CN109596447A - 旋转弯曲与磨损载荷交互作用下的疲劳寿命测试方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种旋转弯曲与磨损载荷交互作用下的疲劳寿命测试方法及装置。本发明采用旋转摩擦辅具，在进行旋转弯曲疲劳试验的过程中，通过摩擦副夹具刚性夹持摩擦副，使摩擦副与被测试试样相互接触，并且通过砝码加载磨损正压力在被测试样表面。通过上述方式可完成旋转弯曲与磨损载荷交互作用下的疲劳寿命测试。并且该测试过程中可精准调节磨损载荷、旋转速度、磨损率和弯曲应力。另外，由于磨擦辅具是单独安装且处于开放环境，可通过架设长焦距显微镜进行试样表面裂纹的动态观察。通过上述试验可评估材料同时服役于旋转弯曲应力和磨损载荷条件下的疲劳寿命，开创了新的测试方法，研发了多工况条件下的疲劳试验装置。
Description
技术领域
本发明涉及一种机械领域，尤其是一种旋转弯曲与磨损载荷交互作用下的疲劳寿命测试方法。
背景技术
大多数机械零部件的服役过程在一定程度上都存在除疲劳载荷外的其它载荷，如磨损、温度、挤压、腐蚀等。零部件在这种多载荷交互作用下的服役条件与复合载荷(弯曲、拉压、扭转的组合受力情况)不同，如凿岩工具中的钎杆在凿岩过程承受拉压疲劳载荷、螺纹头承受旋转磨损，并在高频冲击应力作用下，产生振动磨损，因此钎杆同时承受磨损和疲劳载荷，导致快速疲劳断裂。近年来国内外发展起来的高频破碎器，其中破碎头在1500-1800次/分的频率下，也是同时承受高频冲击疲劳和磨损载荷导致破碎头寿命很低。之前，多数研究者在实验过程中都是在单一的影响因素或固定条件下来考查材料的疲劳寿命，由此预测实际工况下的零部件寿命，显然与零部件真实服役寿命会有较大差距。因此含有磨损的交互作用载荷下的疲劳寿命测试方法成为研究重点，尤其是旋转弯曲与磨损载荷交互作用下的疲劳寿命测试方法。而在旋转弯曲与磨损载荷交互作用下的疲劳寿命测试装置的研发上国内还属空白。
发明内容
本发明的目的是：提供旋转弯曲与磨损载荷交互作用下的疲劳寿命测试方法及装置，通过旋转摩擦辅具它能准确的施加磨损正压力在被测试试样上，使被测试试样在承受旋转弯曲应力的同时表面被磨损。通过砝码加载，旋转磨损过程中能提供稳定的压力避免钨钢棒与疲劳试样脱离，能方便的调节磨损压力、旋转速度和弯曲应力的大小，并实时记录旋转周次，从而方便准确得测量旋转弯曲与磨损载荷交互作用下的疲劳寿命。
本发明是这样实现的：旋转弯曲与磨损载荷交互作用下的疲劳寿命测试方法，在测试试样上同时施加旋转弯曲应力和磨损载荷；设置能调整与试样夹持端位置的摩擦辅具，使摩擦辅具与旋转弯曲测试中的试样接触后，并给施加径向方向上的力，形成磨损载荷，通过调整摩擦辅具与试样之间的接触压力来改变磨损载荷的大小。
所述的磨损载荷为0-30N正压力，试样的旋转速度为1000-9000r/min。
用于实现所述的测试方法的旋转摩擦辅具，包括安装在弯曲疲劳试验机的工作台上面的导柱，导柱为两根以上对称设置在试样的安装位置两侧，在导柱上，在高度可调支架上安装有直线导轨副，在直线导轨副的底部设有摩擦副夹具，在摩擦副夹具上夹持有摩擦副，在直线导轨副的顶部设有砝码。
在弯曲疲劳试验机的工作台上设有两组以上用于固定导柱的安装孔。使旋转摩擦辅具在实验平台上的水平位置可调。
所述的摩擦副的洛氏硬度达到80HRC以上。保证在旋转摩擦过程中钨钢棒不变形或可忽略变形量。
由于采用了上述技术方案，与现有技术相比，本发明采用旋转摩擦辅具，在进行旋转弯曲疲劳试验的过程中，通过摩擦副夹具刚性夹持摩擦副，使摩擦副与被测试试样相互接触，并且通过砝码加载磨损正压力在被测试样表面。通过上述方式可完成旋转弯曲与磨损载荷交互作用下的疲劳寿命测试。并且该测试过程中可精准调节磨损载荷、旋转速度、磨损率和弯曲应力。另外，由于磨擦辅具是单独安装且处于开放环境，可通过架设长焦距显微镜进行试样表面裂纹的动态观察。通过上述试验可评估材料同时服役于旋转弯曲应力和磨损载荷条件下的疲劳寿命，开创了新的测试方法，研发了多工况条件下的疲劳试验装置。
附图说明
附图1为本发明的结构示意图；
附图2为本发明的旋转摩擦辅具示意图；
附图3为本发明摩擦副夹具夹持摩擦副与测试试样的接触示意图；
附图4为本发明测试试样的结构示意图。
具体实施方式
本发明的实施例：旋转弯曲与磨损载荷交互作用下的疲劳寿命测试方法，在测试试样上同时施加旋转弯曲应力和磨损载荷；设置能调整与试样夹持端位置的摩擦辅具，使摩擦辅具与旋转弯曲测试中的试样接触后，并给施加径向方向上的力，形成磨损载荷，通过调整摩擦辅具与试样之间的接触压力来改变磨损载荷的大小。
所述的磨损载荷为0-30N正压力，试样的旋转速度为1000-9000r/min。
用于实现所述的测试方法的旋转摩擦辅具A，包括安装在弯曲疲劳试验机的工作台上面的导柱1，导柱1为两根以上对称设置在试样的安装位置两侧，在导柱1上，在高度可调支架3上安装有直线导轨副2，在直线导轨副2的底部设有摩擦副夹具5，在摩擦副夹具5上夹持有摩擦副4，在直线导轨副2的顶部设有砝码7。
在弯曲疲劳试验机的工作台上设有两组以上用于固定导柱1的安装孔。使旋转摩擦辅具在实验平台上的水平位置可调。
所述的摩擦副4的洛氏硬度达到80HRC以上。保证在旋转摩擦过程中钨钢棒不变形或可忽略变形量。本实施例采用钨钢棒。
在具体使用时，将被测试试样9安装在弯曲疲劳试验机上，使其一端夹紧在夹持端B，另一端与砝码端C连接，在砝码端C处添加合适的砝码，驱动电机后带动夹持端B高速旋转，从而迫使被测试试样9在承受砝码端C的重力载荷后与夹持端B同速旋转。此时，调整旋转摩擦辅具A的导柱1的位置，选择合适的安装孔8，使旋转摩擦辅具A与被测试试样9的缺口中心处保持固定位置。之后，调整导柱1上的高度可调支架3，使摩擦副夹具5所夹持的摩擦副4(本实施例采用钨钢棒)与被测试试样9产生接触，添加砝码7，使砝码7的重量通过摩擦副4作用在被测试试样9的径向方向上。通过增减砝码和控制旋转速度可实现不同旋转弯曲应力、不同频率、不同磨损载荷和磨损率的旋转弯曲与磨损载荷交互作用下的疲劳寿命测试。
Claims (5)
1.一种旋转弯曲与磨损载荷交互作用下的疲劳寿命测试方法，其特征在于：在测试试样上同时施加旋转弯曲应力和磨损载荷；设置能调整与试样夹持端位置的摩擦辅具，使摩擦辅具与旋转弯曲测试中的试样接触后，并给施加径向方向上的力，形成磨损载荷，通过调整摩擦辅具与试样之间的接触压力来改变磨损载荷的大小。
2.根据权利要求1所述的旋转弯曲与磨损载荷交互作用下的疲劳寿命测试方法，其特征在于：所述的磨损载荷为0-30N正压力，试样的旋转速度为1000-9000r/min。
3.一种用于实现如权利要求1所述的测试方法的旋转摩擦辅具，包括安装在弯曲疲劳试验机的工作台上面的导柱(1)，其特征在于：导柱(1)为两根以上对称设置在试样的安装位置两侧，在导柱(1)上，在高度可调支架(3)上安装有直线导轨副(2)，在直线导轨副(2)的底部设有摩擦副夹具(5)，在摩擦副夹具(5)上夹持有摩擦副(4)，在直线导轨副(2)的顶部设有砝码(7)。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于：在弯曲疲劳试验机的工作台上设有两组以上用于固定导柱(1)的安装孔(8)。使旋转摩擦辅具(1)在实验平台上的水平位置可调。
5.根据权利要求3所述的装置，其特征在于：所述的摩擦副(4)的洛氏硬度达到80HRC以上。保证在旋转摩擦过程中钨钢棒不变形或可忽略变形量。
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