[發明專利]一種滾動軸承的微動磨損試驗裝置及磨損計算方法

有效

• 申請號: 202011025160.3
• 申請日: 2020-09-25
• 公開（公告）號: CN112179796B
• 公開（公告）日: 2021-11-12
• 發明（設計）人: 盧敏;陳志豪;李政民卿;葛紫璇
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: G01N3/56
• 分類號: G01N3/56;G01N3/06;G01B15/00;G01B15/04;G01M13/04
• 代理公司: 北京盛凡智榮知識產權代理有限公司 11616
• 代理人: 王勇

本發明公開了一種滾動軸承的微動磨損試驗裝置及磨損計算方法，真實的滾動軸承為試驗對象，壓電陶瓷促動器為動力源，運用杠桿原理將促動器的高頻伸縮微動，通過動力連接件傳遞至扭轉軸，促使軸承內滾道發生扭轉微動，進一步轉化為軸承周向滾動體與軸承內外滾道之間的切向、滾動和扭轉的復合型微動模式，在扭轉軸的適當位置設定測量點，用測量儀器，求得微動磨損量，代入Archard模型獲得磨損系數，最后可得到適用于滾動軸承使役工況和結構特征的微動磨損估算模型。本發明與現有技術相比的優點在于：重現滾動軸承微動磨損的復雜使役工況，具有出力大、頻率高、精度高特點，同時可用于多方面的、批量化的微動磨損試驗，也可用于軸承微動磨損系數的測定。

技術領域

本發明涉及機械磨損技術領域，具體是指一種滾動軸承的微動磨損試驗裝置及磨損計算方法。

背景技術

微動是發生在兩接觸表面之間極小幅度的運動，通常為微米量級。這些接觸表面通常在宏觀上是靜止的，但在實際接觸處會發生難以察覺的往復性微幅運動。根據接觸體之間相對運動的方向，微動磨損分為4種基本運行模式，即：切向式、徑向式、滾動式和扭動式。其中切向式微動也稱為平移式微動，它是最普遍的微動模式，也是微動實驗中最常用的形式。微動磨損對微小局部的反復作用，會造成接觸表面摩擦磨損，進而萌生疲勞裂紋，降低局部疲勞強度，使機械零部件的壽命大為降低。微動磨損普遍存在于機械行業、核反應堆、航空航天、橋梁、汽車、船舶、鐵路、電力工業甚至是人工植入器等領域的緊固裝配件中，現已成為一些關鍵零部件失效的主要原因之一。

在某些機械傳動機構中，摩擦式離合器與軸承配套使用，軸承同軸安裝于離合器的兩側，起支撐和約束內外傳動軸的作用。

離合器有兩種工作狀態，正向楔合傳動和反向脫楔超越。在楔合傳動時，離合器楔塊與內外傳動軸摩擦并楔緊，使兩者同步旋轉，但受到功率或轉速的浮動影響，楔塊發生微小彈性變形以至內外傳動軸之間存在相對的小幅扭轉微動。另一方面，受扭轉頻率和自身結構的影響，傳遞至軸承的扭轉微動表現為軸承滾子與滾道之間切向、滾動和滾子自身扭轉(受保持架摩擦)等復雜的微動形式。需要說明的是，反向脫楔超越時的軸承運動屬于正常的滾動摩擦磨損，不屬于微動形式。

為了便于研究，通常的微動磨損試驗方案是將微動接觸對象簡化為球-平面結構，采用電機帶動偏心機械裝置產生切向微動的形式開展試驗。但對于離合器結構組件中的軸承來說，這種方案與滾動軸承的真實工況差異較大，難以實現其高頻率的復合型微動形式。

發明內容

本發明要解決的技術問題是克服以上技術缺陷，提供一種滾動軸承的微動磨損試驗裝置及磨損計算方法，重現滾動軸承微動磨損的復雜使役工況，具有出力大、頻率高、精度高特點，同時可用于多方面的、批量化的微動磨損試驗，也可用于軸承微動磨損系數的測定。

為解決上述技術問題，本發明提供的技術方案為：一種滾動軸承的微動磨損試驗裝置，包括底板和驅動電源控制器，所述底板上設有相互對應布置的軸承座，所述軸承座上設有軸承蓋，所述軸承蓋和軸承座之間設有扭振軸，所述扭振軸上設有不少于一個的軸承試驗件，所述扭振軸的兩端均開有接觸槽，兩側所述軸承蓋之間設有和軸承試驗件相配合的軸承壓蓋，所述軸承壓蓋上端設有軸承壓板，所述底板的一側設有杠桿支柱，所述杠桿支柱上端鉸接有和軸承壓板配合的杠桿，所述杠桿的另一端設有砝碼桿，所述底板上位于軸承座的兩側均設有矩形支座，所述矩形支座上分別設有位于扭振軸端部上下方的壓桿和壓電陶瓷促動器，所述壓電陶瓷促動器和驅動電源控制器連接，所述壓桿和矩形支座之間設有蝶形彈簧，所述矩形支座上端設有和壓桿螺紋連接的調節螺母，所述壓電陶瓷促動器上端設有動力連接件，所述動力連接件上端以及壓桿下端均設有插接到接觸槽中的球頭。

進一步的，所述扭振軸上設有用于固定軸承試驗件的軸用彈性擋圈，以及用于分隔相鄰兩所述軸承試驗件的軸套。

進一步的，所述杠桿和杠桿支柱之間通過軸銷鉸接連接。

進一步的，所述壓電陶瓷促動器下端設有墊板，所述墊板通過螺絲固接在矩形支座下端面上。