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专利摘要

一种可变工况的多功能滚动点接触疲劳寿命试验机，它涉及轴承疲劳寿命试验领域。本发明解决了现有的球棒疲劳试验机存在无法满足试棒在高温高速和不同润滑条件下运行的要求的问题，以及无法通过可更换夹具测试轴承零件疲劳寿命的问题。本发明的试棒和专用夹具可拆卸安装在驱动装置上，在驱动装置的带动下实现旋转运动，驱动装置在升降对中装置的带动下实现纵向和/或横向往复运动，进而带动试棒和专用夹具实现升降和/或对中运动，试验核心装置位于驱动装置下方，支撑座上端面中心加工有用于容纳滚动接触组件的圆形容纳凹槽，加载装置安装在机座的台面上并与试验核心装置的压盖连接。本发明用于满足试棒及轴承零件在高温高速和不同润滑条件下运行的要求。 ......

基本信息

专利类型:
发明专利
申请/专利号:
CN202210270502.0
申请日期:
2022-03-18
专利申请人:
哈尔滨工业大学
分类号:
G01M13/04 ; G01M13/045
发明/设计人:
王黎钦，林飞虎，张传伟，王伟，郑德志，赵小力，王小康
权利要求: 1.一种可变工况的多功能滚动点接触疲劳寿命试验机，所述疲劳寿命试验机包括机座(1)和升降对中装置(2)，升降对中装置(2)安装在机座(1)的台面上；其特征在于：所述疲劳寿命试验机还包括试验核心装置(3)、加载装置(4)和驱动装置(5)，驱动装置(5)安装在升降对中装置(2)上，试棒(6)可拆卸安装在驱动装置(5)上，试棒(6)在驱动装置(5)的带动下实现旋转运动，驱动装置(5)在升降对中装置(2)的带动下实现纵向往复运动和/或横向往复运动，进而带动试棒(6)实现升降运动和/或对中运动，试验核心装置(3)安装在机座(1)的台面上，且试验核心装置(3)位于驱动装置(5)下方；试验核心装置(3)包括支撑座(31)、压盖(32)和滚动接触组件，支撑座(31)为圆形柱状结构，支撑座(31)竖直安装在机座(1)的台面上，支撑座(31)的上端面中心加工有用于容纳滚动接触组件的圆形容纳凹槽(314)；滚动接触组件包括上加载环(33)、下加载环(34)、垫圈(35)、保持架(36)和陪试滚珠(37)，上加载环(33)、下加载环(34)和垫圈(35)由上至下依次水平设置在支撑座(31)的圆形容纳凹槽(314)内，且支撑座(31)与上加载环(33)和下加载环(34)外曲面接触，垫圈(35)与支撑座(31)的圆形容纳凹槽(314)的内端面接触，陪试滚珠(37)中心对称分布在试棒(6)四周，试棒(6)均与陪试滚珠(37)点接触，保持架(36)水平设置在试棒(6)与上加载环(33)和下加载环(34)之间，保持架(36)上沿圆周方向均匀加工有三个兜孔，陪试滚珠(37)分别安装在保持架(36)的三个兜孔内，上加载环(33)和下加载环(34)靠近陪试滚珠(37)的内侧面上加工有坡面，上加载环(33)和下加载环(34)的坡面均与陪试滚珠(37)点接触，上加载环(33)下端面与下加载环(34)上端面之间存在间隙；压盖(32)水平设置在支撑座(31)的正上方，压盖(32)与加载装置(4)连接，压盖(32)的下端面与上加载环(33)的上端面接触，且压盖(32)的下端面与支撑座(31)的上端面之间存在移动间隙；加载装置(4)安装在机座(1)的台面上并与试验核心装置(3)的压盖(32)连接，加载装置(4)向试验核心装置(3)施加载荷，载荷通过压盖(32)施加在上加载环(33)上，再传递到陪试滚珠(37)上，最终传递到试棒(6)上，试棒(6)通过驱动装置(5)同轴直驱转动，进而实现对试棒(6)实现三点滚动接触试验。2.根据权利要求1所述的一种可变工况的多功能滚动点接触疲劳寿命试验机，其特征在于：试验核心装置(3)还包括接油盘(7)，接油盘(7)为圆盘形结构，接油盘(7)水平设置在压盖(32)上方，且接油盘(7)通过螺栓与压盖(32)连接，接油盘(7)上端面中心加工有储油槽(71)，所述储油槽(71)的内端面中心加工有试棒装配通孔(72)，所述试棒装配通孔(72)的孔径比试棒(6)的外径大1～2cm，所述储油槽(71)的内端面沿径向加工有匀油槽。3.根据权利要求1或2所述的一种可变工况的多功能滚动点接触疲劳寿命试验机，其特征在于：试验核心装置(3)还包括磁性垫片(8)，支撑座(31)的圆形容纳凹槽(314)的内端面中心加工有与圆形落油通孔(315)，所述圆形落油通孔(315)上部内壁沿圆周方向加工有环形台阶，磁性垫片(8)为环形板状结构，磁性垫片(8)水平设置在圆形落油通孔(315)内，磁性垫片(8)搭接在环形台阶上，磁性垫片(8)与支撑座(31)内端面接触。4.根据权利要求3所述的一种可变工况的多功能滚动点接触疲劳寿命试验机，其特征在于：试验核心装置(3)还包括用于加热接触区的加热套圈(9)，加热套圈(9)套设在支撑座(31)外侧并与支撑座(31)固定连接，压盖(32)下端面加工有用于与加热套圈(9)的外侧面间隙配合的第一圆形压盖凹槽，所述第一圆形压盖凹槽的内端面加工有用于与上加载环(33)的外侧面间隙配合的第二圆形压盖凹槽。5.根据权利要求1、2或4所述的一种可变工况的多功能滚动点接触疲劳寿命试验机，其特征在于：加载装置(4)包括加载器本体(41)、压力臂组件Ⅰ(42)、压力臂组件Ⅱ(43)、顶尖支撑组件(44)和顶针支撑组件(45)；压力臂组件Ⅰ(42)包括一级压力臂(421)、一级压力臂销轴(423)、压耳(424)、轴销(425)和两个一级压力臂支座(422)，一级压力臂(421)包括折弯段、圆环段和直杆段，折弯段、圆环段和直杆段由前至后依次连接，一级压力臂(421)的直杆段端部通过一级压力臂销轴(423)分别与两侧的一级压力臂支座(422)可转动连接，所述一级压力臂支座(422)底端固定安装在机座(1)的台面上，压耳(424)顶端通过轴销(425)与一级压力臂(421)的直杆段中部可转动连接，一级压力臂(421)的折弯段端部加工有台阶孔；压力臂组件Ⅱ(43)包括二级压力臂(431)、两个二级压力臂支座(432)、两个二级压力臂销轴(433)和两个连杆(434)，二级压力臂(431)包括U形段和直线段，U形段中部与直线段端部连接，二级压力臂(431)的U形段两端分别通过二级压力臂销轴(433)与两侧的二级压力臂支座(432)可转动连接，所述二级压力臂支座(432)底端固定在机座(1)的台面上，二级压力臂(431)的直线段顶端与压耳(424)底端接触，两个连杆(434)分别竖直相对设置在支撑座(31)的前后两侧，两个连杆(434)底端与二级压力臂(431)的U形段顶端固定连接，两个连杆(434)顶端与压盖(32)可拆卸连接；加载器本体(41)包括螺旋加载器(411)、加载器支架(412)、弹簧桶(413)和蝶形弹簧(414)，加载器支架(412)为门形框架，加载器支架(412)竖直设置在一级压力臂(421)的折弯段上方，加载器支架(412)底端与固定在机座(1)的台面上，加载器支架(412)上加工有加载器装配通孔，所述加载器装配通孔与一级压力臂(421)的台阶孔同轴设置，螺旋加载器(411)安装在加载器支架(412)上，螺旋加载器(411)的加载头穿过加载器支架(412)的加载器装配通孔，弹簧桶(413)同轴安装在一级压力臂(421)的台阶孔内，蝶形弹簧(414)设置在弹簧桶(413)内部，蝶形弹簧(414)底端与一级压力臂(421)的台阶孔内端面接触；顶尖支撑组件(44)设置在一级压力臂(421)的直杆段下方，顶尖支撑组件(44)底端固定在机座(1)的台面上，顶尖支撑组件(44)顶端与一级压力臂(421)底端接触，顶针支撑组件(45)设置在二级压力臂(431)的直线段下方，顶针支撑组件(45)底端固定在机座(1)的台面上，顶针支撑组件(45)顶端与二级压力臂(431)底端接触。6.根据权利要求5所述的一种可变工况的多功能滚动点接触疲劳寿命试验机，其特征在于：顶尖支撑组件(44)包括支撑顶尖(441)和顶尖支撑座(442)，支撑顶尖(441)顶端加工有锥面，支撑顶尖(441)底端加工有外螺纹，顶尖支撑座(442)上加工有与支撑顶尖(441)底端相匹配的螺纹孔，支撑顶尖(441)与顶尖支撑座(442)螺旋连接；顶针支撑组件(45)包括支撑顶针(451)和顶针支撑座(452)，支撑顶针(451)顶端加工有锥面，支撑顶针(451)底端加工有外螺纹，顶针支撑座(452)上加工有与支撑顶针(451)低端相匹配的螺纹孔，支撑顶针(451)与顶针支撑座(452)螺旋连接。7.根据权利要求6所述的一种可变工况的多功能滚动点接触疲劳寿命试验机，其特征在于：所述疲劳寿命试验机还包括油液输送系统，油液输送系统包括油箱(100)、输油组件和回油组件，油箱(100)安装在机座(1)的底部横梁上；支撑座(31)上加工有排油管路，所述排油管路由上部水平油路(311)、中部竖直油路(312)和下部水平油路(313)顺次连接而成，上部水平油路(311)端部与支撑座(31)的圆形容纳凹槽(314)连通，且上部水平油路(311)的轴线位于上加载环(33)与下加载环(34)的中点处，下部水平油路(313)端部与支撑座(31)的圆形落油通孔(315)连通，且下部水平油路(313)的轴线位于磁性垫片(8)的下方；输油组件包括输油管路、加热器、增压泵和输油细滤器，输油管路一端与油箱(100)出油口连接，输油管路另一端位于接油盘(7)上方并且通过支架固定在支撑座(31)上，输油管路端部指向接油盘(7)的储油槽(71)，所述输油管路上由前至后依次设置有加热器、增压泵和输油细滤器，油箱(100)的出油口通过输油管路与加热器进油口连接，加热器出油口通过输油管路与增压泵进油口连接，增压泵出油口通过输油管路与输油细滤器进油口连接，输油细滤器出油口通过输油管路连接到接油盘(7)的储油槽(71)；回油组件包括回油管路、磁性过滤器、回油粗滤器、回油泵和回油细滤器，机座(1)的台面上加工有回油管通过孔，回油管路一端穿过所述回油管通过孔并通过快速接头与支撑座(31)的圆形落油通孔(315)底端出油口密封连接，回油管路另一端与油箱(100)的回油口连接，所述回油管路上有前中后依次设有磁性过滤器、回油粗滤器、回油泵和回油细滤器，支撑座(31)的圆形落油通孔(315)底端出油口通过回油管路与磁性过滤器进油口连接，磁性过滤器出油口通过回油管路与回油粗滤器进油口连接，回油粗滤器出油口通过回油管路与回油泵的进油口连接，回油泵的出油口通过回油管路与回油细滤器进油口连接，回油细滤器进出油口通过回油管路与油箱(100)的回油口连接。8.根据权利要求7所述的一种可变工况的多功能滚动点接触疲劳寿命试验机，其特征在于：数据采集系统包括压力传感器(200)、转速传感器(201)、加速度传感器(202)和三组温度传感器，所述压力传感器(200)位于蝶形弹簧(414)与螺旋加载器(411)之间，压力传感器(200)底端与蝶形弹簧(414)顶端接触，压力传感器(200)顶端与螺旋加载器(411)的加载头接触，所述压力传感器(200)用于测量螺旋加载器(411)的载荷；所述转速传感器(201)位于电主轴(51)侧边，转速传感器(201)的触头指向电主轴(51)的锁紧螺母，转速传感器(201)安装在传感器支座上，传感器支座安装在机座(1)的台面上，所述转速传感器(201)用于实时测量试棒(6)的转速；所述加速度传感器(202)安装在压盖(32)侧边，加速度传感器(202)采用磁吸的方式与压盖(32)连接，所述加速度传感器(202)用于测量试验振动频率；三组温度传感器分别位于油箱(100)内壁、输油管路自由端内壁和接油盘(7)的储油槽(71)内壁，所述三组温度传感器分别用以测量润滑油供油油温和试验接触区域温度。9.根据权利要求1、2、4、6、7或8所述的一种可变工况的多功能滚动点接触疲劳寿命试验机，其特征在于：所述疲劳寿命试验机还包括滚珠接触工装，所述滚珠接触工装包括球窝轴(300)、轴承滚珠(301)和第一螺钉(302)，球窝轴(300)顶端通过弹簧夹头和螺母同轴固定在电主轴(51)上，球窝轴(300)底端中心加工有第一螺纹孔，球窝轴(300)下端面加工有用于与轴承滚珠(301)相匹配的球形凹槽，轴承滚珠(301)中心加工有第一螺钉装配通孔，轴承滚珠(301)通过第一螺钉(302)紧固在球窝轴(300)上。10.根据权利要求9所述的一种可变工况的多功能滚动点接触疲劳寿命试验机，其特征在于：所述疲劳寿命试验机还包括轴承内圈接触工装，所述轴承内圈接触工装包括阶梯轴(400)、轴承内圈(401)、轴端挡圈(402)和第二螺钉(403)，阶梯轴(400)顶端通过弹簧夹头和螺母同轴固定在电主轴(51)上，阶梯轴(400)底端中心加工有第二螺纹孔，轴承内圈(401)水平套设在阶梯轴(400)下部，轴承内圈(401)通过轴端挡圈(402)和第二螺钉(403)紧固在阶梯轴(400)上。