[发明专利]航空轴承滚动接触试验疲劳信号检测系统及其监测方法

说明书

航空轴承滚动接触试验疲劳信号检测系统及其监测方法，它涉及材料疲劳特征信号检测领域。本发明解决了现有的滚动接触疲劳试验机存在无法通过传统振动传感器监测试验件发生疲劳失效过程的特征信号的问题。本发明的检测系统包括滚动接触疲劳试验器和信号采集系统，滚动接触疲劳试验器包括试验装置、驱动装置和气动加载装置，驱动装置同时对试验装置的两个滚环施加转速，气动加载装置对试验装置的滚环施加载荷，信号采集系统通过声发射传感器经无线发射终端、传输天线、无线接收端将信号传输至上位机。本发明用于对材料从开始试验直至疲劳失效的全寿命周期中材料内部疲劳裂纹萌生与扩展情况进行动态监控检测与信号采集。

技术领域

本发明涉及材料疲劳特征信号检测领域,具体涉及一种航空轴承滚动接触试验疲劳信号检测系统及其监测方法。

背景技术

航空轴承对其应用材料具有较高疲劳寿命要求，因此每种航空轴承材料都须开展滚动接触疲劳测试来评价其抗疲劳性能。材料滚动接触疲劳试验是通过对测试材料施加循环接触载荷直至材料疲劳剥落的试验方法。材料在承受应力循环的过程中，次表面会产生塑性变形，从而萌生起始裂纹源，随着应力累积，裂纹拓展并逐渐向表层延伸，终使材料在表面发生脱落。材料发生疲劳剥落最直观的表现是试验振动信号的变化，所以通常是通过监测试验的振动信号来研究材料疲劳演变机理。

然而，试验测试结构处于封闭的试验腔中，无法将测试的信号通过导线引出试验腔外。同时试验件测试时也处于高速旋转状态，振动传感器无法固定在试验件上，因此无法通过传统振动传感器监测试验件发生疲劳失效过程的直接振动信号。

目前，滚动接触疲劳试验采用品牌为PLINT，型号为RCF3，产地英国的“滚动接触疲劳试验机”，测试时，驱动电机通过同步带将旋转驱动通过两侧平行测试轴传递至安装在轴端的两个滚环上，进而作用试验件，同时，气动加载装置将载荷施加到与左侧平行测试轴相配合的移动承载端，完成对试验件的载荷与旋转驱动施加。试验的振动传感器安装在与右侧平行测试轴相配合的固定承载端，对整个机械系统的振动信号进行识别，当试验件发生疲劳剥落后，振动传感器识别出高额电压振动信号值，滚动接触疲劳试验机报警停机。

然而，由于振动传感器是安装在试验腔外的固定承载端上，接收到的振动信号经过多组工装以及承载轴承等组件的干扰与削弱，己无法呈现试验件在疲劳失效过程中所表现出的真实信号，难以提供有效的疲劳特征信号指导材料在疲劳裂纹扩展过程的相关研究，仅能对材料出现剥落破坏瞬间的突变信号进行识别，起到报警作用。

综上所述，现有的滚动接触疲劳试验机存在无法通过传统振动传感器监测试验件发生疲劳失效过程的特征信号的问题。

发明内容

本发明为了解决现有的滚动接触疲劳试验机存在无法通过传统振动传感器监测试验件发生疲劳失效过程的特征信号的问题，进而提供航空轴承滚动接触试验疲劳信号检测系统及其监测方法。

本发明的技术方案是：

一种航空轴承滚动接触试验疲劳信号检测系统，它包括滚动接触疲劳试验器和信号采集系统，滚动接触疲劳试验器包括试验装置、驱动装置和气动加载装置；

试验装置包括箱体、试验支撑工装、两根平行测试轴和两个滚环，箱体为矩形结构，箱体的内部设有试验腔，两根平行测试轴平行设置在同一水平面上，两根平行测试轴的末端穿过箱体的后侧壁板向前延伸至试验腔内，两个滚环分别可转动安装在两根平行测试轴的末端，试验支撑工装位于两个滚环之间，试验支撑工装固定在箱体内部的后侧壁板；