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CN111948077A - 一种高温高压复合微动磨损试验装置 - Google Patents

一种高温高压复合微动磨损试验装置 Download PDF

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CN111948077A
CN111948077A CN202010744486.5A CN202010744486A CN111948077A CN 111948077 A CN111948077 A CN 111948077A CN 202010744486 A CN202010744486 A CN 202010744486A CN 111948077 A CN111948077 A CN 111948077A
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CN
China
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fretting wear
wear test
test device
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Application number
CN202010744486.5A
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周泓全
张小康
杨中燕
王庆东
孙晨
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shanghai Cor Force Stress Corrosion Testing Equipment Co ltd
Original Assignee
Shanghai Cor Force Stress Corrosion Testing Equipment Co ltd
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Publication date
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Abstract

本发明提供了一种高温高压复合微动磨损试验装置，包括主机架以及安装在主机架上的运动主体，所述运动主体包括釜体、釜盖以及驱动装置，所述釜体和釜盖形成一密闭腔室，所述运动主体还包括：拉杆轴，在第一方向贯穿所述釜体，所述拉杆轴位于釜体腔室的部分安装有第二试样夹具，该第二试样夹具两侧用于夹装第二试样；第一加载轴，在第二方向贯穿于釜体的右侧，所述第一加载轴位于釜体腔室的第一端安装有第一试样夹具，该第一试样夹具用于夹装第一试样；第二加载轴，在第二方向贯穿于釜体的左侧，所述第二加载轴位于釜体腔室的第一端安装有第三试样夹具，该第三试样夹具用于夹装第三试样。本发明可实现高温高压环境下的复合微动磨损试验模拟。

Description

一种高温高压复合微动磨损试验装置
技术领域
本发明涉及应力腐蚀材料研究技术领域，具体地，涉及一种高温高压复合微动磨损试验装置。
背景技术
随着我国材料科学的发展，材料微动磨损研究日益深入，核电及航空航天等尖端行业对材料研究的需要。目前市场上出现了不少单独的径向冲击微动磨损或者单独的切向微动磨损等设备，而这些设备都不能很好的模拟实际工况。要模拟实际工况，实现高温高压下较高频率进行径向冲击微动磨损和切向微动磨损的复合微动磨损，并且精确测量与控制其微动振幅及频率，在技术上有一定的困难。
目前国内行业里现有的高温高压复合微动磨损设备或者目前市场上相应设备存在以下缺陷：
1、设备简单，釜体采用竖直放置，驱动机构采用机械式或者电磁激振器等方式，驱动力或者振动频率较小。另外设备会有较大的振动，对测量产生很大的干扰，影响数据的测量精度。
2、设备功能单一，只适合模拟单一工况，如单独的切向微动磨损或者单独径向冲击磨损。
3、试验效率低，只能同时试验一套试样的微动磨损。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种高温高压复合微动磨损试验装置，解决了目前行业里高温高压下无法同时进行径向冲击微动和切向微动的复合微动的难点，实现了高温高压环境下的复合微动磨损，并且试验效率高。
为解决上述问题，第一方面，本发明提供了一种高温高压复合微动磨损试验装置，包括主机架以及安装在主机架上的运动主体，所述运动主体包括釜体、釜盖以及驱动装置，所述釜体和釜盖形成一密闭腔室，所述运动主体还包括：
拉杆轴，在第一方向贯穿所述釜体，所述拉杆轴位于釜体腔室的部分安装有第二试样夹具，该第二试样夹具两侧用于夹装第二试样；
第一加载轴，在第二方向贯穿于釜体的右侧，所述第一加载轴位于釜体腔室的第一端安装有第一试样夹具，该第一试样夹具用于夹装第一试样；
第二加载轴，在第二方向贯穿于釜体的左侧，所述第二加载轴位于釜体腔室的第一端安装有第三试样夹具，该第三试样夹具用于夹装第三试样；
其中，在所述高温高压复合微动磨损试验装置工作状态下，所述驱动装置可驱动第一试样夹具夹装的第一试样、第三试样夹具夹装的第三试样分别与第二试样夹具两侧夹装的第二试样同时进行第一方向和第二方向的微动磨损试验。
可选地，所述第一方向为竖直方向，第二方向为水平方向，所述第二试样与第一试样、第三试样在竖直方向上做微小的往复运动，在水平方向上实现周期冲击或者恒加载。
可选地，所述釜体四周对称分布有上下左右四个通孔，所述拉杆轴在竖直方向贯穿釜体的上下两个通孔，所述第一加载轴贯穿釜体的右侧通孔，所述第二加载轴贯穿釜体的左侧通孔。
可选地，所述第一加载轴的第一端安装在设于所述釜体内的第一辅助支撑装置上，所述第二加载轴的第一端安装在设于所述釜体内的第二辅助支撑装置上。
可选地，所述第一加载轴与所述第二加载轴同轴设置。
可选地，所述第二试样夹具两侧用于夹装板状第二试样，所述第一、第三试样夹具用于夹装管状或球状第一、第三试样。
可选地，所述拉杆轴两端分别连接有力传感器，所述第一和第二加载轴远离釜体的第二端分别连接有力传感器。
可选地，所述力传感器的一端连接有连接轴，所述连接轴的另一端连接所述驱动装置。
可选地，所述连接轴还与导向装置连接，所述导向装置安装在固定座上，所述导向装置起导向与防转作用。
可选地，所述主机架包括安装板、平台、右立柱、上横梁、左立柱以及下横梁，其中所述安装板通过螺栓竖直固定于左、右立柱上，所述运动主体竖直安装在安装板上。
可选地，所述第二试样夹具上安装有测量夹头，测量夹头两端各夹持竖直安装的测量杆，所述测量杆配合两边的LVDT位移传感器可直接测量釜内试样的上下振幅。
第二方面，本发明还提供了一种高温高压复合微动磨损试验装置，包括主机架以及安装在主机架上的运动主体，所述运动主体包括釜体、釜盖以及驱动装置，所述釜体和釜盖形成一密闭腔室，所述运动主体还包括：
拉杆轴，在第一方向贯穿所述釜体，所述拉杆轴位于釜体腔室的部分轴上安装有第二试样夹具，该第二试样夹具用于夹装第二试样；
第一加载轴，在第二方向贯穿于釜体的右侧，所述第一加载轴位于釜体腔室的第一端安装有第一试样夹具，该第一试样夹具用于夹装第一试样；
第二加载轴，在第二方向贯穿于釜体的左侧，所述第二加载轴位于釜体腔室的第一端与所述第二试样夹具固定连接；
其中，在所述高温高压复合微动磨损试验装置工作状态下，所述驱动装置可驱动第一试样夹具夹装的第一试样与第二试样夹具夹装的第二试样同时进行第一方向和第二方向的微动磨损试验。
可选地，所述第一方向为竖直方向，第二方向为水平方向，所述第二试样与第一试样在竖直方向上做微小的往复运动，在水平方向上实现周期冲击或者恒加载。
可选地，所述第一加载轴的第一端安装在设于所述釜体内的第一辅助支撑装置上，所述第二加载轴的第一端安装在设于所述釜体内的第二辅助支撑装置上。
第三方面，本发明还提供了一种高温高压复合微动磨损试验装置，包括主机架以及安装在主机架上的运动主体，所述运动主体包括釜体、釜盖以及驱动装置，所述釜体和釜盖形成一密闭腔室，所述运动主体还包括：
拉杆轴，在第一方向贯穿所述釜体，所述拉杆轴位于釜体腔室的部分轴上安装有第二试样夹具，该第二试样夹具用于夹装第二试样；
第一加载轴，在第二方向贯穿于釜体的右侧，所述第一加载轴位于釜体腔室的第一端与所述第二试样夹具固定连接；
第二加载轴，在第二方向贯穿于釜体的左侧，所述第二加载轴位于釜体腔室的第一端安装有第三试样夹具，该第三试样夹具用于夹装第三试样；
其中，在所述高温高压复合微动磨损试验装置工作状态下，所述驱动装置可驱动第二试样夹具夹装的第二试样与第三试样夹具夹装的第三试样同时进行第一方向和第二方向的微动磨损试验。
可选地，所述第一方向为竖直方向，第二方向为水平方向，所述第二试样与第三试样在竖直方向上做微小的往复运动，在水平方向上实现周期冲击或者恒加载。
可选地，所述第一加载轴的第一端安装在设于所述釜体内的第一辅助支撑装置上，所述第二加载轴的第一端安装在设于所述釜体内的第二辅助支撑装置上。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、本发明高温高压复合微动磨损试验装置的第二试样夹具两侧用于夹装第二试样，第一加载轴的第一端用于夹装第一试样，第二加载轴的第一端用于夹装第三试样，在所述高温高压复合微动磨损试验装置工作状态下，所述驱动装置可驱动第一试样夹具夹装的第一试样、第三试样夹具夹装的第三试样分别与第二试样夹具两侧夹装的第二试样同时进行第一方向和第二方向的微动磨损试验。
2、本发明高温高压复合微动磨损试验装置的第二试样夹具两侧均用于夹装第二试样，分别与第一、第二试样夹具上夹装的第一、第三试样进行微动磨损，可实现两套试样的微动磨损同时进行，提高了试验效率。
3、根据试验需要，本发明高温高压复合微动磨损试验装置的第二试样夹具可以通过安装连接件与第一加载轴或第二加载轴固定，可以仅在第二试样夹具左侧或者右侧安装第二试样，该第二试样可以与安装于第一加载轴第一端的第一试样或者安装于第二加载轴第一端的第三试样进行微动磨损试验，从而也可以实现单独一套试样在第一方向和第二方向的高温高压复合微动磨损模拟试验模拟。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明实施例提供的高温高压复合微动磨损试验装置的结构图；
图2为本发明实施例提供的高温高压复合微动磨损试验装置的主机架结构图；
图3为本发明实施例提供的高温高压复合微动磨损试验装置的运动主体的剖视图；
图4为釜体内及振副测量的结构图；
图5为釜体内及振副测量的剖视图；
图6为本发明另一实施例提供的主机架结构图。
附图标记说明：1：主机架；2：运动主体；3：釜盖；4：安装板；5：平台；6：右立柱；7：上横梁；8：左立柱；9：下横梁；10、37：液压缸；11、21、23、36：固定座；12、20、28、35：导向装置；13、19、27、34：连接轴；14、18、26、33：力传感器；15、17、24、32：冷却套；16：第一加载轴；22：釜体；25：第二加载轴；29：螺纹加载轴；30：手轮；31：拉杆轴；38、40：LVDT位移传感器装置；39、41：测量杆；42：测量夹头；43：第一辅助支撑装置；44：第一试样夹具；45：第二试样夹具；46：第二辅助支撑装置；47：第三试样夹具。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
图1为本发明实施例提供的高温高压复合微动磨损试验装置的结构图，图2为本发明实施例提供的高温高压复合微动磨损试验装置的主机架结构图；如图1、图2所示，本发明高温高压复合微动磨损试验装置包括：主机架1以及安装在主机架1上的运动主体2，所述主机架1包括安装板4、平台5、右立柱6、上横梁7、左立柱8以及下横梁9，其中，所述安装板4通过螺栓竖直固定于左、右立柱6、8上，所述运动主体2竖直安装在安装板4上。其中，在本实施例中，所述安装板4为整块板加工而成，从而保证了装置主要运行部件的尺寸安装精度，同时保证了强度，减少因振动造成的测量误差。
另外，在一种可选的实施方式中，主机架1的整体结构不变，可对两左右立柱结构略做变形修改如图6所示。
图3为本发明实施例提供的高温高压复合微动磨损试验装置的运动主体的剖视图，如图3所示，所述运动主体2包括釜体22、釜盖3以及驱动装置，所述釜体22和釜盖3形成一密闭腔室。所述釜体22四周对称分布有上下左右四个通孔。
具体地，液压缸10安装在固定座11上，导向装置12将液压缸10的活塞杆与连接轴13连接，连接轴13与第一加载轴16之间接入力传感器14，第一加载轴16和力传感器14外安装有冷却套15，冷却套15固定于釜体22上，第一加载轴16位于釜体腔室的第一端安装有第一试样夹具。所述冷却套15用于降低冷却套环绕空间的温度。所述导向装置12起导向与防转作用，用于约束径向(水平方向)加载机构做往复运动。所述液压缸10提供径向上的驱动力与位移，通过液压伺服阀及相应控制器可实现高频往复运动或者维持所需的加载力，所述力传感器14用于实时测量加载的力。
同理，液压缸37安装在固定座36上，导向装置35将液压缸37的活塞杆与连接轴34连接，连接轴34与拉杆轴31之间接入力传感器33，拉杆轴31和力传感器33外安装有冷却套32，拉杆轴31在切向(竖直方向)上贯穿釜体的上下两个通孔，拉杆轴31下端与力传感器33连接，拉杆轴31上端与力传感器18连接，力传感器18另一端与连接轴19连接，导向装置20安装于固定座21上，并与连接轴19相连，导向装置20和导向装置35用于约束竖直方向上的往复运动，起导向与防止旋转作用。所述拉杆轴31位于釜体腔室的部分安装有第二试样夹具。
手轮30安装于螺纹加载轴29一端，螺纹加载轴29一端通过关节轴承与导向装置28连接，导向装置28固定于固定座23上，导向装置28同时连接连接轴27，连接轴27与第二加载轴25之间接入力传感器26，第二加载轴25位于釜体腔室的第一端安装有第三试样夹具。所述第二加载轴25和力传感器26外安装有冷却套24，螺纹加载轴29与固定座23之间通过旋转螺纹将旋转运动转化为水平的运动，从而提供水平的驱动力。
在一种可选的实施方式中，也可以用液压缸代替所述手轮30作为驱动装置。
所述第一加载轴16贯穿釜体22的右侧通孔，所述第二加载轴25贯穿釜体的左侧通孔。第一加载轴16和第二加载轴25位于釜体腔室的第一端分别安装第一和第三试样夹具，拉杆轴31在竖直方向上贯穿釜体22的上下两个通孔，所述拉杆轴31位于釜体腔室的部分安装有第二试样夹具。
图4为釜体内及振副测量结构图，图5为釜体内及振副测量的剖视图，如图4和图5所示，LVDT位移测量装置38和LVDT位移测量装置40安装于釜体22外部，通过测量杆39、41分别与测量夹头42相连，测量夹头42固定在第二试样夹具45上。本发明第二试样夹具45上安装测量夹头42，夹头两端各夹持测量杆39、41，测量杆配合两边的LVDT位移传感器可直接测量釜体内试样的上下振幅(往复位移)，测量的数据经过数据处理比单个LVDT测量的数据更为精确。并且测量杆竖直安装，避免了水平安装时测量杆自重引起的振动。
第一试样夹具44固定于第一加载轴16的第一端，并通过釜内第一辅助支撑装置43辅助支撑，第三试样夹具47固定于第二加载轴25的第一端，并通过釜内第二辅助支撑装置46辅助支撑。第二试样夹具45与拉杆轴31固定，拉杆轴31在液压缸37驱动下带动第二试样夹具45上下往复运动，第二试样夹具45两侧夹装的第二试样与第一试样夹具44夹装的第一试样、第三试样夹具47夹装的第三试样形成相对运动，具体地，在第一方向即竖直方向上做微小的往复运动(上下振动)，在第二方向即水平方向上实现周期冲击或者恒加载，从而可以同时进行第一方向和第二方向的高温高压复合微动磨损试验。并且可实现两套试样的微动磨损同时进行，提高了试验效率。在本发明实施例中，所述第二试样为板状试样，所述第一试样和第三试样为管状或球状试样。
在本实施例中，所述第一加载轴16与所述第二加载轴25同轴设置。
在一种可选的实施方式中，根据试验需要，第二试样夹具45可以通过安装连接件与第一加载轴16或第二加载轴25固定，可以仅在第二试样夹具45的左侧或者右侧安装第二试样，该第二试样可以与安装于第一加载轴16第一端的第一试样或者或第二加载轴25第一端的第三试样进行微动磨损试验，从而也可以实现单独一套试样在第一方向和第二方向的高温高压复合微动磨损模拟试验。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (17)

1.一种高温高压复合微动磨损试验装置，其特征在于，包括：主机架以及安装在主机架上的运动主体，所述运动主体包括釜体、釜盖以及驱动装置，所述釜体和釜盖形成一密闭腔室，所述运动主体还包括：
拉杆轴，在第一方向贯穿所述釜体，所述拉杆轴位于釜体腔室的部分安装有第二试样夹具，该第二试样夹具两侧用于夹装第二试样；
第一加载轴，在第二方向贯穿于釜体的右侧，所述第一加载轴位于釜体腔室的第一端安装有第一试样夹具，该第一试样夹具用于夹装第一试样；
第二加载轴，在第二方向贯穿于釜体的左侧，所述第二加载轴位于釜体腔室的第一端安装有第三试样夹具，该第三试样夹具用于夹装第三试样；
其中，在所述高温高压复合微动磨损试验装置工作状态下，所述驱动装置可驱动第一试样夹具夹装的第一试样、第三试样夹具夹装的第三试样分别与第二试样夹具两侧夹装的第二试样同时进行第一方向和第二方向的微动磨损试验。
2.根据权利要求1所述的高温高压复合微动磨损试验装置，其特征在于，所述第一方向为竖直方向，第二方向为水平方向，所述第二试样与第一试样、第三试样在竖直方向上做微小的往复运动，在水平方向上实现周期冲击或者恒加载。
3.根据权利要求2所述的高温高压复合微动磨损试验装置，其特征在于，所述釜体四周对称分布有上下左右四个通孔，所述拉杆轴在竖直方向贯穿釜体的上下两个通孔，所述第一加载轴贯穿釜体的右侧通孔，所述第二加载轴贯穿釜体的左侧通孔。
4.根据权利要求1所述的高温高压复合微动磨损试验装置，其特征在于，所述第一加载轴的第一端安装在设于所述釜体内的第一辅助支撑装置上，所述第二加载轴的第一端安装在设于所述釜体内的第二辅助支撑装置上。
5.根据权利要求1所述的高温高压复合微动磨损试验装置，其特征在于，所述第一加载轴与所述第二加载轴同轴设置。
6.根据权利要求1所述的高温高压复合微动磨损试验装置，其特征在于，所述第二试样夹具两侧用于夹装板状第二试样，所述第一、第三试样夹具用于夹装管状或球状第一、第三试样。
7.根据权利要求1-6任一项所述的高温高压复合微动磨损试验装置，其特征在于，所述拉杆轴两端分别连接有力传感器，所述第一和第二加载轴远离釜体的第二端分别连接有力传感器。
8.根据权利要求7所述的高温高压复合微动磨损试验装置，其特征在于，所述力传感器的一端连接有连接轴，所述连接轴的另一端连接所述驱动装置。
9.根据权利要求8所述的高温高压复合微动磨损试验装置，其特征在于，所述连接轴还与导向装置连接，所述导向装置安装在固定座上，所述导向装置起导向与防转作用。
10.根据权利要求1所述的高温高压复合微动磨损试验装置，其特征在于，所述主机架包括安装板、平台、右立柱、上横梁、左立柱以及下横梁，其中所述安装板通过螺栓竖直固定于左、右立柱上，所述运动主体竖直安装在安装板上。
11.根据权利要求1中所述的高温高压复合微动磨损试验装置，其特征在于，所述第二试样夹具上安装有测量夹头，测量夹头两端各夹持竖直安装的测量杆，所述测量杆配合两边的LVDT位移传感器可直接测量釜内试样的上下振幅。
12.一种高温高压复合微动磨损试验装置，其特征在于，包括：主机架以及安装在主机架上的运动主体，所述运动主体包括釜体、釜盖以及驱动装置，所述釜体和釜盖形成一密闭腔室，所述运动主体还包括：
拉杆轴，在第一方向贯穿所述釜体，所述拉杆轴位于釜体腔室的部分轴上安装有第二试样夹具，该第二试样夹具用于夹装第二试样；
第一加载轴，在第二方向贯穿于釜体的右侧，所述第一加载轴位于釜体腔室的第一端安装有第一试样夹具，该第一试样夹具用于夹装第一试样；
第二加载轴，在第二方向贯穿于釜体的左侧，所述第二加载轴位于釜体腔室的第一端与所述第二试样夹具固定连接；
其中，在所述高温高压复合微动磨损试验装置工作状态下，所述驱动装置可驱动第一试样夹具夹装的第一试样与第二试样夹具夹装的第二试样同时进行第一方向和第二方向的微动磨损试验。
13.根据权利要求12中所述的高温高压复合微动磨损试验装置，其特征在于，所述第一方向为竖直方向，第二方向为水平方向，所述第二试样与第一试样在竖直方向上做微小的往复运动，在水平方向上实现周期冲击或者恒加载。
14.根据权利要求12所述的高温高压复合微动磨损试验装置，其特征在于，所述第一加载轴的第一端安装在设于所述釜体内的第一辅助支撑装置上，所述第二加载轴的第一端安装在设于所述釜体内的第二辅助支撑装置上。
15.一种高温高压复合微动磨损试验装置，其特征在于，包括：主机架以及安装在主机架上的运动主体，所述运动主体包括釜体、釜盖以及驱动装置，所述釜体和釜盖形成一密闭腔室，所述运动主体还包括：
拉杆轴，在第一方向贯穿所述釜体，所述拉杆轴位于釜体腔室的部分轴上安装有第二试样夹具，该第二试样夹具用于夹装第二试样；
第一加载轴，在第二方向贯穿于釜体的右侧，所述第一加载轴位于釜体腔室的第一端与所述第二试样夹具固定连接；
第二加载轴，在第二方向贯穿于釜体的左侧，所述第二加载轴位于釜体腔室的第一端安装有第三试样夹具，该第三试样夹具用于夹装第三试样；
其中，在所述高温高压复合微动磨损试验装置工作状态下，所述驱动装置可驱动第二试样夹具夹装的第二试样与第三试样夹具夹装的第三试样同时进行第一方向和第二方向的微动磨损试验。
16.根据权利要求15中所述的高温高压复合微动磨损试验装置，其特征在于，所述第一方向为竖直方向，第二方向为水平方向，所述第二试样与第三试样在竖直方向上做微小的往复运动，在水平方向上实现周期冲击或者恒加载。
17.根据权利要求15所述的高温高压复合微动磨损试验装置，其特征在于，所述第一加载轴的第一端安装在设于所述釜体内的第一辅助支撑装置上，所述第二加载轴的第一端安装在设于所述釜体内的第二辅助支撑装置上。
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