一种丝杆传动式滚动接触疲劳试验机制造技术

本发明专利技术涉及接触疲劳试验机技术领域，且公开了一种丝杆传动式滚动接触疲劳试验机；包括加载装置、水平驱动装置、传动滚轮组件、滚珠丝杆组件、被测工件及陪试滚子组件，所述液压装置带动上压板实现垂直方向的上下运动及压力施加，受试工件固定安装于上压板底部，在垂直压力作用下与陪试滚子产生接触，底板上布置伺服电机，用以驱动滚珠丝杆循环正反转，从而使与丝杆连接的传动滚轮组件水平往复滚动，进而带动滚轮上方连接的陪试滚子组件，陪试滚子在垂直压力和水平往复驱动的作用下，在受试工件上来回滚动，直至工件失效，达到滚动接触疲劳试验的目的。试验的目的。试验的目的。

【技术实现步骤摘要】
一种丝杆传动式滚动接触疲劳试验机


[0001]本专利技术涉及接触疲劳试验机
，具体为一种丝杆传动式滚动接触疲劳试验机。

技术介绍

[0002]滚动接触疲劳广泛存在于制造、冶金、航空航天等工程中，并且是火车轮轨、回转支承、齿轮等部件的主要失效模式。滚动接触受力情况十分复杂，材料处于多轴应力状态，其疲劳损伤机理尚未有统一定律。滚动接触一般涉及多个自由度的运动，且在很多场合中接触载荷较大，这对其疲劳试验机的设计带来了不小的挑战；加上金属滚动接触疲劳损伤周期较长，偶然因素多，所以实验效率低下，相关有效观测数据及数值数据少，导致滚动接触疲劳的支撑实验数据缺乏，严重阻碍了该领域的发展。研究滚动接触疲劳试验机，可以为金属在滚动接触下的力学行为提供基础数据，具有重要的学术价值和工程意义。
[0003]目前业界所存在的滚动接触疲劳试验机按接触类型大致分为点接触式和线接触式，按机器布局特点大致分为圆盘式和对辊式。大多数滚动接触疲劳试验的被测零件和陪试零件均处于转动状态，如在“金属材料滚动接触疲劳摩擦磨损试验台”(CN112414880A)中，两个对辊滚子均在高速旋转，不利于受试样件的实时观测，且装置横向跨距大占用空间多；而“双驱动轮轨实物滚动接触疲劳试验机”(CN209784037U)虽然金属轨道保持静止，可以观测轨道状态，但结构上仅有一个滚子，实验效率低下。加之这些装置大都仅能实现单一的点接触或线接触实验，应用范围有限。因此，需要一种结构简单、功能齐全、方便观测又能兼顾实验效率的滚动接触疲劳试验装置。
专利技术内容
[0004]本专利技术的目的在于针对现有的装置一种丝杆传动式滚动接触疲劳试验机，其优点是结构简单、功能齐全、方便观测又能兼顾实验效率的功能。
[0005]本专利技术的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种丝杆传动式滚动接触疲劳试验机，包括加载装置、水平驱动装置、用于传递水平位移的传动滚轮组件、测试零件，所述加载装置通过液压机安置于试验机机架上，所述加载装置连接上压板；所述水平驱动动力源为伺服电机并通过滚珠丝杆传递完成；所述伺服电机通过控制器实现连续正反转运动；所述滚珠丝杆通过两个轴承座固定安装于机架底板，并配有丝杆螺母，并与伺服电机之间通过联轴器相连；所述传动滚轮组件与滚珠丝杆螺母连接，进而传递水平位移，所述传动滚轮组件由4个滚轮和1块平板组成，平板与丝杆螺母通过螺栓连接；所述测试零件包含被测工件与陪试滚子组件，实验时被测工件与陪试滚子组件呈相对滚动关系，所述被测工件与陪试滚子均为金属；所述陪试滚子安装于成对的轴承座中，位于传动滚轮组件上方；所述液压缸加载使被测工件与安装于轴承座中的若干陪试滚子产生力接触，所述伺服电机转动产生的扭矩驱动滚珠丝杆转动，带动传动滚轮组件及陪试滚子组件水平运动；所述被测工件与陪试滚子在接触压力和水平摩擦力的作用下产生相对滚动。
[0006]采用上述技术方案：通过液压装置带动上压板实现垂直方向的上下运动及压力施加，受试工件固定安装于上压板底部，在垂直压力作用下与陪试滚子产生接触，底板上布置伺服电机，用以驱动滚珠丝杆循环正反转，从而使与丝杆连接的传动滚轮组件水平往复滚动，进而带动滚轮上方连接的陪试滚子组件，陪试滚子在垂直压力和水平往复驱动的作用下，在受试工件上来回滚动，直至工件失效，达到滚动接触疲劳试验的目的。本装置操作简单，可同时测试点接触和线接触的疲劳，一次实验可获取多组独立的接触疲劳数据，实验效率高，且非全密封式工作模式方便实时观测工件状态。
[0007]本专利技术进一步设置为，所述上压板的四周有四根辅助支撑柱；所述支撑柱外表面与直线轴承配合。
[0008]本专利技术进一步设置为，所述伺服电机上安装有风扇；所述驱动器采用光编，外接控制器控制运行，所述控制器的主要功能包括电机转速、正反转、正反转圈数、加减速时间、计数功能、清零、手动自动切换等。
[0009]本专利技术进一步设置为，所述滚珠丝杆包含多个轴段——丝杆轴段、与轴承座配合轴段、电机接口轴段，所述丝杆轴段公称直径25mm，导程10mm，所述丝杆上配合丝杆螺母，所述丝杆螺母随着丝杆的转动产生水平移动。
[0010]本专利技术进一步设置为，所述丝杆螺母垂直方向上有两个深孔并与传动滚轮平板相连。
[0011]本专利技术进一步设置为，所述传动滚轮组件在两条平行导轨上运动，所述每条导轨上均布两个滚轮，总计四个滚轮；所述滚轮呈阶梯轴段，两侧轴肩凸起，中间轴与导轨滚动接触，所述四个滚轮通过垂直支撑块与上方平板连接，并采用用螺栓固定。
[0012]本专利技术进一步设置为，所述陪试滚子组件安装于平板上，所述陪试滚子安装在轴承座中；所述轴承座成对安装，并由上下两部分组成，所述轴承座通过螺栓拧紧上下座约束轴承的径向位移且内壁设计的卡槽放置轴承的同时约束轴承的轴向位移。所述轴承预先加有润滑油。
[0013]本专利技术进一步设置为，所述导轨的两端呈V型，分别与固定在机架底座的V口OK夹具配合，所述被测工件可以是无缺陷的，也可以是预制了多个表面裂纹或缺陷的；所述被测工件可以测试线接触，也可以测试点接触疲劳。
[0014]与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下：
[0015]通过液压装置带动上压板实现垂直方向的上下运动及压力施加，受试工件固定安装于上压板底部，在垂直压力作用下与陪试滚子产生接触，底板上布置伺服电机，用以驱动滚珠丝杆循环正反转，从而使与丝杆连接的传动滚轮组件水平往复滚动，进而带动滚轮上方连接的陪试滚子组件，陪试滚子在垂直压力和水平往复驱动的作用下，在受试工件上来回滚动，直至工件失效，达到滚动接触疲劳试验的目的。本装置操作简单，可同时测试点接触和线接触的疲劳，一次实验可获取多组独立的接触疲劳数据，实验效率高，且非全密封式工作模式方便实时观测工件状态。
附图说明
[0016]图1为本专利技术整体结构示意图；
[0017]图2为本专利技术结构剖视图；
[0018]图3为本专利技术陪试滚子组件结构图；
[0019]图4为本专利技术滚轮组件结构图；
[0020]图5为本专利技术摄像头局部分布图；
[0021]图6为本专利技术摄像头分布图；
[0022]图7为本专利技术伺服电机信号传递图。
[0023]图中：1A
‑
机架顶板；1B
‑
机架支柱；1C
‑
机架底板；2A
‑
液压缸；2B
‑
导杆；2C
‑
平衡柱；2D
‑
直线轴承；2E
‑
上压板；3A
‑
伺服电机；3B
‑
联轴器；3C
‑
滚珠丝杆；3D1
‑
丝杆底座1；3D2
‑
丝杆底座2；3E
‑
丝杆螺母；4A
‑
导轨夹具；4B
‑
导轨；5A
‑
传动滚轮；5B
‑
深沟球轴承；5C
‑
滚轮轴；本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种丝杆传动式滚动接触疲劳试验机，包括加载装置、水平驱动装置、用于传递水平位移的传动滚轮组件、测试零件，其特征在于：所述加载装置通过液压机安置于试验机机架上，所述加载装置连接上压板，所述水平驱动动力源为伺服电机并通过滚珠丝杆传递完成，所述伺服电机通过控制器实现连续正反转运动，所述滚珠丝杆通过两个轴承座固定安装于机架底板，并配有丝杆螺母，并与伺服电机之间通过联轴器相连，所述传动滚轮组件与滚珠丝杆螺母连接，进而传递水平位移，所述传动滚轮组件由4个滚轮和1块平板组成，平板与丝杆螺母通过螺栓连接，所述测试零件包含被测工件与陪试滚子组件，实验时被测工件与陪试滚子组件呈相对滚动关系，所述被测工件与陪试滚子均为金属，所述陪试滚子安装于成对的轴承座中，位于传动滚轮组件上方，所述液压缸加载使被测工件与安装于轴承座中的若干陪试滚子产生力接触，所述伺服电机转动产生的扭矩驱动滚珠丝杆转动，带动传动滚轮组件及陪试滚子组件水平运动，所述被测工件与陪试滚子在接触压力和水平摩擦力的作用下产生相对滚动。2.根据权利要求1所述的一种丝杆传动式滚动接触疲劳试验机，其特征在于：所述上压板的四周有四根辅助支撑柱，所述支撑柱外表面与直线轴承配合。3.根据权利要求1所述的一种丝杆传动式滚动接触疲劳试验机，其特征在于：所述伺服电机上安装有风扇，所述驱动器采用光编，外接控制器控制运行，所述控制器的主要功能包括电机转速、正反转、正反转圈数、加减速时...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜静，王爽，李畅，夏笙倍，沈宇博，黄梦遥，江术新，
申请(专利权)人：杜静，
类型：发明
国别省市：