滾動接觸疲勞失效(Rolling Contact Fatigue Failure)是齒輪較為常見的失效形式，在循環(huán)接觸應(yīng)力、齒面摩擦力以及潤滑油的反復(fù)作用一段時間后，齒輪表面的表層內(nèi)會產(chǎn)生微小的裂紋，隨著傳動繼續(xù)裂紋會擴(kuò)展、相互連接，直至形成小片脫落，在齒面留下凹坑或麻點。齒輪表面的接觸疲勞破壞與齒面間的滑動、材料的硬度及潤滑油的粘度等相關(guān)，在一定范圍內(nèi)對齒輪表面相對滑動速度越高、硬度越大，潤滑油粘度數(shù)值越高，對齒輪抵抗疲勞破壞的性能越有利。在進(jìn)行齒輪設(shè)計前，針對齒輪材料做高速滾動接觸疲勞試驗來研究各因素對材料疲勞壽命的影響，從而為實際設(shè)計時合理確定滿足工況條件的較佳設(shè)計參數(shù)。
當(dāng)前，國內(nèi)外用于檢測滾動接觸疲勞性能的試驗臺的種類不少，大致有球盤式試驗機(jī)、三點接觸式試驗機(jī)、球柱式試驗機(jī)以及滾子接觸式試驗機(jī)等。其余類別接觸方式均為點接觸，與齒輪嚙合時的線接觸差別較大，一般用滾子(圓盤試樣)接觸式來模擬齒輪試驗。但是目前國內(nèi)外用于線接觸的滾子疲勞磨損試驗臺，普遍有以下幾個方面的問題：轉(zhuǎn)速不高，普遍在5000r/min以下；加載不精確，傳統(tǒng)的加掛砝碼方式在高速運轉(zhuǎn)時會產(chǎn)生誤差，彈簧和杠桿組合方式在長時間運轉(zhuǎn)后會產(chǎn)生誤差。
本發(fā)明的目的在于提供一種能夠大幅提高試樣接觸速度的高速滾動接觸疲勞磨損試驗臺。
本發(fā)明提供的這種高速滾動接觸疲勞磨損試驗臺，它包括試驗平臺、活動平臺、加載構(gòu)件、標(biāo)準(zhǔn)試樣驅(qū)動組件和測試試樣驅(qū)動組件；試驗平臺為階梯式平臺，包括高安裝面和低安裝面，低安裝面上設(shè)有通孔和多個導(dǎo)向柱；活動平臺置于低安裝面上裝配于導(dǎo)向柱外，活動平臺能夠沿導(dǎo)向柱上下移動；加載構(gòu)件的加載端穿過通孔與活動平臺連為一體，提供活動平臺上下移動的動力；標(biāo)準(zhǔn)試樣驅(qū)動組件安裝于活動平臺上，測試試樣驅(qū)動組件安裝于高安裝面上，兩驅(qū)動組件相向布置使兩滾子試樣上下對正。
在一個具體實施方式中，使所述標(biāo)準(zhǔn)試樣驅(qū)動組件包括電機(jī)、轉(zhuǎn)軸、安裝座、軸承座和聯(lián)軸器，安裝座和軸承座分別設(shè)置于所述活動平臺上，電機(jī)裝配于安裝座上，轉(zhuǎn)軸裝配于軸承座內(nèi)，轉(zhuǎn)軸與電機(jī)的輸出軸之間通過聯(lián)軸器連為一體。
在一個具體實施方式中，使所述測試試樣驅(qū)動組件包括電機(jī)、轉(zhuǎn)軸、安裝座、軸承座和扭矩傳感器，軸承座、扭矩傳感器和安裝座依次裝配于高安裝面上，電機(jī)裝配于安裝座上，轉(zhuǎn)軸裝配于軸承座內(nèi)，扭矩傳感器的一端通過聯(lián)軸器與電機(jī)的輸出軸連為一體、另一端通過聯(lián)軸器與轉(zhuǎn)軸連為一體。
為了便于調(diào)節(jié)試樣的相對位置，在所述轉(zhuǎn)軸的外端設(shè)有軸肩，軸肩外的轉(zhuǎn)軸段上螺紋連接有限位螺母，滾子試樣套于軸肩上通過限位螺母配合墊片鎖緊限位；所述聯(lián)軸器為梅花型聯(lián)軸器。
為了避免試驗過程中轉(zhuǎn)軸溫度過高，使所述軸承座包括中空的座體和座蓋，座體的內(nèi)腔與外部降溫回路連通。
為了實現(xiàn)無極加載，使所述加載構(gòu)件為液壓缸，液壓缸的活塞桿與所述活動平臺裝配為一體，液壓缸的缸體內(nèi)設(shè)有油壓傳感器。
為了提高試驗效果，使本試驗臺還包括裝配于試驗平臺上的噴油嘴和紅外測溫傳感器，噴油嘴和紅外測溫傳感器分別布置于兩滾子試樣對滾面的兩側(cè)。
在一個具體實施方式中，在所述試驗平臺的低安裝面的中心位置處設(shè)有所述通孔，低安裝面的四角分別設(shè)有階梯孔；所述導(dǎo)向柱包括螺紋段和光桿段，螺紋段的外徑小于光桿段的外徑，導(dǎo)向柱有四個，四個導(dǎo)向柱關(guān)于通孔對稱布置；導(dǎo)向柱以其螺紋段朝下穿過階梯孔配合螺母與試驗平臺緊固。
作為優(yōu)選，在所述活動平臺上對應(yīng)各所述導(dǎo)向柱位置處均嵌裝有直線軸承，活動平臺通過直線軸承與導(dǎo)向柱裝配為一體。
本發(fā)明在使用時，首先將測試試樣和標(biāo)準(zhǔn)試樣分別安裝于相應(yīng)的驅(qū)動組件上，然后控制加載構(gòu)件工作使活動平臺上行，使兩個試樣接觸，同時控制兩試樣相對滾動，進(jìn)行滾子線接觸的高速滾動接觸疲勞磨損試驗。試驗過程中通過兩個驅(qū)動組件分別驅(qū)動試樣相對轉(zhuǎn)動，能夠大幅度的提高試樣接觸速度。
4—標(biāo)準(zhǔn)試驗驅(qū)動組件，41—安裝座，42—電機(jī)，43—軸承座，44—轉(zhuǎn)軸，
如圖1、圖2所示，本實施例提供的這種高速滾動接觸疲勞磨損試驗臺，它包括試驗平臺1、活動平臺2、加載構(gòu)件3、標(biāo)準(zhǔn)試樣驅(qū)動組件4和測試試樣驅(qū)動組件5。
試驗平臺1為Z型的階梯式平臺，包括左側(cè)的低安裝面11和右側(cè)的高安裝面12，低安裝面11的中心位置處設(shè)有一個通孔，低安裝面11的四角均設(shè)有階梯孔，四個階梯孔關(guān)于通孔對稱設(shè)置；各階梯孔內(nèi)均設(shè)有導(dǎo)向柱6，導(dǎo)向柱的下部為螺紋段61，上部為光桿段62，螺紋段的外徑小于光桿段的外徑，導(dǎo)向柱以其下部螺紋段朝下穿過階梯孔后配合相應(yīng)的螺母與試驗平臺緊固。
活動平臺2上對應(yīng)四個導(dǎo)向柱位置處均設(shè)有穿透孔，孔內(nèi)設(shè)有直線軸承C，各直線軸承套于相應(yīng)的導(dǎo)向柱上，活動平臺2的底端與穿過通孔A的加載構(gòu)件3連為一體，通過加載構(gòu)件工作使活動平臺能夠沿導(dǎo)向柱上下移動。通孔設(shè)置于中心位置處，四個導(dǎo)向柱關(guān)于通孔對稱設(shè)置，裝配時調(diào)節(jié)好五個安裝位置的垂直度以保證試樣加載時試驗力的大小、方向準(zhǔn)確。
加載構(gòu)件3選用為液壓缸，液壓缸的活塞桿31與活動平臺裝配為一體，液壓加載的方式能夠?qū)崟r精準(zhǔn)的進(jìn)行所加載荷的無極調(diào)節(jié)，同時在液壓缸的缸體內(nèi)設(shè)有油壓傳感器D，以便于實時反饋所施加負(fù)載的大小。加載構(gòu)件3通過活塞桿的運動帶動活動平臺運動，從而實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)試樣驅(qū)動組件4的移動使兩個滾子試件相互接觸完成載荷的施加。
標(biāo)準(zhǔn)試樣驅(qū)動組件4包括安裝座41、電機(jī)42、軸承座43、轉(zhuǎn)軸44和聯(lián)軸器45。安裝座41為L型座體，其水平段與活動平臺通過螺釘連為一體，其豎直段用于安裝電機(jī)42；軸承座43包括中空的座體和座蓋，座體的內(nèi)腔與外部降溫回路連通，以降低試驗過程中轉(zhuǎn)軸的溫度，座體安裝于活動平臺上，轉(zhuǎn)軸44穿過軸承座，轉(zhuǎn)軸的內(nèi)端通過聯(lián)軸器45與電機(jī)的輸出軸相連，外端設(shè)有軸肩，軸肩外的轉(zhuǎn)軸段外壁設(shè)有螺紋，標(biāo)準(zhǔn)試樣套于軸肩上定位，并通過配套的螺母鎖緊，鎖緊時可通過增設(shè)墊片以調(diào)節(jié)標(biāo)準(zhǔn)試樣在軸肩上的相對位置。
測試試樣驅(qū)動組件5與標(biāo)準(zhǔn)試樣驅(qū)動組件4的結(jié)構(gòu)基本相同，區(qū)別在于，測試試樣驅(qū)動組件5的轉(zhuǎn)軸與電機(jī)的輸出軸之間設(shè)置有扭矩傳感器7，扭矩傳感器9的一端通過聯(lián)軸器與電機(jī)的輸出軸連為一體、另一端通過聯(lián)軸器與轉(zhuǎn)軸連為一體。并在測試試樣驅(qū)動組件5的軸承座外設(shè)有聲發(fā)射傳感器，可獲得所需測試試樣的聲發(fā)射信號，通過計算機(jī)程序分析信號特點來實時監(jiān)測試樣磨損狀態(tài)。其中電機(jī)選用為變頻電機(jī)，聯(lián)軸器選用為梅花型聯(lián)軸器。
如圖3所示，本實驗臺還在試驗平臺上設(shè)置了噴油嘴7和紅外測溫傳感器8，噴油嘴和紅外測溫傳感器分別布置于兩滾子試樣對滾面的兩側(cè)，噴油嘴在兩試樣接觸運轉(zhuǎn)時，從一側(cè)噴出潤滑油進(jìn)行潤滑，紅外測溫傳感器照射兩試樣接觸表面附近區(qū)域獲得接觸區(qū)溫度。
本實施例在使用時通過一個計算機(jī)和一個PLC控制柜控制整個系統(tǒng)；并通過前置放大器和聲發(fā)射數(shù)據(jù)采集卡將聲發(fā)射傳感器采集到的數(shù)據(jù)傳送至主機(jī)，紅外測溫傳感器采集到的數(shù)據(jù)直接傳遞至主機(jī)；將油壓傳感器測得數(shù)據(jù)通過壓力變送器反饋至PLC后由計算機(jī)處理分析，扭矩傳感器所測數(shù)據(jù)通過扭矩變送器反饋至PLC由計算機(jī)處理分析，計算機(jī)根據(jù)分析結(jié)果通過PLC控制變頻電機(jī)和液壓缸的動作；整個流程如圖4所示。
相比目前已有設(shè)備，本發(fā)明有以下優(yōu)點：試樣實驗運轉(zhuǎn)速度可達(dá)10000r/min；加載方式可靠，不借助杠桿等其他中間結(jié)構(gòu)，誤差小，液壓作動器施加的負(fù)載無級可調(diào)，且可長時間保持穩(wěn)定，使試樣的疲勞壽命隨負(fù)載的波動產(chǎn)生的誤差減小，最大負(fù)載可達(dá)3000N；可適應(yīng)試樣不同的尺寸及外形輪廓，滿足不同試驗的需求；聲發(fā)射信號監(jiān)測可做到在線監(jiān)測試樣磨損狀態(tài)。
跌落試驗臺的操作規(guī)范跌落試驗臺配有高精度數(shù)顯儀表控制高度。自動限位保護(hù)器，防止設(shè)備的人為破壞。
動力系統(tǒng)：采用同步電機(jī)，速度精確。
電動跌落，使用方便，加速度大。單臂雙柱結(jié)構(gòu)，電動升降電動復(fù)位，可用于棱，角，面測試，有利于改進(jìn)、完善包裝設(shè)計。
跌落試驗臺專門用于測試產(chǎn)品包裝后受到墜落時所受損情況，及評估電器、電子組裝件在搬運過程中，遭受落下時之耐沖擊強(qiáng)度。
可對包裝件的面、角、棱作自由跌落試驗，配備數(shù)顯高度顯示儀及采用譯碼器進(jìn)行高度跟蹤，從而能地給出產(chǎn)品跌落高度，與預(yù)設(shè)跌落高度誤差不超過2%或10mm。
本機(jī)采用單臂雙柱結(jié)構(gòu)，具有電動復(fù)位、電控跌落及電動升降裝置，使用方便；獨有的液壓緩沖裝置大大的提高了機(jī)器使用壽命、平穩(wěn)性及安全性。
單臂設(shè)置，可方便地放置產(chǎn)品，跌落角度沖擊面與底板平面角度誤差小于等于50 。
跌落試驗臺的操作規(guī)范：
1﹑試驗前確認(rèn)事項：
確認(rèn)機(jī)臺是否接上符合要求之電源。
2﹑操作步聚：
打開電源開關(guān)，機(jī)臺跌落臂自動復(fù)位，機(jī)身自動下降到300mm。
通過上升設(shè)定或下降設(shè)定來設(shè)定跌落高度，高度顯示欄左邊顯示設(shè)定高度，右邊顯示實際跟蹤高度。
把產(chǎn)品放到跌落臂的托盤中間，根據(jù)要求選擇跌落角、面、或者棱。并用測試對角、邊固定。
按啟動鍵，機(jī)臺會根據(jù)設(shè)定高度自動選擇上升或下降，并到達(dá)設(shè)定高度。
中途需要重新調(diào)整高度，可按停止鍵，來停止機(jī)臺上升或下降。
到達(dá)設(shè)定高度，可以按跌落，來跌落產(chǎn)品，但一定要看跌落的有效面積沒有站人，一面?zhèn)狡渌恕?/p>
跌落之后，可以按復(fù)位鍵來復(fù)位跌落臂?？紤]到產(chǎn)品太重，不易搬得太高，可以通過下降設(shè)定來設(shè)定高度。按啟動機(jī)臺自動下降。
或者直接按下降鍵，使機(jī)臺下降，但機(jī)臺的運行到高度顯示欄右邊顯示300mm才可。
警告
操作上升動作時,如欲下降,應(yīng)先按下停止鍵停止機(jī)臺,再按下降鍵,若直接按下降鍵機(jī)臺下降,會造成動作錯誤損壞機(jī)器。
危險
如試樣固定不牢固,會造成試驗結(jié)果不準(zhǔn)以及可能造成試樣從試驗臺掉下,甚至傷及操作者。
測試過程所有人員盡可能的遠(yuǎn)離試驗區(qū)。
標(biāo)簽: 跌落試驗臺 跌落試驗臺 跌落試驗臺的操作規(guī)范_跌落試驗臺 伴隨著科學(xué)技術(shù)水平的不斷發(fā)展，人們對汽車的乘坐舒適性和操縱穩(wěn)定性提出了越來越高的要求。汽車懸架系統(tǒng)的參數(shù)直接影響車輛的平順性，而彈簧幾乎是所有懸架系統(tǒng)動力性能的核心。由于橡膠材料本身具有重量輕、抗沖擊和易吸收高頻振動等優(yōu)點，加上橡膠和金屬粘接技術(shù)的提高，金屬和橡膠組合起來形成的金屬橡膠彈簧即橡膠襯套廣泛應(yīng)用于汽車懸架中的導(dǎo)向裝置和支撐裝置中，因此很有必要研究橡膠襯套剛度對懸架彈性運動學(xué)規(guī)律的影響。這種襯套一般由1個或2個剛性套筒中間用橡膠體粘接填充。使用時外筒固定，內(nèi)筒隨車輪的運動產(chǎn)生相應(yīng)變形，其變形響應(yīng)特性直接影響到懸架的運動學(xué)、動力學(xué)性能。
圖1 汽車橡膠襯套綜合試驗臺
圖2 試驗臺總體結(jié)構(gòu)
圖3 計算機(jī)測控系統(tǒng)硬件組成
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