材料接觸疲勞試驗設備的制作方法

本發明涉及材料接觸疲勞試驗設備。

背景技術：

材料接觸疲勞試驗機用于試驗和驗證材料在滾動接觸的條件下的疲勞壽命——材料在疲勞破壞前所經歷的應力循環數稱為疲勞壽命。

材料接觸疲勞的檢測采用滾動體在試樣上進行碾壓并對試驗過程中的試樣各個參數檢測來實現，試樣在檢測過程中需要施加軸向的載荷以及提供潤滑。現在材料接觸疲勞試驗設備由于結構設計不合理，一臺設備上往往只有一個檢測部分，存在工作效率低的缺陷。

技術實現要素：

本發明發明目的：為克服現有技術存在的缺陷，本發明提供一種多工位，工作效率高，結構緊湊的材料接觸疲勞試驗設備。

為實現上述目的，本發明提供了如下技術方案：

一種材料接觸疲勞試驗設備，包括機柜，機柜上設有試驗裝置以及潤滑系統，試驗裝置包括有主軸機構、軸向加載機構以及工裝，工裝包括對應配合的試樣座以及連接頭，所述試樣座與軸向加載機構的加載端連接，連接頭與主軸機構的主軸連接，其特征在于：所述的試樣座包括試樣座本體、活動座以及固定套筒，固定套筒固定于機柜上，活動座直線定位導向滑動配合于固定套筒內，固定套筒底部具有底蓋，活動座底部連接有推桿，推桿穿出底蓋并與軸向加載機構的加載端連接，推桿與底蓋密封配合，活動座頂部設有桶狀的測試腔，試樣座本體固定安裝在測試腔底部，測試腔口部蓋有擋油蓋，擋油蓋上設有供主軸穿過的軸孔，主軸與軸孔密封配合，所述測試腔上部設有高于試樣座的進油孔，測試腔底部設有出油孔，所述出油孔連通測試腔和固定套筒的筒腔，所述固定套筒的底部設有與筒腔連通的回油孔，進油孔和回油孔均與潤滑系統連接，所述機柜內設有至少兩套試驗裝置。

通過采用上述技術方案，工裝結構設計合理，測試腔的設計保證向試樣提供可靠的潤滑，防止在試驗過程中潤滑油飛濺，固定套筒保證活動座穩定工裝，且配合活動座上出油孔實現潤滑油回收中轉，潤滑油經固定套筒的筒腔、回油孔重新進入潤滑系統中，潤滑油同時提供活動座滑動時的潤滑；從而使得整體結構緊湊，便于試驗裝置接入潤滑系統中，方便至少兩套的試驗裝置設計，實現多工位檢測，提高檢測效率。

優選的，所述出油孔上與測試腔底部連接一端口的另一端口位于活動座的周向側壁上，活動座與固定套筒的筒腔側壁之間具有回油槽，出油孔經回油槽與固定套筒的筒腔連通，在活動座軸向底端面設有環繞推桿的隔油槽。該結構設計下，保證回油可靠，隔油槽阻斷潤滑油，避免潤滑油沿著活動座的壁達到推桿，沿著推桿滲出。

優選的，所述主軸機構包括主軸驅動電機以及主軸支承組件，主軸上端與主軸驅動電機連接，主軸支承組件包括機座套以及襯套，機座套固定于機柜上，襯套以可沿軸向滑動的方式定位裝配于機座套內，所述主軸穿過襯套，襯套和主軸之間支承有第一角接觸軸承和第二角接觸軸承，第一角接觸軸承的內圈和第二角接觸軸承的內圈固定套裝于主軸上，第一角接觸軸承的外圈和第二角接觸軸承的外圈緊配于襯套的管腔內，第一角接觸軸承和第二角接觸軸承設于襯套的管腔軸向兩端位置，襯套兩端口處分別設有與第一角接觸軸承的外圈軸向抵觸限位配合的擋圈以及與第二角接觸軸承的外圈軸向抵觸限位配合的預緊環，所述機座套的管腔上端部內設有圓錐軸承，圓錐軸承外圈固定于機座套上，圓錐軸承的內圈固定于主軸上。該結構設計下，襯套、第一角接觸軸、第二角接觸軸承和圓錐軸承實現主軸的支承，在試驗時，連接頭軸向載荷伸入后，襯套在軸向載荷力下實現軸向移動，并經圓錐軸承實現軸向載荷平衡，達到在試驗過程中主軸工作穩定可靠；而且上述主軸裝置結構緊湊，便于裝配和拆卸維護。

優選的，所述襯套下端與機座套的下端蓋抵觸配合，襯套另一端與機座套的上端蓋之間具有軸向活動間隔。該結構設計下，機座套的下端蓋抵觸襯套，經第一角接觸軸承、第二角接觸軸承和主軸將力傳遞至圓錐軸承上，實現對圓錐軸承的軸向預緊，提高主軸的運轉穩定性。

優選的，所述機座套的上端蓋內設有軸承壓裝孔座，圓錐軸承壓裝于軸承壓裝孔座內，軸承壓裝孔座內端為供圓錐軸承壓入的壓裝口，軸承壓裝孔座外端具有與圓錐軸承外圈軸向限位凸緣。該結構設計下，圓錐軸承的裝配結構緊湊以及方便。

優選的，所述預緊環為外圓周具有外螺紋的螺紋環，在襯套內設有與螺紋環對應配合的內螺紋。該結構設計下，方便裝配以及調節第一角接觸軸承、第二角接觸軸承的預緊力。

優選的，所述的軸向加載機構包括加載電機、減速機以及絲杠螺母機構，加載電機的輸出端連接減速機，絲杠螺母機構包括定位座套以及絲桿，減速機固定安裝于定位座套上，絲杠定位旋轉配合于定位座套內，絲桿一端與減速機的輸出軸連接，絲桿上螺紋配合有加載螺母，加載螺母直線定位滑動配合于定位座套內，加載螺母的輸出端與推桿傳動連接。該結構設計，軸向加載機構采用絲桿螺母副實現，具有結構簡單緊湊，加載可控，加載精度高以及加載穩定可靠的優點。

優選的，所述加載螺母的輸出端連接有彈簧緩沖加載缸，彈簧緩沖加載缸包括有緩沖缸筒以及緩沖軸，緩沖缸筒一端設有緩沖缸端蓋，緩沖缸筒另一端設有緩沖缸底板，緩沖缸底板上設有貫通軸孔，所述緩沖軸以可軸向滑動的方式插裝于緩沖缸筒內，緩沖軸一端伸出貫通軸孔并與貫通軸孔定位配合，緩沖軸上設有位于緩沖缸筒內的環形凸緣，環形凸緣與緩沖缸底板限位配合，所述環形凸緣與緩沖缸端蓋之間設有緩沖碟簧組，所述緩沖碟簧組由若干碟簧堆疊構成，所述緩沖軸與加載螺母連接，所述緩沖缸筒的緩沖缸端蓋與推桿連接。該結構設計下，在加載螺母和試樣座之間采用彈簧緩沖加載缸進行加載緩沖，彈簧緩沖加載缸具有緩沖作用，提高加載穩定性，彈簧緩沖缸筒的結構簡單。

下面結合附圖對本發明作進一步描述。

附圖說明

圖1為本發明具體實施例材料接觸疲勞試驗設備結構示意圖；

圖2為本發明具體實施例試驗裝置立體結構示意圖；

圖3為本發明具體實施例試驗裝置俯視圖；

圖4為圖3中沿A-A線剖切的剖視圖；

圖5為圖4中B部分（主軸裝配結構）局部放大視圖；

圖6為圖4中C部分（工裝）局部放大視圖；

圖7為圖4中D部分（軸向加載機構）局部放大視圖。

具體實施方式

參見附圖1至附圖7所示，機柜1，試驗裝置2，主軸機構21，軸向活動間隔210，主軸211，主軸驅動電機212，機座套213，下端蓋2131，上端蓋2132，軸承壓裝孔座21321，襯套214，第一角接觸軸承215，第二角接觸軸承216，擋圈217，預緊環218，圓錐軸承219，軸向加載機構22，加載電機221，減速機222，定位座套223，絲桿224，加載螺母225，彈簧緩沖加載缸226，緩沖缸筒2261，緩沖缸端蓋22611，緩沖缸底板22612，緩沖軸2262，環形凸緣22621，緩沖碟簧組2263，工裝23，試樣座231，試樣座本體2311，活動座2312，測試腔23121，擋油蓋23122，進油孔23123，出油孔23124，隔油槽23125，固定套筒2313，底蓋23131，回油孔23132，回油槽23133，推桿2314，連接頭232。

本發明公開的一種材料接觸疲勞試驗設備，包括機柜1，機柜1上設有試驗裝置2以及潤滑系統，試驗裝置2包括有主軸機構21、軸向加載機構22以及工裝23，工裝23包括對應配合的試樣座231以及連接頭232，所述試樣座231與軸向加載機構22的加載端連接，連接頭232與主軸機構21的主軸211連接，所述的試樣座231包括試樣座本體2311、活動座2312以及固定套筒2313，固定套筒2313固定于機柜1上，活動座2312直線定位導向滑動配合于固定套筒2313內，在固定套筒2313的內壁上設有直線導槽，活動座2312上設有平鍵，平鍵伸入直線導槽內構成活動座直線定位滑移配合于固定套筒2313內，固定套筒2313底部具有底蓋23131，活動座2312底部連接有推桿2314，推桿2314與底蓋23131密封配合，推桿2314穿出底蓋23131并與軸向加載機構22的加載端連接，活動座2312頂部設有桶狀的測試腔23121，試樣座本體2311固定安裝在測試腔23121底部，測試腔23121口部蓋有擋油蓋23122，擋油蓋23122上設有供主軸211穿過的軸孔，主軸211與軸孔密封配合，在軸孔內設有密封環，經密封環實現主軸211與軸孔的密封配合，所述測試腔23121上部設有高于試樣座的進油孔23123，測試腔23121底部設有出油孔23124，所述出油孔23124連通測試腔23121和固定套筒2313的筒腔，筒腔作為潤滑油回流的中轉存儲，所述固定套筒2313的底部設有與筒腔連通的回油孔23132，進油孔23123和回油孔23132均與潤滑系統連接，所述機柜1內設有至少兩套試驗裝置2。其中潤滑系統為本領域的常規技術，通常包括儲油腔，儲油腔內設油泵，油泵將潤滑油經油管泵入進油孔內，本發明的結構設計下，潤滑系統的供油管可通過多個支管分別連接于試驗裝置上，結構緊湊；潤滑油系統在為潤滑油循環使用時通常還配有潤滑油雜質濾除器；同時，材料接觸疲勞試驗設備通常還配有檢測系統，其為本領域的人員所熟知的技術，故不再贅述。本發明的工裝結構設計合理，測試腔的設計保證向試樣提供可靠的潤滑，防止在試驗過程中潤滑油飛濺，固定套筒保證活動座穩定工裝，且配合活動座上出油孔實現潤滑油回收中轉，潤滑油經固定套筒的筒腔、回油孔重新進入潤滑系統中，潤滑油同時提供活動座滑動時的潤滑；從而使得整體結構緊湊，便于試驗裝置接入潤滑系統中，方便至少兩套的試驗裝置設計，實現多工位檢測，提高檢測效率。

所述出油孔23124上與測試腔23121底部連接一端口的另一端口位于活動座2312的周向側壁上，活動座2312與固定套筒2313的筒腔側壁之間具有回油槽23133，出油孔23124經回油槽23133與固定套筒2313的筒腔連通，在活動座2312軸向底端面設有環繞推桿2314的隔油槽23125。保證回油可靠，隔油槽阻斷潤滑油，避免潤滑油沿著活動座的壁達到推桿，沿著推桿滲出。為進一步提高推桿處防潤滑油泄露性能，在底蓋23131上一體成型有高出固定套筒2313的筒腔底部的軸孔座，推桿2314定位插裝裝在軸孔座中并密封配合，軸孔座可提高推桿的密封效果。

本具體實施例中，所述主軸機構21包括主軸驅動電機212以及主軸支承組件，主軸211上端與主軸驅動電機212連接，主軸支承組件包括機座套213以及襯套214，機座套213固定于機柜1上，襯套214以可沿軸向滑動的方式定位裝配于機座套213內，所述主軸211穿過襯套214，襯套214和主軸213之間支承有第一角接觸軸承215和第二角接觸軸承216，第一角接觸軸承215的內圈和第二角接觸軸承216的內圈固定套裝于主軸211上，主軸211上設置軸肩供第一角接觸軸承215、第二角接觸軸承216的定位安裝，第一角接觸軸承215的外圈和第二角接觸軸承216的外圈緊配于襯套214的管腔內，第一角接觸軸承215和第二角接觸軸承216設于襯套214的管腔軸向兩端位置，襯套214兩端口處分別設有與第一角接觸軸承215的外圈軸向抵觸限位配合的擋圈217（擋圈與襯套為一體成型，當然也可以為分體加工后裝配）以及與第二角接觸軸承216的外圈軸向抵觸限位配合的預緊環218，所述機座套213的管腔上端部內設有圓錐軸承219，圓錐軸承219外圈固定于機座套213上，圓錐軸承219的內圈固定于主軸211上。襯套、第一角接觸軸、第二角接觸軸承和圓錐軸承實現主軸的支承，在試驗時，連接頭軸向載荷伸入后，襯套在軸向載荷力下實現軸向移動，并經圓錐軸承實現軸向載荷平衡，達到在試驗過程中主軸工作穩定可靠；而且上述主軸裝置結構緊湊，便于裝配和拆卸維護。所述預緊環218為外圓周具有外螺紋的螺紋環，在襯套214內設有與螺紋環218對應配合的內螺紋。方便裝配以及調節第一角接觸軸承、第二角接觸軸承的預緊力。

所述襯套214下端與機座套213的下端蓋2131抵觸配合，襯套214另一端與機座套213的上端蓋2132之間具有軸向活動間隔210。機座套的下端蓋抵觸襯套，經第一角接觸軸承、第二角接觸軸承和主軸將力傳遞至圓錐軸承上，實現對圓錐軸承的軸向預緊，提高主軸的運轉穩定性。

進一步的，所述機座套213的上端蓋2132內設有軸承壓裝孔座21321，圓錐軸承219壓裝于軸承壓裝孔座21321內，軸承壓裝孔座21321內端為供圓錐軸承219壓入的壓裝口，軸承壓裝孔座21321外端具有與圓錐軸承219外圈軸向限位凸緣。圓錐軸承的裝配結構緊湊以及方便。

本具體實施例中，所述的軸向加載機構22包括加載電機221、減速機222以及絲杠螺母機構，加載電機221的輸出端連接減速機222，絲杠螺母機構包括定位座套223以及絲桿224，減速機222固定安裝于定位座套223上，絲杠224定位旋轉配合于定位座套223內，絲桿224一端與減速機222的輸出軸連接，絲桿224上螺紋配合有加載螺母225，加載螺母225直線定位滑動配合于定位座223套內，加載螺母225與定位座套223的直線定位滑動可采用平鍵和直線導槽配合，加載螺母225的輸出端與推桿2314傳動連接。軸向加載機構采用絲桿螺母副實現，具有結構簡單緊湊，加載可控，加載精度高以及加載穩定可靠的優點。

為提高加載效果，所述加載螺母225的輸出端連接有彈簧緩沖加載缸226，彈簧緩沖加載缸226包括有緩沖缸筒2261以及緩沖軸2262，緩沖缸筒2261一端設有緩沖缸端蓋22611，緩沖缸筒另一端設有緩沖缸底板22612，緩沖缸底板22612上設有貫通軸孔，所述緩沖軸2262以可軸向滑動的方式插裝于緩沖缸筒2261內，緩沖軸2262一端伸出貫通軸孔并與貫通軸孔定位配合，緩沖軸2262上設有位于緩沖缸筒2261內的環形凸緣22621，環形凸緣22621與緩沖缸底板22612限位配合，所述環形凸緣22621與緩沖缸端蓋22611之間設有緩沖碟簧組2263，所述緩沖碟簧組2263由若干碟簧堆疊構成，所述緩沖軸2262與加載螺母225連接，所述緩沖缸筒2261的緩沖缸端蓋22611與推桿222314連接。