[发明专利]一种复杂工况下滚子磨损疲劳寿命一体机

说明书

本发明涉及一种复杂工况下滚子磨损疲劳寿命一体机，属于机械设计与制造领域。包括试验核心部件、加载系统、传动系统和数据采集系统；试验核心部件是一个对试验滚子实现四线接触试验核心机构，油箱对试验核心部件供油润滑；电动缸安装在上支架上部而连接试验核心部件，实现试验加载；电机经传动机构连接驱动试验核心部件，实现复杂工况下滚子磨损疲劳寿命试验。本发明可以试验四线等载荷接触，可实现不同尺寸、不同材料轴承滚子在不同转速、不同载荷、不同润滑油工况下磨损寿命和疲劳寿命的测试，为轴承滚子的材料性能、制造工艺、几何性质、特定工况等影响因素的磨损失效提供可靠的依据，更好的分析轴承滚子失效原因，提高其使用寿命的可靠性。

技术领域

本发明涉及一种复杂工况下滚子磨损疲劳寿命一体机，属于机械设计与制造领域。

背景技术

轴承滚子是广泛应用于现代化机械中的一种高可靠性的基础元件。在标准工况条件下，由于接触表面的相对滑动时，在摩擦的作用下，材料表面物质不断损失或产生残余变形或断裂的现象，即磨损失效；由于摩擦表面在循环接触力作用下使表面材料因疲劳而剥落，即疲劳失效。因此，轴承滚子的磨损寿命和疲劳寿命是综合评价轴承滚子材料、结构设计、制造工艺、表面硬度以及润滑等质量水平的重要指标。

单独对轴承滚子进行磨损疲劳寿命试验可以剔除轴承内众多因素相互影响，能够可靠的验证滚子的磨损疲劳寿命，并为研究轴承滚子材料性能、制造工艺、几何优化设计、特定工况等影响因素的磨损疲劳失效机理提供可靠的试验依据，更好的分析轴承滚子失效原因，提高其使用寿命的可靠性。

目前单独对轴承滚子磨损疲劳寿命性能进行研究的试验机已有较多的种类：专利CN102147281A，一种轴承滚子接触疲劳试验机及操作方法的发明主要针对标准短圆柱滚子及滚动表面带有凸度的滚子进行滚动接触疲劳寿命试验。在滚动过程中滚子的三线接触方式，由于其轮系结构中仅由一台驱动电机驱动主动轮，其余轮系都为从动轮，难免会造成从动轮打滑不能保证滚子的纯滚动工况。专利CN106855480A，双轴加载四线接触纯滚动圆柱滚子疲劳寿命试验机的发明主要是用于圆柱滚子疲劳寿命试验研究。该装置采用四线接触滚子每转动一周承受四次完全相同的均布线载荷的纯滚动接触，达到滚子的加速疲劳试验效果。然而，该试验机仅能进行纯滚动试验无法设置滑滚比，试验条件单一。专利CN108426795A，高速滚动接触疲劳磨损试验台的发明可实现不同的滑滚比，然而只是单线接触疲劳，试验时间会比较长。

综上所述，现有磨损疲劳寿命试验机并不能同时满足特殊工况下磨损寿命和疲劳寿命试验需求。因此，研制一种复杂工况下滚子磨损疲劳寿命一体机，对轴承滚子的磨损疲劳寿命性能研究是非常有意义的。

发明内容

为了达到上述目的，本发明的构思是：四个尺寸相等的陪试滚子对称分布于试验滚子四周，使得试验滚子处于四个陪试滚子的几何中心，载荷通过电动缸垂直加在箱体上盖，经加载轮作用在陪试滚子从而传递到试验滚子，试验滚子沿母线方向受力，试验滚子每转一周受到四次载荷作用；电机通过主同步带分别驱动加载轴和支撑轴，由双联同步带轮分别带动两根驱动轴，保证两驱动轴分别和加载轴、支撑轴的转速相等；转速传感器用来测量电机输出轴转速，以此换算成试验滚子的转速并计算试验滚子应力循环次数；压力传感器可实时监测所加载荷，压力数据及试验滚子尺寸数据输入系统，可换算成试验滚子最大接触应力；加速度传感器安装在加载轴上方，以测试试验机的振动信号；温度传感器可测出试验滚子甩出的润滑液油温；位移传感器安装在加载轴正上方，测量加载轴在竖直方向的位移以推算试验滚子的磨损量。当试验滚子或相关滚动体出现疲劳失效时，振动值和温升值都会增大，当振动值增大至预定值，或温升达到设定值时，或温升梯度改变并维持一定时间，试验机测控系统会立即终止试验。

根据上述发明构思，本发明采用如下技术方案：

一种复杂工况下滚子磨损疲劳寿命一体机，所述的复杂工况下滚子磨损疲劳寿命一体机包括机座6、支架7、油箱4、油泵5、试验核心部件、加载系统、传动系统和数据采集系统；