[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

摘要

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。

主权项

1.一种航空轴承滚动接触试验疲劳信号检测系统，其特征在于：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(1‑1)、试验支撑工装、两根平行测试轴(1‑2)和两个滚环(1‑3)，箱体(1‑1)为矩形结构，箱体(1‑1)的内部设有试验腔，两根平行测试轴(1‑2)平行设置在同一水平面上，两根平行测试轴(1‑2)的末端穿过箱体(1‑1)的后侧壁板向前延伸至试验腔内，两个滚环(1‑3)分别可转动安装在两根平行测试轴(1‑2)的末端，试验支撑工装位于两个滚环(1‑3)之间，试验支撑工装固定在箱体(1‑1)内部的后侧壁板；试验支撑工装包括第一支撑板(1‑4)、第二支撑板(1‑5)、第三支撑板(1‑6)、上导柱(1‑7)、下导柱(1‑8)和两个支撑轴承(1‑9)，第一支撑板(1‑4)、第二支撑板(1‑5)和第三支撑板(1‑6)由前至后平行设置在试验腔内的两个滚环(1‑3)之间，上导柱(1‑7)依次穿过第一支撑板(1‑4)、第二支撑板(1‑5)和第三支撑板(1‑6)的上部，上导柱(1‑7)的一端与箱体(1‑1)的后侧壁板固接，下导柱(1‑8)依次穿过第一支撑板(1‑4)、第二支撑板(1‑5)和第三支撑板(1‑6)的下部，下导柱(1‑8)的一端与箱体(1‑1)的后侧壁板固接，第二支撑板(1‑5)和第三支撑板(1‑6)的中部分别安装一个支撑轴承(1‑9)，试验件(W)的一端与第二支撑板(1‑5)上的支撑轴承(1‑9)内圈过渡配合，试验件(W)的另一端与第三支撑板(1‑6)上的支撑轴承(1‑9)内圈过渡配合；驱动装置包括驱动电机(2‑1)和同步带传动组件，驱动电机(2‑1)位于两根平行测试轴(1‑2)之间，驱动电机(2‑1)通过同步带传动组件同步带动两根平行测试轴(1‑2)转动；气动加载装置包括加载驱动机构(3‑1)、加载导向机构、移动承载端(3‑2)和固定承载端(3‑3)，加载驱动机构(3‑1)位于箱体(1‑1)的一侧，移动承载端(3‑2)和固定承载端(3‑3)均为L形板状结构，移动承载端(3‑2)和固定承载端(3‑3)对称设置在箱体(1‑1)的左右两侧，移动承载端(3‑2)和固定承载端(3‑3)上均设有用于与平行测试轴(1‑2)相匹配的测试轴安装孔，两根平行测试轴(1‑2)分别穿过移动承载端(3‑2)和固定承载端(3‑3)的测试轴安装孔，移动承载端(3‑2)与平行测试轴(1‑2)之间、固定承载端(3‑3)与平行测试轴(1‑2)之间均设有承载轴承(3‑4)，移动承载端(3‑2)的下部设有加载导向机构，加载驱动机构(3‑1)的载荷输出端将载荷施加到移动承载端(3‑2)上，完成对试验件的载荷施加；信号采集系统包括声发射传感器(A)、传输线缆(B)、无线发射终端(C)、传输天线(D)、无线接收端(E)和上位机，声发射传感器(A)固定在第二支撑板(1‑5)上，无线发射终端(C)位于试验腔内，无线发射终端(C)固定在箱体(1‑1)的上部壁板上，无线发射终端(C)的信号接收端通过传输线缆(B)与声发射传感器(A)连接，无线发射终端(C)的信号发射端与传输天线(D)连接，无线发射终端(C)信号发射端通过传输天线(D)与位于箱体(1‑1)外部的无线接收端(E)的信号接收端连接，无线接收端(E)与上位机连接。