[发明专利]一种滚动接触疲劳实验机

说明书

技术领域

本发明涉及一种疲劳试验测试装置，尤其是涉及一种滚动接触疲劳实验机。

背景技术

圆柱滚子轴承是一种广泛用于各种机械设备之中的轴承。其中的滚动体为圆柱 滚子，它与滚道的接触类型为线接触。

在轴承的使用过程中，正常的疲劳失效是不可避免的，因而研究轴承的疲劳寿 命与材料和工况之间的规律、寻找理想的设计方案，以及进一步地研究材料表面疲 劳失效的机理，对于轴承的优化设计是非常重要的，而疲劳实验正是一种非常有效 的实验研究方法。

经过现有专利的检索，发现在接触类型的疲劳实验机中，对于圆柱-平面接触 对的滚动接触这一接触类型，目前尚未出现较有针对性且较为高效的疲劳实验方法 或装备。比如：“一种滚动接触疲劳试验机”(参见中国发明专利，公开号 CN102494963A)，涉及一种仅适用于单个滚柱元件接触的疲劳试验装置，由一对 惰轮提供驱动力和加载；“工况模拟滚动接触疲劳试验机”(参见中国发明专利，公 开号CN1715869A)，涉及一种仅适用于球体-平面滚动接触的疲劳试验装置，该装 置不适合评估平面应变情况下的滚动接触疲劳失效；“一种轴承滚子接触疲劳试验 机及操作方法”(参见中国发明专利，公开号CN102147341A)，涉及一种适用于具 有凸度特征的滚柱元件滚动接触的疲劳试验装置，该装置不适合对一般精加工圆柱 表面的滚动接触疲劳性能状态进行评价。此外，以上两个装置都不能对产生滚动表 面的切削条件通过滚动接触疲劳性能实验进行快速评价和挑选。

因而开发出一种能够快速、理想地模拟圆柱-平面类型的滚动接触的疲劳实验 机，实现对滚动接触疲劳性能的快速评价具有很高的工程应用价值，同时实验机也 应当具备高效性以及模拟各种工况的能力。这不仅能够解决圆柱滚子轴承的疲劳实 验问题，同时也能够为材料表面疲劳失效机理的实验研究提供很好的途径。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷，针对于圆柱-平面接触 对的滚动接触这一接触类型，提供了一种便捷、高效的疲劳实验设备。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种滚动接触疲劳实验机，包括框架机身、直线导轨、滑动平台、直线电机、 加载平台、加载机构，所述的框架机身底部水平固定有直线导轨以及配套的滑块； 所述的滑动平台固定在滑块上并沿直线导轨水平滑动；所述的滑块经连接杆与直线 电机连接，在滑动平台上设有数个放入矩形长条试样的下试样槽，每个槽内的两端 设有螺孔，用螺栓将试样紧固于滑动平台上；所述的加载机构固定在框架机身顶部， 将垂直向下的正压力施加在加载平台上部模拟工况中的载荷，加载平台底部设有放 置圆柱形试样的上试样槽，槽两端设有固定环，上下试样槽的数量和位置互相对应， 以保证圆柱试样和矩形长条试样接触良好；

所述的加载机构对加载平台施加一定形式的正压力以模拟实际工况，直线电机 驱动滑动平台按照一定的频率做一定幅度的往复运动，以实现圆柱试样和矩形长条 试样的相对运动。

所述的框架机身起到稳定和结构支撑的作用，将其他部件包裹在内部，由于存 在受力及振动，使用时应当与桌面固连。

所述的直线电机固定在电机底座上，该电机底座固定在框架机身底部直线导轨 的两端，与滑动平台相连，工作时，两台电机分别以间歇式工作来实现平台的往复 运动，从而避免了换相。直线导轨承受滑动平台所受的载荷，需要尽可能大的刚性， 以保证平台能够顺畅地做往复运动。

所述的电机底座调整直线电机的高度、角度以配合滑动平台的几何特征。

所述的直线电机交替推动，滑动平台在加载机构施加的正压力下做小幅度、高 频率的法向往复运动，使得圆柱试样在长条试样的表面做滚动运动，模拟圆柱滚子 轴承中滚子和滚道的接触情况。

所述的加载机构根据不同的实验要求替换不同种类的加载模式，例如可以采用 机械、液压、定载荷、周期载荷或冲击载荷。

所述的加载平台和滑动平台上还布置传感器以实时检测试样的应力应变状态 以及表面失效情况，实现自动化实验。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

(1)能够针对性地模拟圆柱-平面接触对的相对运动，其结构直接、简单；

(2)能够模拟平面应变状态，为研究材料表面疲劳失效机理的研究提供了较 为理想的实验途径；