[发明专利]滚动微动磨损试验装置、方法和磨损深度建模方法

说明书

本发明公开一种滚动微动磨损试验装置、方法和磨损深度建模方法，试验装置中，左底座上沿竖向设置有若干导向杆；缓冲台安装于导向杆上；试件与下夹具固定并固定在缓冲台上；试件的上表面为下凹的圆弧面并于圆弧面上放置有对磨球；回转马达固定在右底座上，回转马达的旋转轴连接旋转台；对磨球通过上夹具连接旋转台；ATI六维F/T传感器置于缓冲台上，ATI六维F/T传感器的输出端连接信号采集系统；沿试件的轴线中心处植有应变片，该应变片连接电桥，电桥通过动态应变仪连接信号采集系统；信号采集系统连接计算机。本装置结构简单、装卸方便，易于重复试验，解决了滚动微动磨损难以测试的问题。

技术领域

本发明涉及微动磨损试验装置领域，特别涉及一种滚动微动磨损试验装置、方法和磨损深度建模方法。

背景技术

微动是发生在两接触表面之间极小幅度(通常为微米量级)的运动，这些接触表面通常名义上是静止的，即微动发生在“紧固”配合的机械部件中，微动磨损对局部的反复作用，可以造成接触表面摩擦磨损，并能萌生疲劳裂纹，降低局部疲劳强度，使机械零部件的寿命大大降低。微动损伤普遍存在于机械行业、核反应堆、航空航天器、桥梁工程、汽车、铁路、船舶、电力工业甚至人工植入器等领域的紧配合部件中，现已成为一些关键零部件失效的主要原因之一。

目前，为了便于研究，通常对于简化的球-平面接触方式，根据接触体间相对运动的不同，微动可分为4种基本运行模式，即：切向、径向、转动和扭动微动。转动微动又包含两类，即：滚动微动和转动微动。

滚动微动是滚动体在交变载荷下在滚动表面上发生微动，并产生微幅滚动的相对运动；与转动微动相比，转动微动的旋转轴在运动的时候不存在位移，而滚动微动的旋转轴存在着位移。滚动微动带来的损害是风电轴承的主要失效形式。目前，关于微动磨损的研究都是以简化的球-平面接触形式为基础的，对于复杂接触形式的微动磨损，如滚动微动磨损则由于试验设备的限制，无法进行模拟实验检测研究。

研究滚动微动试验的方法，以改进机械工程的相关设计，减少工程中出现的滚动微动磨损问题，对提高装备与部件的性能和寿命具有十分重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种滚动微动磨损试验装置、方法和磨损深度建模方法，以解决现有技术无法进行滚动微动磨损实验的问题。

为了实现上述目的,本发明采取了如下技术方案：

滚动微动磨损试验装置，包括：左底座、缓冲台、下夹具、对磨球、上夹具、旋转台、回转马达、右底座、ATI六维F/T传感器、导向杆、应变片、信号采集系统和计算机；左底座上沿竖向设置有若干导向杆；缓冲台安装于导向杆上；试件与下夹具固定并固定在缓冲台上；试件的上表面为下凹的圆弧面并于圆弧面上放置有对磨球；回转马达固定在右底座上，回转马达的旋转轴连接旋转台；对磨球通过上夹具连接旋转台；ATI六维F/T传感器置于缓冲台上，ATI六维F/T传感器的输出端连接信号采集系统；沿试件的轴线中心处植有应变片，该应变片连接电桥，电桥通过动态应变仪连接信号采集系统；信号采集系统连接计算机。

进一步的，缓冲台的下表面中央设有螺柱。

进一步的，对磨球通过角接触球轴承与连接于上夹具的短轴相连。

进一步的，短轴偏心安装于上夹具上。

进一步的，试件上表面的弧面为对磨球滚动轨迹的包络面。

进一步的，所述滚动微动磨损试验装置的法向载荷范围处于5～420N之间；滚动的最小角位移幅值为0.36°；角速度控制范围0.01～5°/s，切向力测量范围为1.8～180N，扭矩测量范围10～10000N·mm，测量精度为4N·mm，循环次数1～1000次。