[發明專利]一種超聲振動下漸開線花鍵副微動磨損試驗裝置

有效

• 申請號: 201810793729.7
• 申請日: 2018-07-19
• 公開（公告）號: CN108871768B
• 公開（公告）日: 2020-08-04
• 發明（設計）人: 姜勝強;何明學;蔣理寬;胡聰芳
• 申請（專利權）人: 湘潭大學
• 主分類號: G01M13/025
• 分類號: G01M13/025;G01N3/56
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種超聲振動下漸開線花鍵副微動磨損試驗裝置，具體包括底座、驅動單元、被測單元、支撐裝置、加載器、測量單元及超聲振動單元。驅動單元由變頻電機和聯軸器組成；被測單元包括帶外花鍵的聯軸器I、內花鍵軸套I、外花鍵軸、內花鍵軸套II和帶外花鍵的聯軸器II。被測單元中的花鍵副在變頻電機的驅動下轉動，并通過加載器施加扭矩。轉動過程中被測單元由支撐裝置支撐，通過測量單元中的激光位移傳感器測量花鍵副的不對中量，且該不對中量可以通過超聲振動單元進行調節。本發明提供一種可以實現兩組或多組固定式漸開線花鍵副同時測試的微動磨損試驗裝置，能真實模擬傳動中花鍵副固定狀態下的磨損情況。

技術領域

本發明涉及一種超聲振動下漸開線花鍵副微動磨損試驗裝置，屬于機械工程中微動摩擦學技術領域。

背景技術

漸開線花鍵副由內、外花鍵構成，漸開線花鍵副具有對中性好的特點，理論上，內外花鍵軸完全對中，花鍵副各個鍵齒受載均勻，但實際上，由于加工制造誤差、裝配誤差和傾覆力矩等因素的影響，內外花鍵軸存在不對中的情況。對于花鍵副而言，不對中的存在會導致各個鍵齒受力不均，局部鍵齒承受巨大的載荷，使鍵齒在花鍵軸的旋轉過程中承受周期性交變載荷，同時內外花鍵接觸齒面會產生較大的相對滑移，從而導致花鍵副產生微動磨損、微動疲勞而失效，甚至可能會導致局部鍵齒因為受載太大發生瞬間斷裂或者因為常規疲勞發生斷裂而失效。

專利CN106124209A中公開了“花鍵副微動磨損試驗臺”，該試驗臺通過機械裝置調節花鍵副角度不對中量和徑向不對中量，雖然解決了不對中量的模擬，但該試驗臺采用的是機械的方法，模擬的角度不對中量和徑向不對中量為固定的量，而花鍵副在實際運轉過程中，其角度不對中量和徑向不對中量為變化的量；因漸開線花鍵的材質一般硬度比較高，所以一般花鍵磨損試驗都是超長循環次數和超長時間，而在設計實驗時，我們應當盡可能縮短實驗周期和降低實驗成本。

為解決上述問題，本發明通過超聲振動的調節使運轉中的內花鍵軸套與外花鍵軸的軸線實現角度不對中和徑向不對中，且此角度不對中和徑向不對中量為變化的量；本發明中超聲振動單元中的超聲發生器把頻率為50Hz的交流電轉換為頻率為16-25KHz的超聲頻電能，換能器將超聲頻電能轉換成超聲頻振動，從而實現花鍵副的高頻振動，使得花鍵副的摩擦磨損加劇，使試件在較短時間內出現磨損或失效，因此，相對于其它實驗裝置，本發明具有效率高，極大的縮減了實驗周期等特點。

發明內容

本發明的目的在于，提供一種超聲振動下漸開線花鍵副微動磨損試驗裝置，該試驗裝置可以一次同時測得兩組或多組漸開線花鍵副的微動磨損，并大大縮減我們的測試時間。

本發明實現上述目的的技術方案為：

一種超聲振動下漸開線花鍵副微動磨損試驗裝置，具體包括底座、驅動單元、被測單元、支撐裝置、加載器、測量單元及超聲振動單元；所述驅動單元由變頻電機和聯軸器組成；所述被測單元為花鍵副，包括帶外花鍵的聯軸器I、內花鍵軸套I、外花鍵軸、內花鍵軸套II和帶外花鍵的聯軸器II；所述測量單元包括扭矩轉速傳感器、激光位移傳感器、數據采集裝置和計算機；所述支撐裝置由支撐架、調心滾子軸承II、孔用擋圈組成；所述超聲振動單元由超聲發生器、換能器、變幅桿、微動壓頭、耐磨套、調心滾子軸承I及托舉架組成；所述底座上固定有變頻電機、加載器和激光位移傳感器，且變頻電機的輸出軸、聯軸器、扭矩轉速傳感器、帶外花鍵的聯軸器I、內花鍵軸套I、外花鍵軸、內花鍵軸套II、帶外花鍵的聯軸器II以及加載器依次相連；所述超聲發生器、換能器、變幅桿、微動壓頭安裝在托舉架上，所述托舉架由一塊固定底板和兩塊活動托板組成，固定底板左右兩側為兩根帶有螺紋的支柱，且此兩根支柱固定安裝在底板上，所述兩塊活動托板通過螺母、墊片以螺紋連接的方式安裝在所述兩根支柱上；所述扭矩轉速傳感器用來檢測試驗中轉速和扭矩的大小，所述激光位移傳感器用來測量花鍵副的不對中量。

上述一種超聲振動下漸開線花鍵副微動磨損試驗裝置，所述內花鍵軸套I和II與所述外花鍵軸分別組成花鍵副，外花鍵軸由所述支撐裝置中的調心滾子軸承II支撐。