一种超声高频滚动轴承疲劳试验装置制造方法及图纸

本发明专利技术提出了一种超声高频滚动轴承疲劳试验装置，应用共振原理，换能器、连接器、振动位移放大器、扭转位移放大器与扭转工具头构成谐振系统，换能器外接产生振动电信号的超声发生系统，再由换能器将振动电信号转换成机械振动位移，超声振动装置将振动位移转换成同频率的扭转位移，整个谐振系统保持20kHz的谐振频率。本超声高频滚动轴承疲劳试验装置利用超声加载的方式可以实现承受不同滚动磨损载荷以及承受不同轴向预紧力作用下不同滚动轴承试样的超高周疲劳寿命测试。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及疲劳机械
，具体是一种测试滚动轴承超高周疲劳寿命的超声高频滚动轴承疲劳试验装置。
技术介绍
滚动轴承是机械结构的重要支撑部件，在航空航天、铁路等工业领域应用广泛，轴承的使用寿命也直接影响着机械系统的性能。实际工作中，这些轴承部件长期承受高频滚动磨损载荷的作用，载荷循环周次通常高达109-1011周，属于超高周寿命范畴，这种高频滚动磨损载荷会大大加快轴承的疲劳破坏。所以，针对长期承受高频滚动磨损载荷作用下的滚动轴承开展滚动轴承超高周疲劳寿命测试已经成为一个新的研究课题。现有的专用滚动轴承疲劳寿命试验装置存在以下问题：一方面，现有滚动轴承疲劳试验装置一般采用电机驱动，带式传动，液压加载，存在噪声大、结构复杂、操作不便、试验成本高等问题；另一方面，传统的机械传动增速性较差，加载频率较低，一般适用于中低转速，对于滚动轴承的超高周寿命测试时间成本高昂。在中国专利[201420831265.1：轴承疲劳模拟试验台]以及中国专利[200910209254.3：滚动轴承疲劳寿命强化试验机]中，该专利技术可以实现滚动轴承疲劳寿命测试，但是采用的是电机驱动、带式传动、液压加载方式，存在结构复杂、噪声大、加速性差的问题，使得测试超高周疲劳寿命时间成本高。所以，急需一种结构简单、易于操作、成本低的可以测试滚动轴承超高周疲劳寿命的疲劳试验装置。超声疲劳试验技术采用共振原理，将超声发生器产生的高频电信号通过换能器转化为同频率的振动位移输出，然后通过纵向位移放大器将振动位移放大并带动扭转位移放大器同频扭转共振，扭转位移放大器再将扭转位移加载到扭转工具头上，并带动连接在扭转工具头上的滚动轴承高频循环转动，从而实现轴承的超声高频加载。所以，可以通过超声加载方式实现滚动轴承超高周疲劳寿命测试。
技术实现思路
为解决现有的轴承疲劳试验装置噪声大、结构复杂、操作不便、试验成本高以及
超高周疲劳寿命测试时间成本高昂的问题，本专利技术提出了一种利用超声加载的方式实现滚动磨损载荷作用下滚动轴承超高周疲劳寿命测试的超声高频滚动轴承疲劳试验装置。本专利技术的技术方案为：所述一种超声高频滚动轴承疲劳试验装置，其特征在于：包括试验台架、超声加载装置、连接夹持装置、轴承夹持装置和轴向加载装置；连接夹持装置和轴承夹持装置固定安装在试验台架上；所述超声加载装置包括换能器、连接器、振动位移放大器、销、扭转位移放大器与扭转工具头；换能器、连接器、振动位移放大器依次同轴固定连接，销垂直固定安装在振动位移放大器侧面；扭转位移放大器与扭转工具头同轴安装，且扭转位移放大器轴线垂直于振动位移放大器轴线，扭转位移放大器侧面与销的外端面紧密接触；扭转工具头与待测轴承内圈同轴固定配合；所述连接夹持装置包括两根纵向支撑杆、夹持板；所述超声加载装置的连接器安装在夹持板上；夹持板两端分别安装在一根纵向支撑杆内，并且能够沿纵向支撑杆纵向移动；所述轴承夹持装置包括轴承套筒、传载筒；所述轴承套筒中心通孔为台阶通孔，轴承套筒侧面开有通孔；待测轴承和传载筒依次同轴安装在轴承套筒中心通孔内，且待测轴承处于轴承套筒侧面通孔处，传载筒的一端抵住待测轴承外圈一侧，待测轴承外圈另一侧通过固定在轴承套筒端部的轴承盖限位；所述轴向加载装置包括加载套筒、加载筒、加载杆、弹簧垫片、弹簧、弹簧杆和弹簧压盖；加载套筒与轴承套筒同轴布置；弹簧垫片、加载筒和加载杆依次同轴安装在加载套筒内，加载筒一端抵在弹簧垫片上，另一端受加载杆约束；弹簧杆穿过弹簧垫片，另一端与弹簧压盖固定连接，弹簧套在弹簧杆上，两端受弹簧垫片和弹簧压盖约束；弹簧压盖抵在传载筒的另一端。进一步的优选方案，所述一种超声高频滚动轴承疲劳试验装置，其特征在于：换能器为左粗右细的回转体结构，右端面上有一螺栓柱；连接器为回转体结构，左右两
端面中心开有螺纹孔，左端面螺纹孔直径与换能器右端面螺栓柱直径相等，连接器左端面螺接在换能器的右端面上；振动位移放大器两端为圆柱结构，中间采用圆锥段过渡，左侧端面上有一与连接器右侧端面螺纹孔直径相等的螺栓柱，振动位移放大器左侧端面螺接在连接器右端面上；扭转位移放大器上下两端为圆柱结构，中间采用圆弧段过渡，下端面中心有一螺纹孔；扭转工具头为回转体结构，上端面上有一与扭转位移放大器下端面螺纹孔直径相等的螺栓柱，扭转工具头上端面螺接在扭转位移放大器下端面上。进一步的优选方案，所述一种超声高频滚动轴承疲劳试验装置，其特征在于：所述连接器中部有凸起的圆柱段；所述连接夹持装置的夹持板包括左连接片、右连接片、夹头和垫圈；左连接片和右连接片中心开有通孔，连接器中部凸起圆柱段夹持在左连接片与右连接片之间；左连接片和右连接片两端通过夹头固定连接，垫圈安装在左连接片与右连接片中间，且垫圈厚度等于连接器中部凸起圆柱段的轴向厚度。进一步的优选方案，所述一种超声高频滚动轴承疲劳试验装置，其特征在于：所述连接器中部凸起圆柱段与靠近振动位移放大器一侧的小径圆柱段之间采用弧面过渡；与过渡弧面对应的右连接片中心通孔为弧面中心孔。进一步的优选方案，所述一种超声高频滚动轴承疲劳试验装置，其特征在于：轴承夹持装置还包括轴承衬套和轴承支座；轴承衬套为回转体结构，轴承衬套套在扭转工具头上；轴承支座固定安装在试验台架上，轴承套筒下端外侧通过连接耳片与轴承支座固定连接；加载套筒上端外侧通过连接耳片与轴承支座固定连接。进一步的优选方案，所述一种超声高频滚动轴承疲劳试验装置，其特征在于：加载杆通过加载盖与加载套筒配合；加载盖固定在加载套筒下端，加载盖中心有螺纹孔，加载杆与加载盖中心螺纹孔配合。有益效果基于解决现有的轴承疲劳试验装置噪声大、结构复杂、操作不便、试验成本高以及超高周寿命测试时间成本高昂的问题，本超声高频滚动轴承疲劳试验装置利用超声加载的方式可以实现承受不同滚动磨损载荷以及承受不同轴向预紧力作用下不同滚动
轴承试样的超高周疲劳寿命测试。具有以下有益效果：1、本装置利用共振原理，保证整个超声加载装置20kHz谐振频率，可以进行高频加载的同时实现超高周疲劳寿命测试；2、通过调整安装在试验台架上的连接夹持装置可以带动超声加载装置纵向运动，从而合理调整超声加载装置相对于轴承夹持装置的纵向位置；3、通过更换不同倍数的扭转位移放大器可以改变扭转工具头的扭转位移，从而实现对轴承试样不同大小扭转摩擦位移加载；4、通过外接计算机检测系统检测超声加载装置整个共振系统的谐振频率，可以确定滚珠试样是否出现疲劳破坏；5、轴承夹持装置中轴承套筒侧面通孔可外接温度传感器，实时监测轴承试样疲劳测试温度；6、轴向加载装置可以根据试验需求对轴承试样施加一定轴向预紧力；7、轴承试样可根据以根据试验对象的不同进行更换。本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明本专利技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：图1是本专利技术的结构示意图。图2是超声加载装置结构示意图。图3是连接夹持装置爆炸示意图。图4是轴承夹持装置爆炸示意图。图5是轴向加载装置爆炸示意图。图6是轴承夹持、轴向加载装置装配剖视图。图7底座结构示意图。图8是纵向支撑杆结构示意图。图9是换能器结构示本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超声高频滚动轴承疲劳试验装置，其特征在于：包括试验台架、超声加载装置、连接夹持装置、轴承夹持装置和轴向加载装置；连接夹持装置和轴承夹持装置固定安装在试验台架上；所述超声加载装置包括换能器、连接器、振动位移放大器、销、扭转位移放大器与扭转工具头；换能器、连接器、振动位移放大器依次同轴固定连接，销垂直固定安装在振动位移放大器侧面；扭转位移放大器与扭转工具头同轴安装，且扭转位移放大器轴线垂直于振动位移放大器轴线，扭转位移放大器侧面与销的外端面紧密接触；扭转工具头与待测轴承内圈同轴固定配合；所述连接夹持装置包括两根纵向支撑杆、夹持板；所述超声加载装置的连接器安装在夹持板上；夹持板两端分别安装在一根纵向支撑杆内，并且能够沿纵向支撑杆纵向移动；所述轴承夹持装置包括轴承套筒、传载筒；所述轴承套筒中心通孔为台阶通孔，轴承套筒侧面开有通孔；待测轴承和传载筒依次同轴安装在轴承套筒中心通孔内，且待测轴承处于轴承套筒侧面通孔处，传载筒的一端抵住待测轴承外圈一侧，待测轴承外圈另一侧通过固定在轴承套筒端部的轴承盖限位；所述轴向加载装置包括加载套筒、加载筒、加载杆、弹簧垫片、弹簧、弹簧杆和弹簧压盖；加载套筒与轴承套筒同轴布置；弹簧垫片、加载筒和加载杆依次同轴安装在加载套筒内，加载筒一端抵在弹簧垫片上，另一端受加载杆约束；弹簧杆穿过弹簧垫片，另一端与弹簧压盖固定连接，弹簧套在弹簧杆上，两端受弹簧垫片和弹簧压盖约束；弹簧压盖抵在传载筒的另一端。...

【技术特征摘要】
1.一种超声高频滚动轴承疲劳试验装置，其特征在于：包括试验台架、超声加载装置、连接夹持装置、轴承夹持装置和轴向加载装置；连接夹持装置和轴承夹持装置固定安装在试验台架上；所述超声加载装置包括换能器、连接器、振动位移放大器、销、扭转位移放大器与扭转工具头；换能器、连接器、振动位移放大器依次同轴固定连接，销垂直固定安装在振动位移放大器侧面；扭转位移放大器与扭转工具头同轴安装，且扭转位移放大器轴线垂直于振动位移放大器轴线，扭转位移放大器侧面与销的外端面紧密接触；扭转工具头与待测轴承内圈同轴固定配合；所述连接夹持装置包括两根纵向支撑杆、夹持板；所述超声加载装置的连接器安装在夹持板上；夹持板两端分别安装在一根纵向支撑杆内，并且能够沿纵向支撑杆纵向移动；所述轴承夹持装置包括轴承套筒、传载筒；所述轴承套筒中心通孔为台阶通孔，轴承套筒侧面开有通孔；待测轴承和传载筒依次同轴安装在轴承套筒中心通孔内，且待测轴承处于轴承套筒侧面通孔处，传载筒的一端抵住待测轴承外圈一侧，待测轴承外圈另一侧通过固定在轴承套筒端部的轴承盖限位；所述轴向加载装置包括加载套筒、加载筒、加载杆、弹簧垫片、弹簧、弹簧杆和弹簧压盖；加载套筒与轴承套筒同轴布置；弹簧垫片、加载筒和加载杆依次同轴安装在加载套筒内，加载筒一端抵在弹簧垫片上，另一端受加载杆约束；弹簧杆穿过弹簧垫片，另一端与弹簧压盖固定连接，弹簧套在弹簧杆上，两端受弹簧垫片和弹簧压盖约束；弹簧压盖抵在传载筒的另一端。2.根据权利要求1所述一种超声高频滚动轴承疲劳试验装置，其特征在于：换能器为左粗右细的回转体结构，右端面上有一螺栓柱；连接器为回转体结构，左右两端面中心开有螺纹孔，左端面螺纹孔直径与换能器右...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈修强，薛红前，李智，徐阳，高涛，王安恒，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61