的金属表面间，由于小振幅振动产生复合型式的微动磨损，其中微动 疲劳损伤是工程中最为常见、最普通的一种损伤形式，微动疲劳损伤可以加速受微动作用 构件的表层疲劳裂纹的萌生和扩展，降低构件的疲劳寿命，是造成飞机、船舶、车辆、建筑、 核能、海洋工程等失效的主要原因，而且微动疲劳失效造成的后果都是灾难性的。现有微动 疲劳试验机中施加接触压力的两个压头对称设置在试件两面，两个压头的接触压力在同一 直线上，而实际工作时构件承受接触压力情况复杂多变，现有微动疲劳试验机不能模拟构 件实际受载情况，不能准确反映构件微动疲劳损伤，所以其适用范围狭小。
发明内容本实用新型要解决现有微动疲劳试验机不能模拟构件实际受载情况，适用范围狭 小的技术问题，提供一种施加接触压力的两个压头位置可以独立变化，可以模拟构件实际 承受微动情况，准确反映构件微动疲劳损伤的可调微动疲劳试验机。为了解决上述技术问题，本实用新型采取的技术方案是一种可调微动疲劳试验 机，包括固定安装被试验试件的金属疲劳试验机，装配有两个压头，且与金属疲劳试验机配 合连接的夹具机构，夹具机构上有调整机构，调整机构的压头分为长度方向压头和宽度方 向压头；压头连接压力传感器，两个压头的前端分别与试件两面配合；调整机构驱动长度 方向压头沿试件的长度方向移动，调整机构驱动宽度方向压头沿试件的宽度方向移动；压 力传感器连接计算机。金属疲劳试验机固定被试验试件，提供试件轴向，即长度方向，循环应力。夹具机 构承载调整机构，并与疲劳试验机配合连接。调整机构上安装压头，调整机构使压头对试件 产生接触压力、校准压头位置、对长度方向压头在试件长度方向上进行位置调整以及对宽 度方向压头在试件宽度方向进行位置调整。计算机通过压力传感器获取试件上压头作用压 力的大�。⒍孕畔⒔写�。在现有的金属疲劳试验机中有诸多的产品可供本实用新型 选择，在现有微动疲劳试验机中对压头提供接触压力的诸多结构可供本实用新型采用。调 整长度方向压头和宽度方向压头的位置，可以采用安装在夹具机构上的汽缸的活塞杆驱动 压头的结构，或者采用丝杠与丝母配合驱动压头的结构等等，在丝杠与丝母配合结构中，可 以是手动也可以是电动。调整机构驱动长度方向压头和宽度方向压头分别在试件长度和宽 度方向移动，模拟构件实际承受微动情况，准确反映构件微动疲劳损伤。金属疲劳试验机是MTS金属疲劳试验机，其垂直支撑立柱下端固定连接支撑平 台；承载横梁与支撑立柱配合，能够沿支撑立柱上下滑动；夹持试件的上夹具安装在承载 横梁上，下夹具固定在支撑平台上。通常是金属疲劳试验机的动力驱动承载横梁，进而带动上夹具沿支撑立柱上下移动，对试件施加拉伸或压缩力的作用。夹具机构由两根固定支架组成，固定支架上有与金属疲劳试验机配合的固定支 座；两根固定支架由固定螺栓连为一体，并通过固定支座连接金属疲劳试验机。螺栓连接两 根固定支架，使夹具机构能与多种金属疲劳试验机配合。调整机构的压头调节螺栓与校准块的内孔螺纹配合，两个校准块分别与长度方向 活动板、宽度方向活动板固定连接；压头调节螺栓一个端头是调节端，另一个端头固定连接 压力传感器，压头调节螺栓带动压力传感器移动；调整机构的长度方向活动板连接长度方 向调节螺栓，长度方向调节螺栓与安装在夹具机构上的旋转螺母配合，带动长度方向活动 板移动，宽度方向活动板连接宽度方向调节 螺栓，宽度方向调节螺栓与安装在夹具机构上 的旋转螺母配合，带动宽度方向活动板移动。作用力施于压头调节螺栓的调节端，连接压力 传感器的压头作用于试件。转动旋转螺母，长度方向调节螺栓和宽度方向调节螺栓分别推 动长度方向活动板和宽度方向活动板移动，使长度方向压头在试件的长度方向产生位移， 使宽度方向压头在试件的宽度方向产生位移。校准块与校准器的定位孔滑动配合，校准器上的两个定位孔同轴，其轴线垂直于 试件，校准器底面与长度方向活动板和宽度方向活动板的上平面配合；位移传感器目标探 测器和探测目标相对，分别安装在两个校准块上，位移传感器目标探测器连接计算机。调 整两个校准块穿入校准器上的两个定位孔，保证长度方向压头和宽度方向压头对正，位移 传感器目标探测器和探测目标测出两个压头对正时的原始位置。取下校准器，转动旋转螺 母，长度方向调节螺栓和宽度方向调节螺栓分别推动长度方向活动板和宽度方向活动板移 动，使长度方向压头在试件的长度方向产生位移，使宽度方向压头在试件的宽度方向产生 位移，因而可以对试件进行两个压头的接触压力不在一条直线上，有一定空间距离的错位 微动疲劳损伤试验。在压头移动过程中，位移传感器目标探测器和探测目标随时测定两个 压头的空间位置变化，保证两个压头在设定位置进行试验。通常仅仅移动一个压头即可实 现两个压头模拟构件实际承受微动情况。校准器与长度方向活动板和宽度方向活动板可拆卸的连接，长度方向活动板和宽 度方向活动板与夹具机构可拆卸的连接。在长度方向压头和宽度方向压头对正试验时，将 校准器与长度方向活动板和宽度方向活动板的上平面固定连接，将长度方向活动板和宽度 方向活动板与夹具机构固定连接，可以提高两个压头与试件接触的稳定性，使试验准确。去 掉螺栓，将校准器与长度方向活动板和宽度方向活动板的上平面脱离连接，去掉螺栓，将长 度方向活动板和宽度方向活动板与夹具机构脱离连接，然后对试件进行两个压头的接触压 力不在一条直线上，有一定空间距离错位的微动疲劳损伤试验，此时将长度方向活动板和 宽度方向活动板与夹具机构固定连接，同样可以提高两个压头与试件接触的稳定性，使试 验准确。长度方向活动板和宽度方向活动板分别与夹具机构滑轨配合。长度方向活动板和 宽度方向活动板移动轻便、准确。压头调节螺栓上有拧紧螺母；长度方向调节螺栓和宽度方向调节螺栓上有拧紧螺 母。当压头被调整到设定位置后，将压头调节螺栓上的拧紧螺母与校准块接触并挤紧，将长 度方向调节螺栓和宽度方向调节螺栓上的拧紧螺母与旋转螺母接触并挤紧，从而防止试验 中压头晃动。[0013]本实用新型的优点是两个压头能够模拟构件实际承受微动情况，进行两个压头 空间位置错位的试件微动疲劳损伤试验。校准器使长度方向压头和宽度方向压头准确对正 试验。位移传感器目标探测器和探测目标随时测定两个压头的空间位置，保证两个压头准 确的在设定位置进行试验。
图1是本实用新型一个实施例的立体示意图；图2是图1中夹具机构和调整机构的示意图；图3是本实施例调整机构的宽度方向调节的示意图。
具体实施方式
结合附图说明。本实施例的可调微动疲劳试验机有四部分组成一种MTS金属疲劳试验机6、夹具 机构8、调整机构14和计算机测控系统。实践中本实用新型可以采用现有多种金属疲劳试 验机。疲劳试验机6固定被试验试件9，并向试件9提供轴向循环应力；夹具机构8安装在 疲劳试验机6上，承载调整机构14，为调整机构14提供压头安装以及压头位置调整的平台； 调整机构14使压头对试件9产生接触压力和校准压头位置，模拟构件实际承受微动情况， 对长度方向压头31在试件9长度方向上进行位置调整，对宽度方向压头32在试件9宽度 方向进行位置调整；计算机测控系统通过压力传感器20、位移传感器等传感器件，获得试 件上应力的大小、两个压头相互空间位置等数据，并对信息进行处理。本实用新型根据需要 独立调整两个压头对试件的微动接触压力大小和与试件9的接触位置，从而对金属材料构 件处于不同大小接触压力和不同位置接触压力条件下的微动疲劳特性进行研究。只要根据 不同吨位金属疲劳试验机的结构尺寸，在组合的夹具机构8上设置与金属疲劳试验机匹配 的两对固定支座10、设置与调整机构14匹配的校准器24，这样夹具机构8和调整机构14 就可以安装在不同的金属疲劳试验机上。夹具机构8和调整机构14结构简单，拆卸和安装 容易，携带轻松。疲劳试验机6的两根垂直支撑立柱1下端固定连接支撑平台5 ；承载横梁2两个 内孔与支撑立柱1滑动配合，夹持试件9的上夹具3安装在承载横梁2上的中间位置，夹持 试件9的下夹具4与上夹具3相对，固定在支撑平台5上。接通金属疲劳试验机6的电源， 上夹具3对试件9施加拉伸或压缩力。不同型号的金属疲劳机结构和运动方式有所不同， 但不影响本实用新型的实施。夹具机构8的两根固定支架7相互平行。固定支座10呈开有两道纵向槽口的圆 筒形，固定支座10内孔的半径与支撑立柱1的半径相同，两个独立的固定支座10分别连接 在固定支架7的两侧，可以沿固定支架7调整位置。螺栓和螺母连接两根固定支架7，将固 定支座10固定在两个圆柱形支撑立柱1上。根据两个支撑立柱1的位置，调整两个固定支 座10的距离，将固定支座10安装于固定支架7上，再将两个固定支架7通过螺栓和螺帽固 定在两根支撑立柱1上。调整机构14的两根压头调节螺栓23与两个校准块30的内孔螺纹配合，两个校准 块30分别与长度方向活动板13、宽度方向活动板29固定连接，压头调节螺栓23 —个端头是调节端，另一个端头固定连接压力传感器20，压头调节螺栓23带动压力传感器20移动， 两个压力传感器20分别连接长度方向压头31和宽度方向压头32，转动压头调节螺栓23的 调节端来调整压头作用于试件9的接触压力。校准块30与校准器24的定位孔滑动配合， 校准器24上的两个定位孔同轴，其轴线垂直于试件9，校准器24底面与长度方向活动板13 和宽度方向活动板29的上平面配合，校准器24与长度方向活动板13和宽度方向活动板29 通过螺栓可拆卸的连接，涡流位移传感器目标探测器22和探测目标19相对，分别安装在两 个校准块30上，长度方向活动板13和宽度方向活动板29分别与长度方向固定板16和宽 度方向固定板25通过螺栓可拆卸的连接，长度方向活动板13和宽度方向活动板29上的滑 轨脊与长度方向固定板16和宽度方向固定板25上的滑轨槽配合。压力传感器20、位移传 感器目标探测器22连接计算机测控系统的计算机17。调整机构14的长度方向活动板13 连接两根长度方向调节螺栓15，长度方向调节螺栓15与安装在长度方向固定板16上的旋 转螺母配合，带动长度方向活动板13移动，长度方向固定板16通过螺钉固定连接在夹具机 构8前方的一根固定支架7上，两个旋转螺母分别装于两个轴承内孔中，旋转螺母、轴承安 装在前方的两个旋转螺母座11内，旋转螺母座11固定在长度方向固定板16上。宽度方向 活动板29连接宽度方向调节螺栓12，宽度方向调节螺栓12与安装在宽度方向固定板25上 的旋转螺母配合，带动宽度方向活动板29移动，宽度方向固定板25通过螺钉固定连接在夹 具机构8后方的固定支架7上，该旋转螺母装于轴承内孔中，旋转螺母、轴承安装在旋转螺 母座11内，该旋转螺母座11固定在宽度方向固定板25上。两个校准块30穿入校准器24 上的两个定位孔，保证长度方向压头31和宽度方向压头32对正，将校准器24与长度方向 活动板13和宽度方向活动板29的上平面固定连接，将长度方向活动板13和宽度方向活动 板29分别与长度方向固定板16和宽度方向固定板25固定连接，可以提高两个压头与试件 9接触的稳定性，使试验准确，位移传感器目标探测器22和探测目标19配合，测出两个压 头原始位置。去掉连接螺栓，将校准器24与长度方向活动板13和宽度方向活动板29脱离 连接，将长度方向活动板13和宽度方向活动板29与长度方向固定板16上和宽度方向固定 板25脱离连接，取下校准器24。旋转螺母的端面上有旋转手柄，参见图3，转动旋转手柄， 长度方向调节螺栓15和宽度方向调节螺栓12分别推动长度方向活动板13和宽度方向活 动板29移动，使长度方向压头31在试件9的长度方向产生位移，使宽度方向压头32在试 件9的宽度方向产生位移，可以对试件9进行两个压头的接触压力不在一条直线上，有一定 空间距离的错位微动疲劳损伤试验。在压头移动过程中，位移传感器目标探测器22和探测 目标19随时测定两个压头的空间位置变化，保证两个压头在设定位置进行试验。通常，仅 仅移动一个压头即可实现两个压头模拟构件实际承受微动情况。压头调节螺栓23上有拧 紧螺母18 ；长度方向调节螺栓15和宽度方向调节螺栓12上也有拧紧螺母18，当压头被调 整到设定位置后，将压头调节螺栓23上的拧紧螺母18与校准块30接触并挤紧，将长度方 向调节螺栓15和宽度方向调节螺栓12上的拧紧螺母18与旋转螺母接触并挤紧，从而防止 试验中压头晃动。在进行试件微动疲劳试验时，先通过校准器24使两个压头对正，位移传 感器目标探测器22和探测目标19配合测出两个压头原始位置，然后在两个压头的接触压 力不在一条直线上，对试件9进行错位微动疲劳损伤试验时，位移传感器目标探测器22和 探测目标19配合随时测定两个压头的空间位置变化，保证两个压头定位于设定位置进行 试验，以完成对不同接触条件下的金属微动疲劳特性定量研究。计算机17通过电缆获取压力传感器20、位移传感器目标探测器22的信号，并处理试验信息。 本实用新型可以更换不同材质的压头，以便进行不同金属之间接触微动疲劳损伤试验。
权利要求一种可调微动疲劳试验机，包括固定安装被试验试件(9)的金属疲劳试验机(6)，装配有两个压头，且与金属疲劳试验机(6)配合连接的夹具机构(8)，其特征在于夹具机构(8)上有调整机构(14)，调整机构(14)的压头分为长度方向压头(31)和宽度方向压头(32)；压头连接压力传感器(20)，两个压头的前端分别与试件(9)两面配合；调整机构(14)驱动长度方向压头(31)沿试件(9)的长度方向移动，调整机构(14)驱动宽度方向压头(32)沿试件(9)的宽度方向移动；压力传感器(20)连接计算机(17)。
2.根据权利要求1所述的一种可调微动疲劳试验机，其特征在于金属疲劳试验机(6) 是MTS金属疲劳试验机，其垂直支撑立柱(1)下端固定连接支撑平台(5)；承载横梁(2)与 支撑立柱(1)配合，能够沿支撑立柱(1)上下滑动；夹持试件(9)的上夹具(3)安装在承载 横梁(2)上，下夹具⑷固定在支撑平台(5)上。
3.根据权利要求1所述的一种可调微动疲劳试验机，其特征在于夹具机构(8)由两根 固定支架(7)组成，固定支架(7)上有与金属疲劳试验机(6)配合的固定支座(10)；两根 固定支架(7)由固定螺栓连为一体，并通过固定支座(10)连接金属疲劳试验机(6)。
4.根据权利要求1所述的一种可调微动疲劳试验机，其特征在于调整机构(14)的压 头调节螺栓(23)与校准块(30)的内孔螺纹配合，两个校准块(30)分别与长度方向活动板 (13)、宽度方向活动板(29)固定连接；压头调节螺栓(23) —个端头是调节端，另一个端头 固定连接压力传感器(20)，压头调节螺栓(23)带动压力传感器(20)移动；调整机构(14) 的长度方向活动板(13)连接长度方向调节螺栓(15)，长度方向调节螺栓(15)与安装在夹 具机构(8)上的旋转螺母配合，带动长度方向活动板(13)移动，宽度方向活动板(29)连接 宽度方向调节螺栓(12)，宽度方向调节螺栓(12)与安装在夹具机构(8)上的旋转螺母配 合，带动宽度方向活动板(29)移动。
5.根据权利要求4所述的一种可调微动疲劳试验机，其特征在于校准块(30)与校准器 (24)的定位孔滑动配合，校准器(24)上的两个定位孔同轴，其轴线垂直于试件(9)，校准器 (24)底面与长度方向活动板(13)和宽度方向活动板(29)的上平面配合；位移传感器目标 探测器(22)和探测目标(19)相对，分别安装在两个校准块(30)上，位移传感器目标探测 器(22)连接计算机(17)。
6.根据权利要求5所述的一种可调微动疲劳试验机，其特征在于校准器(24)与长度方 向活动板(13)和宽度方向活动板(29)可拆卸的连接，长度方向活动板(13)和宽度方向活 动板(29)与夹具机构(8)可拆卸的连接。
7.根据权利要求4或5或6所述的一种可调微动疲劳试验机，其特征在于长度方向活 动板(13)和宽度方向活动板(29)分别与夹具机构(8)滑轨配合。
8.根据权利要求4所述的一种可调微动疲劳试验机，其特征在于压头调节螺栓(23)上 有拧紧螺母(18)；长度方向调节螺栓(15)和宽度方向调节螺栓(12)上有拧紧螺母(18)。
专利摘要一种可调微动疲劳试验机，包括固定安装被试验试件的金属疲劳试验机，装配有两个压头，且与金属疲劳试验机配合连接的夹具机构，夹具机构上有调整机构，调整机构的压头分为长度方向压头和宽度方向压头；压头连接压力传感器，两个压头的前端分别与试件两面配合；调整机构驱动长度方向压头沿试件的长度方向移动，驱动宽度方向压头沿试件的宽度方向移动；压力传感器连接计算机。两个压头能够模拟构件实际承受微动情况，进行两个压头空间错位的试件微动疲劳损伤试验。校准器使长度方向压头和宽度方向压头准确对正试验。位移传感器目标探测器和探测目标随时测定两个压头的空间位置，保证两个压头准确的在设定位置进行试验。
文档编号G01N3/04GK201622210SQ201020135448
公开日2010年11月3日 申请日期2010年3月16日 优先权日2010年3月16日
发明者张勇, 李岩, 杨茂胜, 陈跃良 申请人:陈跃良
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