一种智能滚动接触疲劳试验系统及其测试方法技术方案

本发明专利技术公开一种智能滚动接触疲劳试验系统及其测试方法，其针对现有滚动接触疲劳试验机不能量化评估疲劳失效、不能精准获得材料接触疲劳数据等问题，设计了基于机器视觉技术的疲劳状态监测及量化评估系统，该系统通过图像处理技术等可量化评估滚子试件疲劳失效状态，并可获得材料接触疲劳失效的数据。

【技术实现步骤摘要】
一种智能滚动接触疲劳试验系统及其测试方法
本专利技术涉及机械疲劳测试领域。
技术介绍
滚动接触疲劳破坏是机械零件失效的主要原因之一。据统计，在轴、齿轮、轴承、叶片、弹簧等机械零件失效中大约有80％以上属于接触疲劳破坏，而且破坏前没有明显的变形，所以疲劳破坏经常造成重大事故。所以精准获取材料疲劳性能是解决基础零部件、基础工艺、基础材料落后问题的关键途径之一。国内外相关研发机构及企业推出了满足不同试验需求的多种滚动接触疲劳试验机，但存在很多不足，主要表现在:设备稳定性、可靠性不高；只能单目标测试，试验效率低；试验环境恶劣，人员需长期值守，劳动强度大，参与积极性不高；失效情况需停机后人为主观判断，无法实现设备连续测试运转，导致不能精准获取材料接触疲劳强度数据，严重制约了相应材料性能基础数据库的建立。
技术实现思路
本专利技术针对现有滚动接触疲劳试验机不能量化评估疲劳失效、不能精准获得材料接触疲劳数据等问题，设计了基于机器视觉技术的疲劳状态监测及量化评估系统，该系统通过图像处理技术等可量化评估滚子试件疲劳失效状态，并可获得材料接触疲劳失效的数据。为实现本专利技术目的而采用的技术方案是这样的，一种智能滚动接触疲劳试验系统，其特征在于:主要包括主试验系统、加载系统和陪试系统。所述主试验系统和陪试系统安装在同一个实验平台上。所述主试验系统主要包括主试验系统底座、主试轴驱动伺服电机、主试验箱体、主试系统移动滑块、主试系统移动导轨和主试箱体底座。所述主试验箱体主要包括主轴A、两个密封端盖、箱体、传感器座圈A。所述主轴A通过轴承安装在箱体内。所述箱体的两端通过带有油封的密封端盖封堵。所述主轴A的两端穿出箱体两端的密封端盖，其一端接入所述主试轴驱动伺服电机、另一端安装滚子试件。所述传感器座圈A安装在其中一个密封端盖上。加速度传感器安装在所述传感器座圈A上。所述主试验箱体的底部固定在主试验系统底座上。所述主试验系统底座通过主试系统移动滑块安装在主试系统移动导轨上。所述主试系统移动导轨固定在所述实验平台上。所述主试验箱体沿主试系统移动导轨滑动的方向垂直于主轴A的轴向。所述陪试系统包括陪试箱体、陪试件陪试箱底座和陪试轴驱动伺服电机。所述陪试箱体主要包括主轴B、两个密封端盖、箱体。所述主轴B通过轴承安装在箱体内。所述箱体的两端通过带有油封的密封端盖封堵。所述主轴B的两端穿出箱体两端的密封端盖，其一端接入所述陪试轴驱动伺服电机、另一端安装陪试件。所述陪试箱体固定在实验平台上。所述陪试件的形状和尺寸与滚子试件相同。实验时，所述加载系统主要包括一个通过驱动电机驱动的伺服电缸。所述伺服电缸的安装底座固定在所述主试验系统的一侧。伺服电缸的伸缩端安装压力传感器。所述压力传感器与主试验箱体接触。所述伺服电缸推动主试验箱体沿主试系统移动导轨移动时，所述压力传感器测量加载在主试验箱体上的载荷。实验时，加载系统推动主试验箱体，使得陪试件与滚子试件接触。进一步，所述实验平台包括一个试验机底座。所述试验机底座的主体部分是一个柜体。该柜体下端安装滑轮、上表面是主、陪试箱体底座。所述主、陪试箱体底座是一个水平台面。进一步，所述主试验箱体的箱体包括箱盖A、箱盖板A和下箱体A。所述下箱体A中空，其两端具有主轴孔。下箱体A内部安装主轴A、轴承NJ314A和轴承NJ310A。所述下箱体A的上端敞口被箱盖A封闭。所述箱盖A具有一个检查孔。所述检查孔被箱盖板A封闭。所述轴承NJ314A和轴承NJ310A的外圈固定在下箱体A中。所述主轴A穿过并固定在轴承NJ314A和轴承NJ310A的内圈。所述主试验箱体的左侧的密封端盖包括骨架油封IA和左端盖A。所述主轴A的左侧穿过左端盖A的中心孔。所述左端盖A封闭下箱体A左侧的主轴孔。所述左端盖A面向主试验箱体内部的一侧安装骨架油封IA。所述主轴A穿过骨架油封IA。所述主试验箱体的右侧的密封端盖包括骨架油封IIA和右端盖A。所述主轴A的右侧穿过右端盖A的中心孔。所述右端盖A封闭下箱体A右侧的主轴孔。所述右端盖A面向主试验箱体内部的一侧安装骨架油封IIA。所述主轴A穿过骨架油封IIA。所述主轴A是通过轴端连接件A和滚子试件安装座A安装滚子试件。所述轴端连接件A是一个回转体，它通过键槽连接的方式，套装在主轴A的一端。轴端连接件A随着主轴A旋转。所述滚子试件安装座A是一个回转体，它的一端通过螺栓IIIA连接在轴端连接件A的端面、另一端固定滚子试件。陪试箱体的箱体包括箱盖B、箱盖板B和下箱体B。所述下箱体B中空，其两端具有主轴孔。下箱体B内部安装主轴B、轴承NJ314B和轴承NJ310B。所述下箱体B的上端敞口被箱盖B封闭。所述箱盖B具有一个检查孔。所述检查孔被箱盖板B封闭。所述轴承NJ314B和轴承NJ310B的外圈固定在下箱体B中。所述主轴B穿过并固定在轴承NJ314B和轴承NJ310B的内圈。所述主试验箱体的左侧的密封端盖包括骨架油封IB和左端盖B。所述主轴B的左侧穿过左端盖B的中心孔。所述左端盖B封闭下箱体B左侧的主轴孔。所述左端盖B面向主试验箱体内部的一侧安装骨架油封IB。所述主轴B穿过骨架油封IB。所述主试验箱体的右侧的密封端盖包括骨架油封IIB和右端盖B。所述主轴B的右侧穿过右端盖B的中心孔。所述右端盖B封闭下箱体B右侧的主轴孔。所述右端盖B面向主试验箱体内部的一侧安装骨架油封IIB。所述主轴B穿过骨架油封IIB。所述主轴B是通过轴端连接件B和滚子试件安装座B安装陪试件。所述轴端连接件B是一个回转体，它通过键槽连接的方式，套装在主轴B的一端。轴端连接件B随着主轴B旋转。所述滚子试件安装座B是一个回转体，它的一端通过螺栓IIIB连接在轴端连接件B的端面、另一端固定陪试件。4.根据权利要求1所述的一种智能滚动接触疲劳试验系统，其特征在于：还包括控制箱。通过所述控制箱来控制陪试轴驱动伺服电机和主试轴驱动伺服电机。进一步，还包括润滑系统。所述润滑系统包括润滑油箱、油泵电机、油泵和润滑油壳。所述油泵电机驱动油泵，使得润滑油箱的润滑油被抽出，并对主试验系统、加载系统和陪试系统提供润滑油。所述润滑油壳上端敞口。所述润滑油壳位于滚子试件下方。润滑油箱中的润滑油喷向滚子试件后，汇集到润滑油壳中，并重新回流润滑油箱。基于上述智能滚动接触疲劳试验系统的滚动接触疲劳试验方法，其特征在于：包括一个测试装置。所述测试装置包括：光源、CCD相机和监测辅助装置。所述光源为环形光源。所述光源环绕在CCD相机的镜筒上。所述监测辅助装置包括箱体、油盒、润滑油管、竖直挡油板、倾斜挡油板和旋转毛刷。所述箱体由顶板、左侧板、后侧板和前侧板组成。所述箱体下端的敞口扣在油盒上。所述左侧板开孔。所述CCD相机和光源面向左侧板的开孔。所述后侧板上面安装两个转轴。这两个转轴被连接直流电机的传动轴同时驱动。这两个转轴分别安装滚子试件和旋转毛刷。所述滚子试件面对CCD相机。所述顶板上安装有润滑油喷头和竖直挡油板。所述润滑油喷头通过润滑油管供油。。所述竖直挡油板位于滚子试件的上方，所述竖直挡油板处于润滑油喷头与左侧板之间。所述倾斜挡油板的一侧连接在后侧板上。所述倾斜挡油板位于滚子试件的下方。测试时，包括以下步骤：1〕利用智能滚动接触疲劳试验系统，使得滚子试件与陪试件相互接触、相互滚压。此过本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种智能滚动接触疲劳试验系统，其特征在于:主要包括所述主试验系统(3)、加载系统(4)和陪试系统(7)；所述主试验系统(3)和陪试系统(7)安装在同一个实验平台上；所述主试验系统(3)主要包括主试验系统底座(301)、主试轴驱动伺服电机(302)、主试验箱体(305)、主试系统移动滑块(308)、主试系统移动导轨(309)和主试箱体底座(310)；所述主试验箱体(305)主要包括主轴A(3051)、两个密封端盖、箱体、传感器座圈A(30510)；所述主轴A(3051)通过轴承安装在箱体内；所述箱体的两端通过带有油封的密封端盖封堵；所述主轴A(3051)的两端穿出箱体两端的密封端盖，其一端接入所述主试轴驱动伺服电机(302)、另一端安装滚子试件(306)；所述传感器座圈A(30510)安装在其中一个密封端盖上；加速度传感器安装在所述传感器座圈A(30510)上；所述主试验箱体(305)的底部固定在主试验系统底座(301)上；所述主试验系统底座(301)通过主试系统移动滑块(308)安装在主试系统移动导轨(309)上；所述主试系统移动导轨(309)固定在所述实验平台上；所述主试验箱体(305)沿主试系统移动导轨(309)滑动的方向垂直于主轴A(3051)的轴向；所述陪试系统(7)包括陪试箱体(705)、陪试件(706)陪试箱底座(701)和陪试轴驱动伺服电机(702)；所述陪试箱体(705)主要包括主轴B(7051)、两个密封端盖、箱体；所述主轴B(7051)通过轴承安装在箱体内；所述箱体的两端通过带有油封的密封端盖封堵；所述主轴B(7051)的两端穿出箱体两端的密封端盖，其一端接入所述陪试轴驱动伺服电机(702)、另一端安装陪试件(706)；所述陪试箱体(705)固定在实验平台上；所述陪试件(706)的形状和尺寸与滚子试件(306)相同；实验时，所述加载系统(4)主要包括一个通过驱动电机(403)驱动的伺服电缸(402)；所述伺服电缸的安装底座(405)固定在所述主试验系统(3)的一侧；伺服电缸(402)的伸缩端安装压力传感器(401)；所述压力传感器(401)与主试验箱体(305)接触；所述伺服电缸(402)推动主试验箱体(305)沿主试系统移动导轨(309)移动时，所述压力传感器(401)测量加载在主试验箱体(305)上的载荷；实验时，加载系统(4)推动主试验箱体(305)，使得陪试件(706)与滚子试件(306)接触。...

【技术特征摘要】
1.一种智能滚动接触疲劳试验系统，其特征在于:主要包括所述主试验系统(3)、加载系统(4)和陪试系统(7)；所述主试验系统(3)和陪试系统(7)安装在同一个实验平台上；所述主试验系统(3)主要包括主试验系统底座(301)、主试轴驱动伺服电机(302)、主试验箱体(305)、主试系统移动滑块(308)、主试系统移动导轨(309)和主试箱体底座(310)；所述主试验箱体(305)主要包括主轴A(3051)、两个密封端盖、箱体、传感器座圈A(30510)；所述主轴A(3051)通过轴承安装在箱体内；所述箱体的两端通过带有油封的密封端盖封堵；所述主轴A(3051)的两端穿出箱体两端的密封端盖，其一端接入所述主试轴驱动伺服电机(302)、另一端安装滚子试件(306)；所述传感器座圈A(30510)安装在其中一个密封端盖上；加速度传感器安装在所述传感器座圈A(30510)上；所述主试验箱体(305)的底部固定在主试验系统底座(301)上；所述主试验系统底座(301)通过主试系统移动滑块(308)安装在主试系统移动导轨(309)上；所述主试系统移动导轨(309)固定在所述实验平台上；所述主试验箱体(305)沿主试系统移动导轨(309)滑动的方向垂直于主轴A(3051)的轴向；所述陪试系统(7)包括陪试箱体(705)、陪试件(706)陪试箱底座(701)和陪试轴驱动伺服电机(702)；所述陪试箱体(705)主要包括主轴B(7051)、两个密封端盖、箱体；所述主轴B(7051)通过轴承安装在箱体内；所述箱体的两端通过带有油封的密封端盖封堵；所述主轴B(7051)的两端穿出箱体两端的密封端盖，其一端接入所述陪试轴驱动伺服电机(702)、另一端安装陪试件(706)；所述陪试箱体(705)固定在实验平台上；所述陪试件(706)的形状和尺寸与滚子试件(306)相同；实验时，所述加载系统(4)主要包括一个通过驱动电机(403)驱动的伺服电缸(402)；所述伺服电缸的安装底座(405)固定在所述主试验系统(3)的一侧；伺服电缸(402)的伸缩端安装压力传感器(401)；所述压力传感器(401)与主试验箱体(305)接触；所述伺服电缸(402)推动主试验箱体(305)沿主试系统移动导轨(309)移动时，所述压力传感器(401)测量加载在主试验箱体(305)上的载荷；实验时，加载系统(4)推动主试验箱体(305)，使得陪试件(706)与滚子试件(306)接触。2.根据权利要求1所述的一种智能滚动接触疲劳试验系统，其特征在于：所述实验平台包括一个试验机底座(1)；所述试验机底座(1)的主体部分是一个柜体；该柜体下端安装滑轮、上表面是主、陪试箱体底座(2)；所述主、陪试箱体底座(2)是一个水平台面。3.根据权利要求1或2所述的一种智能滚动接触疲劳试验系统，其特征在于：所述主试验箱体(305)的箱体包括箱盖A(3054)、箱盖板A(3056)和下箱体A(30522)；所述下箱体A(30522)中空，其两端具有主轴孔；下箱体A(30522)内部安装主轴A(3051)、轴承NJ314A(3057)和轴承NJ310A(30519)；所述下箱体A(30522)的上端敞口被箱盖A(3054)封闭；所述箱盖A(3054)具有一个检查孔；所述检查孔被箱盖板A(3056)封闭；所述轴承NJ314A(3057)和轴承NJ310A(30519)的外圈固定在下箱体A(30522)中；所述主轴A(3051)穿过并固定在轴承NJ314A(3057)和轴承NJ310A(30519)的内圈。所述主试验箱体(305)的左侧的密封端盖包括骨架油封IA(3052)和左端盖A(30516)；所述主轴A(3051)的左侧穿过左端盖A(30516)的中心孔；所述左端盖A(3053)封闭下箱体A(30522)左侧的主轴孔；所述左端盖A(30516)面向主试验箱体(305)内部的一侧安装骨架油封IA(3052)；所述主轴A(3051)穿过骨架油封IA(3052)；所述主试验箱体(305)的右侧的密封端盖包括骨架油封IIA(30516)和右端盖A(3053)；所述主轴A(3051)的右侧穿过右端盖A(3053)的中心孔；所述右端盖A(3053)封闭下箱体A(30522)右侧的主轴孔；所述右端盖A(3053)面向主试验箱体(305)内部的一侧安装骨架油封IIA(30516)；所述主轴A(3051)穿过骨架油封IIA(30516)；所述主轴A(3051)是通过轴端连接件A(30511)和滚子试件安装座A(30513)安装滚子试件(306)；所述轴端连接件A(30511)是一个回转体，它通过键槽连接的方式，套装在主轴A(3051)的一端；轴端连接件A(30511)随着主轴A(3051)旋转；所述滚子试件安装座A(30513)是一个回转体，它的一端通过螺栓IIIA(30514)连接在轴端连接件A(30511)的端面、另一端固定滚子试件(306)。陪试箱体(705)的箱体包括箱盖B(7054)、箱盖板B(7056)和下箱体B(70522)；所述下箱体B(70522)中空，其两端具有主轴孔；下箱体B...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨岩，李晖，胡建军，刘妤，杨长辉，朱岗，王毅，梁举科，
申请(专利权)人：重庆淏晗科技有限公司，重庆理工大学，
类型：发明
国别省市：重庆,50