專利名稱：一種滾動微動磨損試驗裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及微動磨損試驗裝置領域，尤其是一種滾動微動磨損試驗裝置。
背景技術：
微動磨損(Fretting Wear)即接觸表面的相對位移由外界機械振動、疲勞載荷、電磁振動或熱循環等交變載荷作用下引起的微動，一般其位移幅度為微米量級。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，使機械零部件的疲勞壽命大大降低。因此，微動磨損要比一般的滑動磨損嚴重得多。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官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，通常對于簡單化的球-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，S卩(1)切向微動(或平移式微動)；(2)徑向微動；(3)轉動微動；(4)扭動微動。按對摩擦副發生的相對運動來劃分，主要有兩種運動，即直線運動(往復切向運動和徑向運動)和旋轉運動(滾動一切向和轉動的復合、轉動和扭動)。與直線運動相比，旋轉下的球-平面運動較復雜，有三種運動形式，即(I)滾動運動；
(2)轉動運動；(3)扭動運動。滾動微動是滾動體在交變載荷下在滾動面上發生滾動，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是不存在有位移的，而滾動運動的旋轉軸是存在著位移的。在滾動微動滾動為運動的零部件中，特別是在風電軸承中，滾動微動磨損帶來的損害是風電軸承失效的主要形式。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，無法進行模擬試驗檢測研究。研究滾動微動試驗的方法，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，對提高裝備與機械部件的性能和壽命具有十分重要的意義。
發明內容
本發明的目的在于提供一種滾動微動磨損試驗裝置，以解決目前無法對滾動微動磨損進行試驗檢測的問題。為了解決上述問題，本發明的滾動微動磨損試驗裝置采用以下技術方案一種滾動微動磨損試驗裝置，包括機架，所述機架上沿豎向導向裝配有下試樣體，所述下試樣體于底部傳力連接有升降加載裝置，下試樣體的上表面上設有下凹的圓弧面并于所述圓弧面上放置有滾動體試樣；所述機架上通過立架設有水平軸并通過水平軸裝配有上夾具，所述水平軸的軸線與所述圓弧面的中心線位于同一豎直平面內，所述上夾具的下部轉動裝配有分設于所述滾動體試樣徑向兩側并與滾動體試樣滾壓配合的兩滾輪，所述兩滾輪的軸線均與水平軸的軸線平行且與水平軸的軸線之間的距離相等，所述上夾具傳動連接有用于驅動其繞水平軸的軸線往復擺動的驅動裝置。所述機架上設有升降工作臺，所述的下試樣體通過所述升降工作臺沿豎向導向活動裝配于機架上并通過升降工作臺與所述升降加載裝置傳動連接。所述下試樣體通過設于工作臺上的下夾具固設于工作臺上。所述驅動裝置具有轉動輸出軸，所述水平軸與所述立架轉動配合，所述上夾具與水平軸止旋配合并通過水平軸與驅動裝置的轉動輸出軸傳動連接。所述水平軸通過設于其遠離上夾具的一端的曲柄搖桿機構將上夾具與驅動裝置的轉動輸出軸傳動連接。所述升降加載裝置及驅動裝置均受控連接于一控制器，所述下試樣體與升降加載裝置之間設有荷重傳感器，所述轉動輸出軸上設有轉速傳感器，所述荷重傳感器及轉速傳 感器均連接于所述控制器。所述水平軸與機架之間設有用于檢測上夾具的擺動幅度的編碼器，所述編碼器連接于所述控制器。由于本發明的滾動微動磨損試驗裝置具有所述的下試樣體、滾動體試樣及上夾具，所述下試樣體上設有所述圓弧面，所述上夾具擺動裝配于機架上并于下部轉動裝配有分設于所述滾動體試樣徑向兩側并與滾動體試樣滾壓配合的兩滾輪；因此，在工作時可通過所述驅動裝置驅動上夾具擺動，并同時通過所述升降加載裝置為為滾動體提供徑向載荷，從而可通過上夾具的兩滾輪帶動滾動體試樣在下試樣的圓弧面上往復滾動，以此來模擬滾動微動磨損的工作狀況，從而對滾動微動磨損進行試驗檢測，解決了針對滾動微動磨損無法進行試驗檢測的問題。
圖I是本發明的滾動微動磨損試驗裝置的實施例I的傳動原理 圖2是本發明的滾動微動磨損試驗裝置的實施例I的結構示意 圖3是圖2的左視 圖4是圖2的后視 圖5是圖2的A-A剖視 圖6是圖2中的滾輪的裝配示意 圖7是圖2中的滾動體試樣與下試樣體的配合示意 圖8是圖7的B-B剖視圖。
具體實施例方式滾動微動磨損試驗裝置的實施例1，如圖1-8所示，具有機架1，機架I上設有可升降的工作臺2，工作臺2與機架I的一立架3上的導軌4導向配合，工作臺2的底部設有升降加載裝置，升降加載裝置包括立設的千斤頂5，千斤頂5與工作臺2之間從下向上依次設有傳力軸6、滑座7、碟簧8及荷重傳感器9，其中傳力軸6支設于千斤頂5與滑座7之間，滑座7呈上端開口的筒形并沿豎向(與水平面垂直的方向)滑動導向插裝在設于工作臺2下部的導向通道內，滑座7的下端設有外翻沿并通過其外翻沿與工作臺2的下端限位配合，碟簧8及荷重傳感器9均設于工作臺2的導向通道內，碟簧8可用于補償消除裝置工作時的震動；工作臺2上設有保持架，保持架包括一體立設于工作臺上的一基墻10及通過連接螺栓11裝配于基墻10 —側的配合架12，配合架12上具有一 “7”字形段，基墻10和配合架12之間設有第一定位塊13和第二定位塊14，其中第二定位塊14呈臺階形，第一、第二定位塊相對設置并形成下夾具，二者之間圍成一截面呈矩形的夾持槽，所述夾持槽內設有下試樣15，下試樣15通過設于配合架12的立壁上的頂緊螺栓16頂緊固定于所述夾持槽內，下試樣15的上表面上設有下凹的圓弧面并于所述圓弧面上放置有圓柱形的滾動體試樣17，滾動體試樣17的軸線與下試樣15的圓弧面的中心線平行，基墻10和配合架12的“7”字形段的水平段分別位于滾動體試樣17的軸向兩端并與滾動體試樣17沿軸向限位配合，保證滾動體試樣17不會沿軸向攢動；立架3上轉動裝配有水平軸18，水平軸18的軸線與下試樣15的圓弧面的中心線在豎直平面內共面，水平軸18的一端止旋裝配有上夾具，上夾具包括夾具體19及轉動裝配于夾具體19下部的兩滾輪20，具體地說，即夾具體的下部具有平行間隔設置的兩耳板，滾輪包括中間的圓柱形的輪體及沿輪體的軸向向輪體的兩側懸伸的支撐臂，兩滾輪20的支撐臂均通過軸承轉動裝配于對應的耳板上，該兩滾輪20分設于滾動體試樣的徑向兩側(即滾動體試樣被夾設于兩滾輪之間)并與滾動體試樣的外周面滾壓 配合，兩滾輪20的轉動軸線均與水平軸18的軸線平行且二者到水平軸18的軸線的距離相等，另外，初始狀態下，兩滾輪20的轉動軸線到滾動體試樣17的軸線的距離相等；水平軸18通過兩圓錐滾子軸承21與立架3轉動配合，圓錐滾子軸承21可起到支撐和固定水平軸18的作用，上夾具通過水平軸18傳動連接有驅動其繞水平軸的軸線往復擺動的驅動裝置，驅動裝置采用電機22，具體地說，即水平軸18遠離上夾具的一端通過曲柄搖桿機構與電機22傳動連接，曲柄搖桿機構包括固定裝配于電機的轉動輸出軸上的轉盤23，轉盤23上設有沿徑向延伸的導向滑道并通過導向滑道導向裝配有偏心塊24，偏心塊24通過螺釘頂緊固定于轉盤23上，通過調節偏心塊24在轉盤上的位置可以調節偏心塊的偏心距，轉盤23和偏心塊24構成曲柄滑塊機構的曲柄，偏心塊24通過一連桿25與止旋裝配于水平軸上的擺臂26傳動連接，轉盤、偏心塊、連桿進構成曲柄搖桿機構，電機的轉動輸出軸上設有轉速傳感器，水平軸與立架的配合處設有編碼器，編碼器用于監測上夾具的擺動幅度；另外，電機、千斤頂均受控連接于一控制器，通過該控制器可控制電機的轉速和千斤頂施力的大小，荷重傳感器、轉速傳感器和編碼器均連接于所述控制器。進行試驗時，首先將所述下試樣體通過下夾具固定裝配于升降工作臺上，將所述滾動體試樣放置于下試樣體的圓弧面上并保證圓弧面的中心線、滾動體試樣的軸線及水平軸的軸線均位于同一豎直平面內，然后啟動驅動裝置(電機)及升降加載裝置(千斤頂)，則可通過所述曲柄搖桿機構及上夾具上的兩滾輪帶動滾動體試樣在下試樣體上往復轉動,并同時通過所述升降加載裝置為滾動體試樣及下試樣提供徑向加載，從而模擬滾動微動的工作狀況，其中升降加載裝置提供的加載從下到上依次經過所述傳力軸、碟簧及荷重傳感器及工作臺最終到達所述下試樣，其中碟簧可防止滾動體試樣在相對下試樣體運動時的卡死，所述的荷重傳感器可將升降加載裝置提供的載荷大小傳遞至控制器，所述轉速傳感器可將驅動裝置的轉動輸出軸的轉速傳遞至控制器，所述編碼器可將上夾具的擺動角度傳遞至控制器，通過控制器控制驅動裝置的轉速及升降加載裝置施加的載荷則可改變試驗參數進行多組試驗研究。在滾動微動磨損試驗裝置的其它實施例中，所述的控制器、荷重傳感器、轉速傳感器及編碼器均可省略，此種情況下可通過預設所述升降加載裝置的加載載荷、驅動裝置的轉速及上夾具的擺動幅度來進行試驗；還可將所述連桿的遠離曲柄的一端與上夾具的上端連接，使上夾具作為搖桿來工作，此種情況下，還可將所述水平軸固定裝配于所述立架上，使夾具體 與水平軸轉動配合。
權利要求
1.一種滾動微動磨損試驗裝置，其特征在于，包括機架，所述機架上沿豎向導向裝配有下試樣體，所述下試樣體于底部傳カ連接有升降加載裝置，下試樣體的上表面上設有下凹的圓弧面并于所述圓弧面上放置有滾動體試樣；所述機架上通過立架設有水平軸并通過水平軸裝配有上夾具，所述水平軸的軸線與所述圓弧面的中心線位于同一豎直平面內，所述上夾具的下部轉動裝配有分設于所述滾動體試樣徑向兩側并與滾動體試樣滾壓配合的兩滾輪，所述兩滾輪的軸線均與水平軸的軸線平行且與水平軸的軸線之間的距離相等，所述上夾具傳動連接有用于驅動其繞水平軸的軸線往復擺動的驅動裝置。
2.根據權利要求I所述的滾動微動磨損試驗裝置，其特征在于，所述機架上設有升降工作臺，所述的下試樣體通過所述升降工作臺沿豎向導向活動裝配于機架上并通過升降エ作臺與所述升降加載裝置傳動連接。
3.根據權利要求2所述的滾動微動磨損試驗裝置，其特征在干，所述下試樣體通過設于工作臺上的下夾具固設于工作臺上。
4.根據權利要求I所述的滾動微動磨損試驗裝置，其特征在于，所述驅動裝置具有轉動輸出軸，所述水平軸與所述立架轉動配合，所述上夾具與水平軸止旋配合并通過水平軸與驅動裝置的轉動輸出軸傳動連接。
5.根據權利要求4所述的滾動微動磨損試驗裝置，其特征在于，所述水平軸通過設于其遠離上夾具的一端的曲柄搖桿機構將上夾具與驅動裝置的轉動輸出軸傳動連接。
6.根據權利要求4所述的滾動微動磨損試驗裝置，其特征在于，所述升降加載裝置及驅動裝置均受控連接于ー控制器，所述下試樣體與升降加載裝置之間設有荷重傳感器，所述轉動輸出軸上設有轉速傳感器，所述荷重傳感器及轉速傳感器均連接于所述控制器。
7.根據權利要求6所述的滾動微動磨損試驗裝置，其特征在干，所述水平軸與機架之間設有用于檢測上夾具的擺動幅度的編碼器，所述編碼器連接于所述控制器。
全文摘要
本發明涉及一種滾動微動磨損試驗裝置，包括機架，所述機架上沿豎向導向裝配有下試樣體，所述下試樣體于底部傳力連接有升降加載裝置，下試樣體的上表面上設有下凹的圓弧面并于所述圓弧面上放置有滾動體試樣；所述機架上通過立架設有水平軸并通過水平軸裝配有上夾具，所述水平軸的軸線與所述圓弧面的中心線位于同一豎直平面內，所述上夾具的下部轉動裝配有分設于所述滾動體試樣徑向兩側并與滾動體試樣滾壓配合的兩滾輪，所述兩滾輪的軸線均與水平軸的軸線平行且與水平軸的軸線之間的距離相等，所述上夾具傳動連接有用于驅動其繞水平軸的軸線往復擺動的驅動裝置；解決了針對滾動微動磨損無法進行試驗檢測的問題。
文檔編號G01N3/32GK102680339SQ201110438139
公開日2012年9月19日 申請日期2011年12月23日 優先權日2011年12月23日
發明者喬方南, 劉春陽, 李濟順, 薛玉君, 隋新, 馬偉 申請人:河南科技大學