低速沖擊微動磨損試驗臺的研制及實驗研究.pdf

1、沖擊微動磨損所誘發(fā)的機械零部件失效廣泛存在于電力系統(tǒng)、石化裝備、礦山機械、海洋機械、航空航天等領(lǐng)域，給重大設(shè)備的安全運行帶來較大的安全隱患，極大縮短其服役壽命。研制出可模擬沖擊微動磨損工況的沖擊微動磨損試驗機具有十分重要的科研價值。本文所研制的沖擊微動磨損試驗臺可為評價不同的材料結(jié)構(gòu)和金屬界面的抗沖擊磨損性能、吸能特性研究以及壽命預(yù)估提供重要的實驗依據(jù)。
　　本文根據(jù)沖擊微動磨損試驗機的功能需求和技術(shù)指標(biāo)，設(shè)計了開放性較高的多功能

2、沖擊微動磨損試驗臺。該試驗臺通過機械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)、運動控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集處理分析系統(tǒng)的協(xié)調(diào)運行，可實現(xiàn)力控制沖擊微動磨損、能量控制沖擊微動磨損兩種試驗功能。并實現(xiàn)對沖擊接觸力、沖擊接觸時間、沖擊界面變形、沖擊能量耗散、沖擊速度等試驗參數(shù)的測量。此外，以Zr-4合金管為研究對象，通過改變壁厚和管徑兩個途徑改變合金管徑厚比，考察其在恒定沖擊能量作用下的動態(tài)響應(yīng)、損傷行為，探索其損傷機理。
　　本論文中沖擊微動磨損試驗機的主要研究工作如下:

3、
　　(1)沖擊微動磨損試驗臺系統(tǒng)整體設(shè)計
　　根據(jù)試驗臺需求分析結(jié)果，分別對伺服升降模塊、力控制沖擊微動磨損模塊、能量控制沖擊微動磨損模塊進行系統(tǒng)原理設(shè)計、機械結(jié)構(gòu)設(shè)計、外觀設(shè)計，完成對系統(tǒng)核心部件的選型、校核、定制、標(biāo)定。
　　(2)試驗臺系統(tǒng)硬件電路設(shè)計
　　首先完成對試驗臺電氣系統(tǒng)的整體設(shè)計。接著對伺服升降電氣系統(tǒng)、音圈電機控制系統(tǒng)、信號采集分析系統(tǒng)進行電路設(shè)計，并完成對伺服升降模塊、音圈電機控制系統(tǒng)的運

4、動控制程序設(shè)計。最后進行各系統(tǒng)模塊的集成調(diào)試，并闡述了測試信號的采集、處理、分析方法。
　　(3)試驗臺上位機軟件設(shè)計
　　首先對試驗臺軟件系統(tǒng)進行需求分析和總體方案設(shè)計，接著完成對通訊連接模塊、參數(shù)設(shè)置模塊、位置調(diào)整模塊、試驗機啟停模塊、數(shù)據(jù)動態(tài)顯示模塊、數(shù)據(jù)采集存儲模塊等各子模塊的程序設(shè)計。最后集成調(diào)試各子程序模塊并設(shè)計出系統(tǒng)整體控制界面。
　　本論文還研究了不同徑厚比Zr-4合金管在恒定沖擊能量下沖擊微動磨損性能

5、，得出以下主要結(jié)論:
　　(1)沖擊磨損的過程中，相同外徑的合金管隨著徑厚比的增加，沖擊接觸時間將延長，沖擊峰值力、能量吸收率、界面磨損程度將降低。
　　(2)相同壁厚的合金管隨著徑厚比的增大，沖擊接觸時間將縮短，沖擊峰值力、能量吸收率、磨痕深度將降低。
　　(3)相同外徑的合金管隨著抗彎截面系數(shù)的增加，最大變形量將減小，能量吸收率、沖擊峰值力、磨痕面積隨著增大;相同壁厚的合金管隨著抗彎截面系數(shù)的增加，最大變形量和能量