[實用新型]滾動微動磨損試驗裝置

有效

• 申請號: 201621386516.5
• 申請日: 2016-12-16
• 公開（公告）號: CN206387678U
• 公開（公告）日: 2017-08-08
• 發明（設計）人: 李玲;麻詩韻;康樂;阮曉光
• 申請（專利權）人: 西安建筑科技大學
• 主分類號: G01N3/56
• 分類號: G01N3/56
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司61200
• 代理人: 陸萬壽

技術領域

本實用新型涉及微動磨損試驗裝置領域，特別涉及一種滾動微動磨損試驗裝置、方法和磨損深度建模方法。

背景技術

微動是發生在兩接觸表面之間極小幅度(通常為微米量級)的運動，這些接觸表面通常名義上是靜止的，即微動發生在“緊固”配合的機械部件中，微動磨損對局部的反復作用，可以造成接觸表面摩擦磨損，并能萌生疲勞裂紋，降低局部疲勞強度，使機械零部件的壽命大大降低。微動損傷普遍存在于機械行業、核反應堆、航空航天器、橋梁工程、汽車、鐵路、船舶、電力工業甚至人工植入器等領域的緊配合部件中，現已成為一些關鍵零部件失效的主要原因之一。

目前，為了便于研究，通常對于簡化的球-平面接觸方式，根據接觸體間相對運動的不同，微動可分為4種基本運行模式，即：切向、徑向、轉動和扭動微動。轉動微動又包含兩類，即：滾動微動和轉動微動。

滾動微動是滾動體在交變載荷下在滾動表面上發生微動，并產生微幅滾動的相對運動；與轉動微動相比，轉動微動的旋轉軸在運動的時候不存在位移，而滾動微動的旋轉軸存在著位移。滾動微動帶來的損害是風電軸承的主要失效形式。目前，關于微動磨損的研究都是以簡化的球 -平面接觸形式為基礎的，對于復雜接觸形式的微動磨損，如滾動微動磨損則由于試驗設備的限制，無法進行模擬實驗檢測研究。

研究滾動微動試驗的裝置，以改進機械工程的相關設計，減少工程中出現的滾動微動磨損問題，對提高裝備與部件的性能和壽命具有十分重要的意義。

實用新型內容

本實用新型的目的在于提供一種滾動微動磨損試驗裝置，以解決現有技術無法進行滾動微動磨損實驗的問題。

為了實現上述目的,本實用新型采取了如下技術方案：

滾動微動磨損試驗裝置，包括：左底座、緩沖臺、下夾具、對磨球、上夾具、旋轉臺、回轉馬達、右底座、ATI六維F/T傳感器、導向桿、應變片、信號采集系統和計算機；左底座上沿豎向設置有若干導向桿；緩沖臺安裝于導向桿上；試件與下夾具固定并固定在緩沖臺上；試件的上表面為下凹的圓弧面并于圓弧面上放置有對磨球；回轉馬達固定在右底座上，回轉馬達的旋轉軸連接旋轉臺；對磨球通過上夾具連接旋轉臺；ATI六維F/T傳感器置于緩沖臺上，ATI 六維F/T傳感器的輸出端連接信號采集系統；沿試件的軸線中心處植有應變片，該應變片連接電橋，電橋通過動態應變儀連接信號采集系統；信號采集系統連接計算機。

進一步的，緩沖臺的下表面中央設有螺柱。

進一步的，對磨球通過角接觸球軸承與連接于上夾具的短軸相連。

進一步的，短軸偏心安裝于上夾具上。

進一步的，試件上表面的弧面為對磨球滾動軌跡的包絡面。

本實用新型中，滾動微動磨損試驗裝置的法向載荷范圍處于5～420N之間；滾動的最小角位移幅值為0.36°；角速度控制范圍0.01～5°/s，切向力測量范圍為1.8～180N，扭矩測量范圍 10～10000N·mm，測量精度為4N·mm，循環次數1～1000次。

相對于現有技術，本實用新型的優點在于：

(1)從實驗裝置可看出，測試出來的特性參數都直接與對磨球和試件直接作用有關，測量的物理量個數較少，所以能夠保證結構滾動微動磨損特性從實驗裝置系統的動特性中較容易分離出來。而且采用的是直接測量法。

(2)為了便于對影響滾動微動磨損特性的各基本影響因素進行研究，本實驗裝置結構簡單、易于更換、易于定位，能夠進行重復試驗。

(3)本實驗裝置上夾具的設計，通過在圓盤非圓心位置攻螺紋孔，從而將圓盤繞軸心小角度的往復轉動，變為與螺紋孔配合的短軸往復擺動。裝置制造方便，裝配容易。

(4)本實驗裝置緩沖臺采用多孔板便于下夾具在其上定位與安裝，有利于對磨球與試件的相互配合，以保證運動精度。

(5)本實驗裝置可通過改變與對磨球相連的短軸在上夾具中的旋入深度，從而改變對磨球曲面與試件上曲面的接觸點。在保證了對磨球的充分利用的同時減少了裝置因調整對磨球位置而耗費的時間。

(6)本實驗裝置通過聯合使用高精度低速回轉馬達和高精度ATI六維F/T傳感器，大大提高了實驗裝置運轉和實驗數據測量的精度，也大大降低了實驗數據處理的難度，使得建模方法的可靠性得到保證。

附圖說明

圖1是本實用新型進行滾動微動磨損試驗的裝置圖。

圖2是本試驗裝置上夾具圖；其中圖2(a)為上夾具的正視圖，圖2(b)為左視圖。