一种冲击磨损试验用试件夹具、试验设备及试验方法技术

本发明专利技术属于冲击磨损试验技术领域，公开了一种冲击磨损试验用试件夹具、试验设备及试验方法，夹具包括T型座，T型座上平行地铰接有定度圆盘；定度圆盘上设置有两个L型板，L型板Ⅰ的竖板与L型板Ⅱ互相平行，且垂直于定度圆盘；两个L型板之间设置有转子座，转子座包括平行设置的两对侧板，且两对侧板相互垂直，其中一对侧板平行地铰接于L型板Ⅰ的竖板与L型板Ⅱ的竖板之间；另一对侧板内侧分别平行地铰接有两个转子，转子上分别设置有压片。该试件夹具及其试验方法能方便地研究在试件为非平面、冲头为非球面、冲击角为非90°、不同质量物体冲击等条件下的冲击磨损试验，能够真实的模拟复杂环境中的冲击摩擦磨损，试验的重现性好。

【技术实现步骤摘要】
一种冲击磨损试验用试件夹具、试验设备及试验方法
本专利技术属于冲击磨损试验
；具体地，涉及一种应用于平面或曲面试件在不同冲击角度下的冲击磨损试验中的试件夹具，还涉及一种包括该试件夹具的试验设备，以及使用该试验设备对多角度冲击磨损平面或曲面进行模拟探究的试验方法。
技术介绍
冲击磨损(ImpactWear)是指两个固体表面反复动态接触、撞击所造成的表面磨损。各类机械中，许多零件都承受着不同程度的冲击磨损。冲击磨损所诱发的机械零部件的失效广泛存在于电力、石化、矿山机械、海洋机械、航空航天等领域，给重大装备的安全可靠性运行带来很大的安全隐患，极大的缩短了零部件的服役寿命，导致严重的经济损失。在磨损失效的类型中，冲击磨损是对材料最不利、了解最少的一类磨损。目前，已经有了一些关于冲击磨损的研究，主要局限在平面的、冲头与冲击平面垂直的、冲头形状为球形的试验条件下，且试验过程中得到的试验数据不够丰富。在实际的冲击磨损中不仅有关于垂直冲击的工况，还存在与冲击平面存在一定夹角的冲击，如：在飞机起飞时，跑道上的异物冲击到飞机发动机的叶片上，造成飞机叶片的磨损，降低飞机发动机的使用寿命。这种就是以非垂直的冲击角冲击复杂曲面零部件的真实冲击情况。在其他的重要装备中也存在许多的以非垂直角冲击曲面的情况。但目前还没有合适的研究对于曲面或非垂直冲击角条件下冲击磨损的装置及试验方法。也就没有对曲面或非垂直平面基础试验数据积累、相应的冲击磨损机理模型和寿命预测模型。这也势必会制约一些曲面或非垂直冲击角条件下冲击磨损影响的装备的可靠运行及发展。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种冲击磨损试验用试件夹具、包含该试件夹具的试验设备、及该设备的试验方法，该试件夹具能方便地研究在试件为非平面、冲头为非球面、冲击角为非90°、不同质量物体冲击等条件下的冲击磨损试验，能够真实的模拟复杂环境中的冲击摩擦磨损，试验的重现性好。为了实现上述技术效果，本专利技术所采用的技术方案是：一种冲击磨损试验用试件夹具，包括T型座，所述T型座包括起支承作用的竖板和起固定作用的横板，且竖板与横板互相垂直；所述T型座的竖板上设置有一定度圆盘，且定度圆盘与T型座的竖板互相平行；所述定度圆盘上设置有一L型板Ⅰ和一L型板Ⅱ，所述L型板Ⅰ和L型板Ⅱ均包括起支承作用的竖板和起固定作用的横板，且竖板与横板互相垂直；所述L型板Ⅰ和L型板Ⅱ的横板分别设置在定度圆盘上，且L型板Ⅰ的竖板与L型板Ⅱ的竖板互相平行；所述L型板Ⅰ的竖板与L型板Ⅱ的竖板之间设置有一转子座，所述转子座包括四个侧板，四个侧板围成一矩形；其中一组相对的侧板分别设置于L型板Ⅰ的竖板与L型板Ⅱ的竖板上，且位于L型板Ⅰ的竖板与L型板Ⅱ的竖板之间；另一组相对的侧板上分别设置有一转子Ⅰ和一转子Ⅱ，且转子Ⅰ和转子Ⅱ设置于两侧板之间；所述转子Ⅰ和转子Ⅱ上分别设置有用于固定试件的固定片，固定片设置于转子Ⅰ和转子Ⅱ之间，且固定片上分别设置有压片Ⅰ和压片Ⅱ。进一步地，所述T型座的竖板上设置有T型座30°均布螺纹孔，所述T型座30°均布螺纹孔包括十二个螺纹孔，相邻两个螺纹孔的圆心角为30°，十二个螺纹孔围成一圆形；所述定度圆盘上设置有定度圆盘20°夹角孔，所述定度圆盘20°夹角孔包括四组均匀分布的螺纹孔，每组螺纹孔包括两个圆心角为20°的螺纹孔，四组螺纹孔围成一圆形；定度圆盘20°夹角孔所围成的圆形与T型座30°均布螺纹孔所围成的圆形重合；通过螺栓穿过T型座30°均布螺纹孔和定度圆盘20°夹角孔将定度圆盘固定于T型座的竖板上。进一步地，所述L型板Ⅰ的竖板和L型板Ⅱ的竖板上分别设置有L型板90°弧形孔；所述转子座与L型板Ⅰ的竖板和L型板Ⅱ的竖板接触的两个侧板上分别设置有与L型板90°弧形孔相配合的螺纹孔；通过螺栓穿过L型板90°弧形孔和转子座上的螺纹孔将转子座固定于L型板Ⅰ与L型板Ⅱ之间。进一步地，所述转子座与转子Ⅰ和转子Ⅱ接触的两个侧板上分别设置有转子座90°弧形孔；所述转子Ⅰ和转子Ⅱ上分别设置有与转子座90°弧形孔相配合的螺纹孔；通过螺栓穿过转子座90°弧形孔和螺纹孔分别将转子Ⅰ和转子Ⅱ固定于转子座上。进一步地，所述转子Ⅰ和转子Ⅱ的圆心均设置有一转子六角孔，所述转子座90°弧形孔的中心设置有一通孔，所述转子六角孔穿过通孔。进一步地，所述定度圆盘的四周、L型板Ⅰ的竖板端部、L型板Ⅱ的竖板端部、转子Ⅰ的四周和转子Ⅱ的四周均设置有圆周刻度，且所述T型座上和转子座上分别设置有与圆周刻度相匹配的标线。包括上述的冲击磨损试验用试件夹具的试验设备，所述试验设备还包括底座，以及设置于底座上的往复运动传递装置、滑动冲头装置、数据采集系统和控制系统；所述往复运动传递装置包括固定在底座上的音圈电机，所述音圈电机的输出轴与一阻尼轴连接；所述控制系统与音圈电机连接；所述滑动冲头装置包括导固定在底座上的轨座，所述导轨座的上方固定有直线导轨，所述直线导轨的上方连接有一质量块座，所述质量块座上固定有质量块，所述质量块上固定有配重块；所述数据采集系统包括速度传感器和力传感器；所述质量块的一端与阻尼轴连接，另一端与力传感器连接，所述力传感器上、与质量块相对的一侧还连接有一异形冲头；所述异形冲头包括一端部焊接有金属颗粒的金属圆柱杆；所述T型座的横板上设置有与T型座的竖板相互平行的T型座长槽，通过螺栓将T型座的横板固定于底座上；T型座的横板与底座之间还设置有方垫片，所述方垫片的厚度包括至少一种规格；底座上还设置有与T型座长槽相互垂直的固定长槽。使用上述的冲击磨损试验用试验设备的试验方法，包括如下步骤：a、通过螺栓压紧压片Ⅰ和压片Ⅱ将试件的两端分别固定在转子Ⅰ和转子Ⅱ上；b、用内六角扳手插入转子六角孔内，将转子Ⅰ和转子Ⅱ分别旋转呈一角度使试件扭曲，并用螺栓将转子Ⅰ和转子Ⅱ分别固定在转子座上；c、旋转转子座呈一角度，并用螺栓将转子座固定于L型板Ⅰ上和L型板Ⅱ之间；d、旋转定度圆盘呈一角度，并用螺栓将定度圆盘固定于T型座上；e、选定一配重块固定在质量块上，选定一异形冲头固定在力传感器上；f、控制系统控制音圈电机周期性往复直线运动，带动质量块，进而带动异形冲头以预先设定的频率、速度一次或多次撞击到试件上；具体地，在冲击过程中，音圈电机通过与之固定连接的阻尼轴推动质量块向试件的方向运动，降低音圈电机的速度至小于质量块的速度，此时，音圈电机与质量块分离；质量块的下方设置有摩擦系数极小的直线导轨，故连接在质量块上的异形冲头与质量块以恒定的速度撞击到与异形冲头呈特定角度的试件上；撞击后异形冲头和质量块被弹回，音圈电机向后运动带动阻尼轴将质量块拉回至初始位置，即完成一个碰撞周期；g、经过至少一次的撞击，异形冲头与试件均会产生磨损；位移传感器和力传感器分别将采集到的冲击过程中，异形冲头的位置数据、冲击力数据、试件的变形量数据，输送到数据采集系统的主机进行储存、处理和输出。进一步地，所述步骤d之后还包括如下步骤：根据冲击高度选择所需高度的方垫片，根据冲击位置调整T型座沿T型座长槽方向的偏移距离，根据冲击距离调整T型座在试验底座上的位置，最后将T型座固定于试验底座上。相比于现有技术，本专利技术的有益效果是：1、本专利技术可以用夹持机构夹持平面试件，通过改变转子的角度，得到不同的冲击角，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种冲击磨损试验用试件夹具，其特征在于：包括T型座(22)，所述T型座(22)包括起支承作用的竖板和起固定作用的横板，且竖板与横板互相垂直；所述T型座(22)的竖板上设置有一定度圆盘(19)，且定度圆盘(19)与T型座(22)的竖板互相平行；所述定度圆盘(19)上设置有一L型板Ⅰ(16)和一L型板Ⅱ(21)，所述L型板Ⅰ(16)和L型板Ⅱ(21)均包括起支承作用的竖板和起固定作用的横板，且竖板与横板互相垂直；所述L型板Ⅰ(16)和L型板Ⅱ(21)的横板分别设置在定度圆盘(19)上，且L型板Ⅰ(16)的竖板与L型板Ⅱ(21)的竖板互相平行；所述L型板Ⅰ(16)的竖板与L型板Ⅱ(21)的竖板之间设置有一转子座(20)，所述转子座(20)包括四个侧板，四个侧板围成一矩形；其中一组相对的侧板分别设置于L型板Ⅰ(16)的竖板与L型板Ⅱ(21)的竖板上，且位于L型板Ⅰ(16)的竖板与L型板Ⅱ(21)的竖板之间；另一组相对的侧板上分别设置有一转子Ⅰ(15)和一转子Ⅱ(18)，且转子Ⅰ(15)和转子Ⅱ(18)设置于两侧板之间；所述转子Ⅰ(15)和转子Ⅱ(18)上分别设置有用于固定试件(13)的固定片，固定片设置于转子Ⅰ(15)和转子Ⅱ(18)之间，且固定片上分别设置有压片Ⅰ(14)和压片Ⅱ(17)。...

【技术特征摘要】
1.一种冲击磨损试验用试件夹具，其特征在于：包括T型座(22)，所述T型座(22)包括起支承作用的竖板和起固定作用的横板，且竖板与横板互相垂直；所述T型座(22)的竖板上设置有一定度圆盘(19)，且定度圆盘(19)与T型座(22)的竖板互相平行；所述定度圆盘(19)上设置有一L型板Ⅰ(16)和一L型板Ⅱ(21)，所述L型板Ⅰ(16)和L型板Ⅱ(21)均包括起支承作用的竖板和起固定作用的横板，且竖板与横板互相垂直；所述L型板Ⅰ(16)和L型板Ⅱ(21)的横板分别设置在定度圆盘(19)上，且L型板Ⅰ(16)的竖板与L型板Ⅱ(21)的竖板互相平行；所述L型板Ⅰ(16)的竖板与L型板Ⅱ(21)的竖板之间设置有一转子座(20)，所述转子座(20)包括四个侧板，四个侧板围成一矩形；其中一组相对的侧板分别设置于L型板Ⅰ(16)的竖板与L型板Ⅱ(21)的竖板上，且位于L型板Ⅰ(16)的竖板与L型板Ⅱ(21)的竖板之间；另一组相对的侧板上分别设置有一转子Ⅰ(15)和一转子Ⅱ(18)，且转子Ⅰ(15)和转子Ⅱ(18)设置于两侧板之间；所述转子Ⅰ(15)和转子Ⅱ(18)上分别设置有用于固定试件(13)的固定片，固定片设置于转子Ⅰ(15)和转子Ⅱ(18)之间，且固定片上分别设置有压片Ⅰ(14)和压片Ⅱ(17)。2.根据权利要求1所述的冲击磨损试验用试件夹具，其特征在于：所述T型座(22)的竖板上设置有T型座30°均布螺纹孔(24)，所述T型座30°均布螺纹孔(24)包括十二个螺纹孔，相邻两个螺纹孔的圆心角为30°，十二个螺纹孔围成一圆形；所述定度圆盘(19)上设置有定度圆盘20°夹角孔(32)，所述定度圆盘20°夹角孔(32)包括四组均匀分布的螺纹孔，每组螺纹孔包括两个圆心角为20°的螺纹孔，四组螺纹孔围成一圆形；定度圆盘20°夹角孔(32)所围成的圆形与T型座30°均布螺纹孔(24)所围成的圆形重合；通过螺栓穿过T型座30°均布螺纹孔(24)和定度圆盘20°夹角孔(32)将定度圆盘(19)固定于T型座(22)的竖板上。3.根据权利要求2所述的冲击磨损试验用试件夹具，其特征在于：所述L型板Ⅰ(16)的竖板和L型板Ⅱ(21)的竖板上分别设置有L型板90°弧形孔(28)；所述转子座(20)与L型板Ⅰ(16)的竖板和L型板Ⅱ(21)的竖板接触的两个侧板上分别设置有与L型板90°弧形孔(28)相配合的螺纹孔；通过螺栓穿过L型板90°弧形孔(28)和转子座(20)上的螺纹孔将转子座(20)固定于L型板Ⅰ(16)与L型板Ⅱ(21)之间。4.根据权利要求3所述的冲击磨损试验用试件夹具，其特征在于：所述转子座(20)与转子Ⅰ(15)和转子Ⅱ(18)接触的两个侧板上分别设置有转子座90°弧形孔(30)；所述转子Ⅰ(15)和转子Ⅱ(18)上分别设置有与转子座90°弧形孔(30)相配合的螺纹孔；通过螺栓穿过转子座90°弧形孔(30)和螺纹孔分别将转子Ⅰ(15)和转子Ⅱ(18)固定于转子座(20)上。5.根据权利要求4所述的冲击磨损试验用试件夹具，其特征在于：所述转子Ⅰ(15)和转子Ⅱ(18)的圆心均设置有一转子六角孔(27)，所述转子座90°弧形孔(30)的中心设置有一通孔，所述转子六角孔(27)穿过通孔。6.根据权利要求5所述的冲击磨损试验用试件夹具，其特征在于：所述定度圆盘(19)的四周、L型板Ⅰ(16)的竖板端部、L型板Ⅱ(21)的竖板端部、转子Ⅰ(15)的四周和转子Ⅱ(18)的四周均设置有圆周刻度，且所述T型座(22)上和转子座(20)上分别设置...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡振兵，朱旻昊，吴松波，陈志强，孙阳，李正阳，彭金方，周仲荣，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：四川,51