本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種滾動(dòng)/滑動(dòng)接觸疲勞試驗(yàn)裝置，屬于機(jī)械產(chǎn)品的組成及結(jié)構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域，裝置包括底座、調(diào)頻電機(jī)、滾子軸、陪試件、從動(dòng)軸、氣缸以及氣動(dòng)系統(tǒng)的氣源裝置、控制元件和輔助元件。其中滾子軸由電機(jī)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，陪試件安裝在從動(dòng)軸的一端并與滾子接觸，從動(dòng)軸的另一端與氣缸相連。陪試件可根據(jù)需要更換為平底件或滾子組件，選用平底陪試件時(shí)，采用不同的滾子試件半徑或轉(zhuǎn)速，就可形成不同滑差的滾動(dòng)/滑動(dòng)接觸。通過(guò)調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速可控制滾子的轉(zhuǎn)動(dòng)速度，通過(guò)調(diào)節(jié)氣缸壓力可產(chǎn)生不同的接觸壓力，最終本試驗(yàn)裝置可用于進(jìn)行不同滑差、不同轉(zhuǎn)速、不同載荷的材料滾動(dòng)/滑動(dòng)接觸疲勞試驗(yàn)。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及一種滾子元件的材料接觸疲勞試驗(yàn)裝置，屬于機(jī)械產(chǎn)品的組成及結(jié)構(gòu)
技術(shù)介紹
接觸疲勞廣泛存在于兩個(gè)相互反復(fù)接觸的零部件表面，比如齒輪、軸承、凸輪以及鋼軌等。這些零部件在經(jīng)過(guò)一定周次的循環(huán)接觸應(yīng)力后，在工作表面的局部區(qū)域產(chǎn)生小塊剝落，形成麻點(diǎn)或凹坑，使其在工作中產(chǎn)生噪聲、磨損、振動(dòng)及溫升，從而導(dǎo)致失效，因此接觸疲勞性能是這些關(guān)鍵零部件用材料的重要技術(shù)指標(biāo)。由于接觸疲勞失效機(jī)理的復(fù)雜性和理論研究的局限性，進(jìn)行接觸疲勞試驗(yàn)無(wú)疑成為評(píng)定這項(xiàng)指標(biāo)的有效途徑。由于諸如齒輪、軸承、凸輪、鋼軌等零部件接觸的特征都是在高負(fù)荷下進(jìn)行純滾動(dòng)或帶有滑動(dòng)的滾動(dòng)，因此對(duì)其進(jìn)行接觸疲勞測(cè)試通常是利用疲勞試驗(yàn)裝置對(duì)以上零件直接進(jìn)行模擬加載測(cè)試。各國(guó)研究人員針對(duì)材料的滾動(dòng)疲勞設(shè)計(jì)了多種不同接觸形式的疲勞試驗(yàn)裝置，比如美國(guó)NASA為了發(fā)展航空航天技術(shù)，從五十年代末起，就資助GE公司專門(mén)研制了開(kāi)展材料接觸疲勞性能試驗(yàn)的專用試驗(yàn)機(jī)設(shè)備——ROLLING-CONTECTFATIGUE TESTER，此后陸續(xù)又研制了超高速和新型力加載控制方式的同類試驗(yàn)設(shè)備。國(guó)內(nèi)常用的試驗(yàn)機(jī)也有4球試驗(yàn)機(jī)、5球試驗(yàn)機(jī)、球與V形環(huán)試驗(yàn)機(jī)、推力片試驗(yàn)機(jī)等，這些試驗(yàn)機(jī)都是針對(duì)軸承的接觸疲勞模仿其工作原理進(jìn)行試驗(yàn)的，因此設(shè)備整體結(jié)構(gòu)復(fù)雜，測(cè)試過(guò)程中軸承的滾動(dòng)、滑動(dòng)狀態(tài)無(wú)法控制。材料的疲勞特能是產(chǎn)品疲勞設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，根據(jù)零件的接觸工況進(jìn)行相應(yīng)的材料疲勞試驗(yàn)，就能掌握產(chǎn)品的疲勞性能，目前公開(kāi)的報(bào)道中未見(jiàn)可用于對(duì)材料滾動(dòng)/滑動(dòng)接觸疲勞試驗(yàn)裝置。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
有鑒于此，本專利技術(shù)提供了一種滾動(dòng)/滑動(dòng)接觸疲勞試驗(yàn)裝置，根據(jù)待測(cè)材料需滿足的工況選擇滾子試件半徑或轉(zhuǎn)速，以及平底陪試件的結(jié)構(gòu)和材料；利用調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速控制滾子的轉(zhuǎn)動(dòng)速度，通過(guò)調(diào)節(jié)氣缸壓力可產(chǎn)生不同的接觸壓力，實(shí)現(xiàn)對(duì)材料不同滑差、不同轉(zhuǎn)速、不同載荷的滾動(dòng)/滑動(dòng)接觸疲勞試驗(yàn)。材料滾動(dòng)/滑動(dòng)接觸疲勞試驗(yàn)裝置，包括底座、調(diào)頻電機(jī)、滾子軸、兩個(gè)滾子軸支架、從動(dòng)軸左支架、從動(dòng)軸右支架、陪試件、轉(zhuǎn)速傳感器、加速度傳感器、從動(dòng)軸和氣缸。其中滾子軸通過(guò)一對(duì)滾動(dòng)軸承安裝在兩個(gè)固定在底座的滾子軸支架上，滾子軸通過(guò)聯(lián)軸器與調(diào)頻電機(jī)的輸出端相連，滾子軸與電機(jī)的主軸同軸，滾子同心固定在滾子軸上，滾子軸上安裝轉(zhuǎn)速傳感器；從動(dòng)軸通過(guò)一對(duì)滑動(dòng)軸承安裝在從動(dòng)軸左支架和從動(dòng)軸右支架上，從動(dòng)軸的軸線與滾子軸的軸線互相垂直，從動(dòng)軸的一端安裝陪試件，另一端通過(guò)聯(lián)接件與氣缸相連，陪試件與滾子相對(duì)；從動(dòng)軸外套裝預(yù)緊彈簧，預(yù)緊彈簧的兩端分別抵觸在從動(dòng)軸的彈簧座和從動(dòng)軸右支架之間，彈簧座上安裝加速度傳感器。其中，陪試件分為平底陪試件和滾子組件兩種，滾子組件由陪試滾子和陪試滾子安裝頭組成，陪試滾子通過(guò)其上的滾動(dòng)軸滾動(dòng)配合安裝在陪試滾子安裝頭上，平底陪試件和滾子組件上均設(shè)有與從動(dòng)軸連接的螺紋孔；上述裝置中，滾子軸和從動(dòng)軸均采用配對(duì)軸承支撐，以保證其徑向和軸向精度。兩個(gè)滾子軸支架的軸承安裝孔均與電機(jī)主軸同軸，以保證滾子軸與電機(jī)主軸同軸；從動(dòng)軸左支架和從動(dòng)軸右支架的軸承安裝孔位置要保證從動(dòng)軸軸線與滾子軸軸線等高且垂直，并使陪試件與滾子無(wú)偏接觸。上述裝置中，從動(dòng)軸右支架的緊固螺栓位置在底座上一定范圍內(nèi)可左右調(diào)節(jié)，使得從動(dòng)軸右支架的固定位置可左右調(diào)節(jié)，以便調(diào)整預(yù)緊彈簧的安裝長(zhǎng)度；通過(guò)選擇合適的彈簧剛度、自由長(zhǎng)度以及從動(dòng)軸右支架的位置調(diào)整彈簧安裝長(zhǎng)度，可在陪試件與滾子間施加合適的預(yù)緊力，保證陪試件與滾子的緊密接觸，由于從動(dòng)軸與連接件之間為滑動(dòng)配合，預(yù)緊彈簧使?jié)L子和陪試件在安裝時(shí)為氣缸預(yù)留氣缸行程。上述裝置中，陪試件可根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要更換為平底件或滾子組件，當(dāng)陪試件選為平底件時(shí)，采用不同的滾子試件半徑或轉(zhuǎn)速，就可形成不同滑差的滾動(dòng)/滑動(dòng)接觸。上述裝置中，滾子軸通過(guò)聯(lián)軸器與調(diào)頻電機(jī)相連，通過(guò)調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速，就可使?jié)L子按所需轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。上述裝置中，滾子與陪試件的接觸力由連接在從動(dòng)軸右端的氣缸提供，通過(guò)調(diào)節(jié)氣缸的氣壓，就可進(jìn)行不同接觸載荷下的接觸疲勞試驗(yàn)。有益效果1、本專利技術(shù)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠，操作方便，實(shí)用性強(qiáng)，利用本專利技術(shù)能直觀得到零件材料在實(shí)際接觸工況下的疲勞特性，為采用此材料所要加工的產(chǎn)品提供必要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。2、通過(guò)選用不同的陪試件，可進(jìn)行滾動(dòng)或不同滑差的滾動(dòng)/滑動(dòng)接觸疲勞試驗(yàn)，陪試件旋轉(zhuǎn)速度由電機(jī)決定，可進(jìn)行不同轉(zhuǎn)速的試驗(yàn)，測(cè)試范圍廣。3、滾子與陪試件之間的接觸壓力由氣缸提供，可在10 10000N的范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)節(jié)，接觸壓力可達(dá)到6000MPa，還可進(jìn)行可變載荷的接觸疲勞試驗(yàn)；當(dāng)滾子出現(xiàn)疲勞失效時(shí)，以增大的加速度響應(yīng)來(lái)終止試驗(yàn)，或以給定的循環(huán)次數(shù)來(lái)終止試驗(yàn)，使試驗(yàn)的進(jìn)程易于控制。附圖說(shuō)明圖1是本專利技術(shù)一種滾動(dòng)/滑動(dòng)接觸疲勞試驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)示意俯視圖；圖2是本專利技術(shù)-一種滾動(dòng)/滑動(dòng)接觸疲勞試驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)示意主視圖；圖3是圖2的A-A局部剖視圖；圖4是本專利技術(shù)一種滾動(dòng)/滑動(dòng)接觸疲勞試驗(yàn)裝置平底陪試件結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是本專利技術(shù)一種滾動(dòng)/滑動(dòng)接觸疲勞試驗(yàn)裝置滾子陪試組件結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是本專利技術(shù)一種滾動(dòng)/滑動(dòng)接觸疲勞試驗(yàn)裝置聯(lián)接件結(jié)構(gòu)示意圖。1-調(diào)頻電機(jī)、2-聯(lián)軸器、3-滾子軸支架、4-滾子軸、5-轉(zhuǎn)速傳感器、6_陪試件、7-從動(dòng)軸、8-彈簧座、9-預(yù)緊彈簧、10-聯(lián)接件、11-氣缸、12-底座、13-加速度傳感器、14-滑動(dòng)軸承、15-從動(dòng)軸右支架、16-螺栓、17-滾動(dòng)軸承、18-滴油器、19-陪試滾子、20-陪試滾子安裝頭。具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖并舉實(shí)施例，對(duì)本專利技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)描述。如附圖1、2和3所示，本專利技術(shù)提供了 一種滾動(dòng)/滑動(dòng)接觸疲勞試驗(yàn)裝置，包括底座12、調(diào)頻電機(jī)1、滾子軸4、轉(zhuǎn)速傳感器5、陪試件6、從動(dòng)軸左支架、加速度傳感器13、從動(dòng)軸右支架15、從動(dòng)軸7和氣缸11。其中滾子軸4通過(guò)一對(duì)滾動(dòng)軸承17安裝在兩個(gè)固定在底座12的滾子軸支架3上，滾子軸4通過(guò)聯(lián)軸器2與調(diào)頻電機(jī)I相連，滾子軸4與調(diào)頻電機(jī)I的主軸同軸，滾子同心固定在滾子軸4上，滾子軸4上安裝轉(zhuǎn)速傳感器5 ;陪試件6安裝在從動(dòng)軸7的左端并與滾子接觸，從動(dòng)軸7通過(guò)一對(duì)滑動(dòng)軸承14安裝在兩個(gè)固定在底座12的從動(dòng)軸支架15上，其右端通過(guò)聯(lián)接件10與氣缸11相連。從動(dòng)軸外套裝一預(yù)緊彈簧9，彈簧9的一端壓在固定在從動(dòng)軸7的彈簧座8上，另一端通過(guò)彈簧座壓在從動(dòng)軸右支架15上，彈簧座8上安裝加速度傳感器13。上述裝置中，滾子軸4和從動(dòng)軸7均采用配對(duì)軸承支撐，兩個(gè)滾子軸支架3的軸承安裝孔均與電機(jī)I的主軸同軸；從動(dòng)軸左支架和從動(dòng)軸右支架15的軸承安裝孔位置要保證從動(dòng)軸7的軸線與滾子軸4的軸線等高且垂直，并使陪試件6與滾子無(wú)偏接觸。從動(dòng)軸右支架15用螺栓16固定在底座12上，其固定位置可在一定范圍內(nèi)左右調(diào)節(jié)，以便調(diào)整預(yù)緊彈簧9的安裝長(zhǎng)度，從而在陪試件6與滾子間施加合適的預(yù)緊力，保證陪試件與滾子的緊密接觸。如附圖4和圖5所示，陪試件6分為平底陪試件和滾子組件兩種，滾子組件由陪試滾子19和陪試滾子安裝頭20組成，陪試滾子19通過(guò)其上的滾動(dòng)軸滾動(dòng)配合安裝在陪試滾子安裝頭20上，平底陪試件和滾子組件上均設(shè)有與從動(dòng)軸7連接的螺紋孔，兩種陪試件6都通過(guò)螺紋與從動(dòng)軸7的左端固定連接；當(dāng)陪試件選為平底陪試件時(shí)，采用不同的滾子試件半徑或轉(zhuǎn)速，就可形成不同滑差的滾動(dòng)/滑本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種滾動(dòng)/滑動(dòng)接觸疲勞試驗(yàn)裝置，其特征在于，包括底座（12）、調(diào)頻電機(jī)（1）、滾子軸（4）、轉(zhuǎn)速傳感器（5）、陪試件（6）、從動(dòng)軸左支架、加速度傳感器（13）、從動(dòng)軸右支架（15）、從動(dòng)軸（7）和氣缸（11）；其中滾子軸（4）通過(guò)一對(duì)滾動(dòng)軸承（17）安裝在兩個(gè)固定在底座（12）的滾子軸支架（3）上，滾子軸（4）通過(guò)聯(lián)軸器（2）與調(diào)頻電機(jī)（1）相連，滾子軸（4）與調(diào)頻電機(jī)（1）的主軸同軸，滾子同心固定在滾子軸（4）上，滾子軸（4）上安裝轉(zhuǎn)速傳感器（5）；陪試件（6）安裝在從動(dòng)軸（7）的左端并與滾子接觸，從動(dòng)軸（7）通過(guò)一對(duì)滑動(dòng)軸承（14）安裝在兩個(gè)固定在底座（12）的從動(dòng)軸支架（15）上，其右端通過(guò)聯(lián)接件（10）與氣缸（11）相連，從動(dòng)軸外套裝一預(yù)緊彈簧（9），彈簧（9）的一端壓在固定在從動(dòng)軸（7）的彈簧座（8）上，另一端通過(guò)彈簧座壓在從動(dòng)軸右支架（15）上，彈簧座（8）上安裝加速度傳感器（13）。
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：覃文潔，尹松，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：北京理工大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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