[发明专利]一种超声振动下渐开线花键副微动磨损试验装置

说明书

本发明公开了一种超声振动下渐开线花键副微动磨损试验装置，具体包括底座、驱动单元、被测单元、支撑装置、加载器、测量单元及超声振动单元。驱动单元由变频电机和联轴器组成；被测单元包括带外花键的联轴器I、内花键轴套I、外花键轴、内花键轴套II和带外花键的联轴器II。被测单元中的花键副在变频电机的驱动下转动，并通过加载器施加扭矩。转动过程中被测单元由支撑装置支撑，通过测量单元中的激光位移传感器测量花键副的不对中量，且该不对中量可以通过超声振动单元进行调节。本发明提供一种可以实现两组或多组固定式渐开线花键副同时测试的微动磨损试验装置，能真实模拟传动中花键副固定状态下的磨损情况。

技术领域

本发明涉及一种超声振动下渐开线花键副微动磨损试验装置，属于机械工程中微动摩擦学技术领域。

背景技术

渐开线花键副由内、外花键构成，渐开线花键副具有对中性好的特点，理论上，内外花键轴完全对中，花键副各个键齿受载均匀，但实际上，由于加工制造误差、装配误差和倾覆力矩等因素的影响，内外花键轴存在不对中的情况。对于花键副而言，不对中的存在会导致各个键齿受力不均，局部键齿承受巨大的载荷，使键齿在花键轴的旋转过程中承受周期性交变载荷，同时内外花键接触齿面会产生较大的相对滑移，从而导致花键副产生微动磨损、微动疲劳而失效，甚至可能会导致局部键齿因为受载太大发生瞬间断裂或者因为常规疲劳发生断裂而失效。

专利CN106124209A中公开了“花键副微动磨损试验台”，该试验台通过机械装置调节花键副角度不对中量和径向不对中量，虽然解决了不对中量的模拟，但该试验台采用的是机械的方法，模拟的角度不对中量和径向不对中量为固定的量，而花键副在实际运转过程中，其角度不对中量和径向不对中量为变化的量；因渐开线花键的材质一般硬度比较高，所以一般花键磨损试验都是超长循环次数和超长时间，而在设计实验时，我们应当尽可能缩短实验周期和降低实验成本。

为解决上述问题，本发明通过超声振动的调节使运转中的内花键轴套与外花键轴的轴线实现角度不对中和径向不对中，且此角度不对中和径向不对中量为变化的量；本发明中超声振动单元中的超声发生器把频率为50Hz的交流电转换为频率为16-25KHz的超声频电能，换能器将超声频电能转换成超声频振动，从而实现花键副的高频振动，使得花键副的摩擦磨损加剧，使试件在较短时间内出现磨损或失效，因此，相对于其它实验装置，本发明具有效率高，极大的缩减了实验周期等特点。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种超声振动下渐开线花键副微动磨损试验装置，该试验装置可以一次同时测得两组或多组渐开线花键副的微动磨损，并大大缩减我们的测试时间。

本发明实现上述目的的技术方案为：

一种超声振动下渐开线花键副微动磨损试验装置，具体包括底座、驱动单元、被测单元、支撑装置、加载器、测量单元及超声振动单元；所述驱动单元由变频电机和联轴器组成；所述被测单元为花键副，包括带外花键的联轴器I、内花键轴套I、外花键轴、内花键轴套II和带外花键的联轴器II；所述测量单元包括扭矩转速传感器、激光位移传感器、数据采集装置和计算机；所述支撑装置由支撑架、调心滚子轴承II、孔用挡圈组成；所述超声振动单元由超声发生器、换能器、变幅杆、微动压头、耐磨套、调心滚子轴承I及托举架组成；所述底座上固定有变频电机、加载器和激光位移传感器，且变频电机的输出轴、联轴器、扭矩转速传感器、带外花键的联轴器I、内花键轴套I、外花键轴、内花键轴套II、带外花键的联轴器II以及加载器依次相连；所述超声发生器、换能器、变幅杆、微动压头安装在托举架上，所述托举架由一块固定底板和两块活动托板组成，固定底板左右两侧为两根带有螺纹的支柱，且此两根支柱固定安装在底板上，所述两块活动托板通过螺母、垫片以螺纹连接的方式安装在所述两根支柱上；所述扭矩转速传感器用来检测试验中转速和扭矩的大小，所述激光位移传感器用来测量花键副的不对中量。

上述一种超声振动下渐开线花键副微动磨损试验装置，所述内花键轴套I和II与所述外花键轴分别组成花键副，外花键轴由所述支撑装置中的调心滚子轴承II支撑。