滚动球轴承中轴承球与滚道摩擦磨损测试系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种滚动球轴承中轴承球与滚道摩擦磨损测试系统，包括滚动摩擦磨损测试设备、环境控制系统和计算机控制系统；该测试系统模拟了滚动轴承材料的实际服役工况，可用于滚动轴承在主轴转速（最大12000rpm），扭矩（17Nm：30

【技术实现步骤摘要】
滚动球轴承中轴承球与滚道摩擦磨损测试系统


[0001]本技术涉及滚动摩擦测试
，具体涉及一种滚动球轴承中轴承球与滚道摩擦磨损测试系统。

技术介绍

[0002]滚动球轴承主要包括轴承滚道、保持架、润滑脂以及轴承球，其中轴承球以滚动方式支撑机械旋转体，从而降低运动过程中的摩擦阻力。因此，轴承球的抗磨损和接触疲劳性能是影响滚动球轴承装配精度和服役寿命的重要因素之一。
[0003]目前，常用来考核轴承用润滑油及其轴承球滚动接触疲劳寿命性能的试验机主要有四球摩擦试验机、五球疲劳试验机、推力盘试验机。四球试验机通过固定的钢套当作轴承的外圈，3个下球当作1个轴承滚道中的滚动体，上球当作内滚道，利用钢套下的活塞由杠杆臂加载，上球通过轴径安装在驱动轴上，与3个下球相接触，上、下球的接触处浸入润滑油中，其主要用来评价轴承球的摩擦磨损性能；五球疲劳试验机用于研究接触角、材料硬度、热处理、润滑、油膜厚度、变形、磨损、温度以及赫兹应力和残余应力对接触疲劳寿命的影响。四球摩擦试验机、五球疲劳试验机的被试球为上球，虽然分别有3点和4点接触受载，但其受力点不在最大圆截面内，而陪试球除绕自身轴线旋转外，同时还绕驱动轴轴线公转，因此陪试球的接触点间的速度关系不恒定，所以被试球与陪试球之间必是滚/滑状态，这会增加接触疲劳寿命的影响因素。最接近纯滚动接触工况的是推力盘试验机，被试球在绕推力圆盘轴线公转的同时还要绕自身轴线滚动，被试球因公转产生的离心力作用于保持架的径向，而球推动保持架转动或被保持架推动而向前滚动的力则作用于保持架的周向。因此被试球上仍有一些滑动摩擦，这些滑动及附加结构都增加了滚动接触疲劳寿命的影响因素。
[0004]此外，球/V形环试验机和3点接触纯滚动轴承球滚动接触疲劳寿命试验机也是常见的轴承球及润滑剂测试设备。球/V形环试验机是1个被试球被挤压在带Ｖ形槽的两环之间，其中一个环承担摩擦传动，被试球有4个接触点，分别在最大圆截面的两侧，被试球与V形槽之间的接触角可模拟角接触轴承的接触角；3点接触纯滚动轴承球滚动接触疲劳寿命试验机被试球仅在最大圆截面上受力，并沿此圆周作纯滚动，被试球每转一周受到3次非等间隔但等接触强度的循环载荷作用，且3接触点共处在同一最大滚动圆周上，通过加载高速实验来评价轴承球的滚动疲劳寿命。
[0005]通过对比发现，以上试验机都是多球或多点接触的滚动方式测试，经过一个固定的轨道（圆形或短直线），主要用来进行润滑油的测试试验，包括承载能力，寿命测试，抗磨损性能等，无法评价轴承及轴承材料组件在近似运动状态和服役工况下的摩擦性能退化行为和演变规律。此外，我国研制的三点接触纯滚动疲劳测试机也存在缺点，如不能加入保持架材料的磨损，对于滚道模拟的不够精确。总体而言，目前缺少对于滚动球轴承表面损伤（磨损、疲劳和腐蚀）的测试技术，
[0006]进而无法对轴承球与滚道之间的摩擦学性能、表面损伤和使役行为进行准确评估。

技术实现思路

[0007]本技术的目的是基于以上所述，提供一种滚动球轴承中轴承球与滚道摩擦磨损测试系统，用于考察轴承球与滚道在温度
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转速
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加载力
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湿度
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摩擦多因素耦合作用下的服役性能和退化规律，进而为滚动球轴承的性能提升和实际应用提供基础数据。
[0008]为实现上述目的，本技术采用以下技术方案：
[0009]一种滚动球轴承中轴承球与滚道摩擦磨损测试系统，包括滚动摩擦磨损测试设备、环境控制系统和计算机控制系统；
[0010]所述滚动表面摩擦磨损测试设备包括仪器底板，仪器底板顶部设有四根下立柱，下立柱四周由钣金外壳包裹组成主机下箱体，下立柱顶部有电机安装板，电机安装板顶部四周设有上立柱，上立柱顶部通过立柱安装顶板固定；所述主机下箱体内设有双速伺服电机，双速伺服电机主轴垂直向上穿过电机安装板与旋转主轴连接，旋转主轴通过第一高速轴承和第二高速轴承固定在轴套中；
[0011]所述旋转主轴顶端设置为轨道盘安装座，轨道盘安装座内镶嵌有下轨道盘，下轨道盘中心由压紧螺栓与轨道盘安装座紧固，双速伺服电机旋转时带动下轨道盘转动；下轨道盘上方加载轴底端固定有上轨道盘，两个轨道盘平行且同心，中间夹装轴承球，加载轴顶部设有压扭复合传感器，下轨道盘转动时带动轴承球在两轨道盘内旋转，所述加载轴通过上方设置的电动缸驱动；所述下轨道盘和上轨道盘与轴承球接触一面设有螺旋轨道，上轨道盘上设有摩擦力传感器；
[0012]所述环境控制系统包括高低温环境箱、压缩机和压缩机控制面板；所述下轨道盘和上轨道盘位于高低温环境箱内，下轨道盘侧设有温湿度传感器，温度传感器电连接温控仪，高低温环境箱顶部的加载轴外周设有水冷套，所述水冷套位于水冷盒内；所述高低温环境箱包括箱体外壳，箱体外壳内部从外向内依次设有冷气腔和加热圈，所述箱体外壳与冷气腔之间设有隔热保温层，环境箱内朝向下轨道盘和上轨道盘一侧设有若干加热片；冷气腔外侧贯穿箱体外壳设有冷气入口，所述冷气入口与压缩机出气口相连通，用于控制环境箱的温度和湿度，冷气入口设有电磁阀；
[0013]所述计算机控制系统用于测试过程中的人机交互，其信号输出端分别与电动缸、双速伺服电机、温控仪和压缩机控制面板电连接，计算机控制系统的信号输入端分别与压扭复合传感器、温湿度传感器和摩擦力传感器电连接。
[0014]作为本技术技术方案的进一步改进，所述上轨道盘与轨道盘安装座外周设有同轴度调整弧板。
[0015]进一步地，所述加载轴与电动缸主轴通过加载弹簧套连接，加载轴与电动缸主轴四周均设有限位滑杆。
[0016]进一步地，所述双速伺服电机主轴与旋转主轴通过高速联轴器连接。
[0017]进一步地，所述电机安装板顶部上立柱内侧设有支撑架，所述轴套通过支撑架提供支撑。
[0018]进一步地，所述轴套通过轴承座与支撑架相接。
[0019]进一步地，所述上立柱通过立柱安装座安装于电机安装板上表面。
[0020]进一步地，所述电动缸通过蝶形安装板安装于上立柱之间中心位置。
[0021]进一步地，所述电动缸四周设有限位导杆。
[0022]进一步地，所述仪器底板底部设有福马轮。
[0023]本技术的有益效果在于：
[0024]1、本技术测试系统模拟了滚动轴承材料的服役工况，可用于滚动轴承在主轴转速（最大12000rpm），扭矩（17Nm：30
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3000rpm，7Nm：12000rpm），载荷（最大加载力2000N），大气、高/低温（
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40
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500℃）、湿度（20
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98%RH）多因素环境下的摩擦磨损性能的测试，实现对轴承材料服役性能的精确掌握。
[0025]2、本技术轴承球在载荷下由下轨道盘驱动在一个下轨道盘与上轨道盘组成的圆形轨道上运动，此圆形轨道实际是一个开口的螺旋轨道，球与两轨道盘之间的滚动摩擦力由摩擦力传感器本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种滚动球轴承中轴承球与滚道摩擦磨损测试系统，其特征在于，包括滚动摩擦磨损测试设备、环境控制系统和计算机控制系统；所述滚动表面摩擦磨损测试设备包括仪器底板（1），仪器底板（1）顶部设有下立柱（17），下立柱（17）四周由外壳包裹组成主机下箱体（3），下立柱（17）顶部设有电机安装板（4），电机安装板（4）顶部四周设有上立柱（33），上立柱（33）顶部通过立柱安装顶板（16）固定；所述主机下箱体（3）内设有双速伺服电机（18），双速伺服电机（18）主轴垂直向上穿过电机安装板（4）与旋转主轴（28）连接，旋转主轴（28）通过第一高速轴承（19）和第二高速轴承（20）固定在轴套（29）中；所述旋转主轴（28）顶端设置为轨道盘安装座（31），轨道盘安装座（31）内镶嵌有下轨道盘（22），双速伺服电机（18）旋转时带动下轨道盘（22）转动；下轨道盘（22）上方加载轴（30）底端固定有上轨道盘（23），两个轨道盘平行且同心，中间夹装轴承球（32），加载轴（30）顶部设有压扭复合传感器（10），下轨道盘（22）转动时带动轴承球（32）在两轨道盘内旋转，所述加载轴（30）通过上方设置的电动缸（15）驱动；所述下轨道盘（22）和上轨道盘（23）与轴承球（32）接触一面设有螺旋轨道，上轨道盘（23）上设有摩擦力传感器；所述环境控制系统包括高低温环境箱（8）、压缩机（39）和压缩机控制面板（37）；所述下轨道盘（22）和上轨道盘（23）位于高低温环境箱（8）内，下轨道盘（22）上设有温湿度传感器，温湿度传感器电连接温控仪，高低温环境箱（8）顶部的加载轴（30）外周设有水冷套（26），所述水冷套（26）位于水冷盒（9）内；所述高低温环境箱（8）包括箱体外壳（34），箱体外壳（34）内部从外向内依次设有冷气腔（35）和加热圈（25），所述箱体外壳（34）与冷气腔（35）之间设有隔热保温层（21），加热圈（25）朝向下轨道盘（22）和上轨道盘（23）一侧设有若干加热片（36）；冷气腔（35）外侧贯穿箱体外壳（34）设有冷气入口（24），所述冷气入口（24）与压缩机（39）出气口相连通，用于控制冷气的温度和湿度，冷气入口（24）设有电...

【专利技术属性】
技术研发人员：张永胜，苏云峰，王振军，宋俊杰，樊恒中，魏万鑫，胡丽天，
申请(专利权)人：中国科学院兰州化学物理研究所，
类型：新型
国别省市：