一種超聲高頻滾動軸承疲勞試驗裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提出了一種超聲高頻滾動軸承疲勞試驗裝置，應用共振原理，換能器、連接器、振動位移放大器、扭轉位移放大器與扭轉工具頭構成諧振系統(tǒng)，換能器外接產生振動電信號的超聲發(fā)生系統(tǒng)，再由換能器將振動電信號轉換成機械振動位移，超聲振動裝置將振動位移轉換成同頻率的扭轉位移，整個諧振系統(tǒng)保持20kHz的諧振頻率。本超聲高頻滾動軸承疲勞試驗裝置利用超聲加載的方式可以實現(xiàn)承受不同滾動磨損載荷以及承受不同軸向預緊力作用下不同滾動軸承試樣的超高周疲勞壽命測試。
【專利說明】
一種超聲高頻滾動軸承疲勞試驗裝置
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及疲勞機械技術領域，具體是一種測試滾動軸承超高周疲勞壽命的超聲高頻滾動軸承疲勞試驗裝置。
【背景技術】
[0002]滾動軸承是機械結構的重要支撐部件，在航空航天、鐵路等工業(yè)領域應用廣泛，軸承的使用壽命也直接影響著機械系統(tǒng)的性能。實際工作中，這些軸承部件長期承受高頻滾動磨損載荷的作用，載荷循環(huán)周次通常高達19-1O11周，屬于超高周壽命范疇，這種高頻滾動磨損載荷會大大加快軸承的疲勞破壞。所以，針對長期承受高頻滾動磨損載荷作用下的滾動軸承開展?jié)L動軸承超高周疲勞壽命測試已經成為一個新的研究課題。
[0003]現(xiàn)有的專用滾動軸承疲勞壽命試驗裝置存在以下問題:一方面，現(xiàn)有滾動軸承疲勞試驗裝置一般采用電機驅動，帶式傳動，液壓加載，存在噪聲大、結構復雜、操作不便、試驗成本高等問題；另一方面，傳統(tǒng)的機械傳動增速性較差，加載頻率較低，一般適用于中低轉速，對于滾動軸承的超高周壽命測試時間成本高昂。在中國專利[201420831265.1:軸承疲勞模擬試驗臺]以及中國專利[200910209254.3:滾動軸承疲勞壽命強化試驗機]中，該發(fā)明可以實現(xiàn)滾動軸承疲勞壽命測試，但是采用的是電機驅動、帶式傳動、液壓加載方式，存在結構復雜、噪聲大、加速性差的問題，使得測試超高周疲勞壽命時間成本高。所以，急需一種結構簡單、易于操作、成本低的可以測試滾動軸承超高周疲勞壽命的疲勞試驗裝置。
[0004]超聲疲勞試驗技術采用共振原理，將超聲發(fā)生器產生的高頻電信號通過換能器轉化為同頻率的振動位移輸出，然后通過縱向位移放大器將振動位移放大并帶動扭轉位移放大器同頻扭轉共振，扭轉位移放大器再將扭轉位移加載到扭轉工具頭上，并帶動連接在扭轉工具頭上的滾動軸承高頻循環(huán)轉動，從而實現(xiàn)軸承的超聲高頻加載。所以，可以通過超聲加載方式實現(xiàn)滾動軸承超高周疲勞壽命測試。
【發(fā)明內容】
[0005]為解決現(xiàn)有的軸承疲勞試驗裝置噪聲大、結構復雜、操作不便、試驗成本高以及超高周疲勞壽命測試時間成本高昂的問題，本發(fā)明提出了一種利用超聲加載的方式實現(xiàn)滾動磨損載荷作用下滾動軸承超高周疲勞壽命測試的超聲高頻滾動軸承疲勞試驗裝置。
[0006]本發(fā)明的技術方案為:
[0007]所述一種超聲高頻滾動軸承疲勞試驗裝置，其特征在于:包括試驗臺架、超聲加載裝置、連接夾持裝置、軸承夾持裝置和軸向加載裝置;連接夾持裝置和軸承夾持裝置固定安裝在試驗臺架上；
[0008]所述超聲加載裝置包括換能器、連接器、振動位移放大器、銷、扭轉位移放大器與扭轉工具頭;換能器、連接器、振動位移放大器依次同軸固定連接，銷垂直固定安裝在振動位移放大器側面;扭轉位移放大器與扭轉工具頭同軸安裝，且扭轉位移放大器軸線垂直于振動位移放大器軸線，扭轉位移放大器側面與銷的外端面緊密接觸;扭轉工具頭與待測軸承內圈同軸固定配合；
[0009]所述連接夾持裝置包括兩根縱向支撐桿、夾持板;所述超聲加載裝置的連接器安裝在夾持板上;夾持板兩端分別安裝在一根縱向支撐桿內，并且能夠沿縱向支撐桿縱向移動；
[0010]所述軸承夾持裝置包括軸承套筒、傳載筒;所述軸承套筒中心通孔為臺階通孔，軸承套筒側面開有通孔;待測軸承和傳載筒依次同軸安裝在軸承套筒中心通孔內，且待測軸承處于軸承套筒側面通孔處，傳載筒的一端抵住待測軸承外圈一側，待測軸承外圈另一側通過固定在軸承套筒端部的軸承蓋限位；
[0011]所述軸向加載裝置包括加載套筒、加載筒、加載桿、彈簧墊片、彈簧、彈簧桿和彈簧壓蓋;加載套筒與軸承套筒同軸布置;彈簧墊片、加載筒和加載桿依次同軸安裝在加載套筒內，加載筒一端抵在彈簧墊片上，另一端受加載桿約束;彈簧桿穿過彈簧墊片，另一端與彈簧壓蓋固定連接，彈簧套在彈簧桿上，兩端受彈簧墊片和彈簧壓蓋約束;彈簧壓蓋抵在傳載筒的另一端。
[0012]進一步的優(yōu)選方案，所述一種超聲高頻滾動軸承疲勞試驗裝置，其特征在于:換能器為左粗右細的回轉體結構，右端面上有一螺栓柱;連接器為回轉體結構，左右兩端面中心開有螺紋孔，左端面螺紋孔直徑與換能器右端面螺栓柱直徑相等，連接器左端面螺接在換能器的右端面上;振動位移放大器兩端為圓柱結構，中間采用圓錐段過渡，左側端面上有一與連接器右側端面螺紋孔直徑相等的螺栓柱，振動位移放大器左側端面螺接在連接器右端面上；扭轉位移放大器上下兩端為圓柱結構，中間采用圓弧段過渡，下端面中心有一螺紋孔;扭轉工具頭為回轉體結構，上端面上有一與扭轉位移放大器下端面螺紋孔直徑相等的螺栓柱，扭轉工具頭上端面螺接在扭轉位移放大器下端面上。
[0013]進一步的優(yōu)選方案，所述一種超聲高頻滾動軸承疲勞試驗裝置，其特征在于:所述連接器中部有凸起的圓柱段;所述連接夾持裝置的夾持板包括左連接片、右連接片、夾頭和墊圈；左連接片和右連接片中心開有通孔，連接器中部凸起圓柱段夾持在左連接片與右連接片之間；左連接片和右連接片兩端通過夾頭固定連接，墊圈安裝在左連接片與右連接片中間，且墊圈厚度等于連接器中部凸起圓柱段的軸向厚度。
[0014]進一步的優(yōu)選方案，所述一種超聲高頻滾動軸承疲勞試驗裝置，其特征在于:所述連接器中部凸起圓柱段與靠近振動位移放大器一側的小徑圓柱段之間采用弧面過渡;與過渡弧面對應的右連接片中心通孔為弧面中心孔。
[0015]進一步的優(yōu)選方案，所述一種超聲高頻滾動軸承疲勞試驗裝置，其特征在于:軸承夾持裝置還包括軸承襯套和軸承支座;軸承襯套為回轉體結構，軸承襯套套在扭轉工具頭上;軸承支座固定安裝在試驗臺架上，軸承套筒下端外側通過連接耳片與軸承支座固定連接;加載套筒上端外側通過連接耳片與軸承支座固定連接。
[0016]進一步的優(yōu)選方案，所述一種超聲高頻滾動軸承疲勞試驗裝置，其特征在于:加載桿通過加載蓋與加載套筒配合;加載蓋固定在加載套筒下端，加載蓋中心有螺紋孔，加載桿與加載蓋中心螺紋孔配合。
[0017]有益效果
[0018]基于解決現(xiàn)有的軸承疲勞試驗裝置噪聲大、結構復雜、操作不便、試驗成本高以及超高周壽命測試時間成本高昂的問題，本超聲高頻滾動軸承疲勞試驗裝置利用超聲加載的方式可以實現(xiàn)承受不同滾動磨損載荷以及承受不同軸向預緊力作用下不同滾動軸承試樣的超高周疲勞壽命測試。具有以下有益效果:
[0019]1、本裝置利用共振原理，保證整個超聲加載裝置20kHz諧振頻率，可以進行高頻加載的同時實現(xiàn)超高周疲勞壽命測試；
[0020]2、通過調整安裝在試驗臺架上的連接夾持裝置可以帶動超聲加載裝置縱向運動，從而合理調整超聲加載裝置相對于軸承夾持裝置的縱向位置；
[0021]3、通過更換不同倍數的扭轉位移放大器可以改變扭轉工具頭的扭轉位移，從而實現(xiàn)對軸承試樣不同大小扭轉摩擦位移加載；
[0022]4、通過外接計算機檢測系統(tǒng)檢測超聲加載裝置整個共振系統(tǒng)的諧振頻率，可以確定滾珠試樣是否出現(xiàn)疲勞破壞；
[0023]5、軸承夾持裝置中軸承套筒側面通孔可外接溫度傳感器，實時監(jiān)測軸承試樣疲勞測試溫度；
[0024]6、軸向加載裝置可以根據試驗需求對軸承試樣施加一定軸向預緊力；
[0025]7、軸承試樣可根據以根據試驗對象的不同進行更換。
[0026]本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實踐了解到。
【附圖說明】
[0027]本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點從結合下面附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中:
[0028]圖1是本發(fā)明的結構示意圖。
[0029]圖2是超聲加載裝置結構示意圖。
[0030]圖3是連接夾持裝置爆炸示意圖。
[0031 ]圖4是軸承夾持裝置爆炸示意圖。
[0032]圖5是軸向加載裝置爆炸示意圖。
[0033]圖6是軸承夾持、軸向加載裝置裝配剖視圖。
[0034]圖7底座結構示意圖。
[0035]圖8是縱向支撐桿結構示意圖。
[0036]圖9是換能器結構示意圖。
[0037]圖10是左連接片結構示意圖。
[0038]圖11是右連接片結構示意圖。
[0039]圖12是夾頭結構示意圖。
[0040]圖13是連接器結構示意圖。
[0041 ]圖14振動位移放大器結構示意圖。
[0042]圖15是扭轉位移放大器結構示意圖。
[0043I圖16是軸承襯套結構示意圖。
[0044]圖17是軸承蓋結構示意圖。
[0045]圖18是軸承套筒結構示意圖。
[0046]圖19是軸承支座結構示意圖。
[0047]圖20是銷結構示意圖。
[0048]圖21是扭轉工具頭結構示意圖。
[0049]圖22是是軸承試樣結構示意圖。
[0050]圖23是傳載筒結構示意圖。
[0051 ]圖24是彈簧壓蓋結構示意圖。
[0052]圖25是彈簧結構示意圖。
[0053]圖26是彈簧桿結構示意圖。
[0054]圖27是彈簧墊片結構示意圖。
[°°55]圖28是加載筒結構示意圖。
[0056]圖29是加載套筒結構示意圖。
[0057]圖30是加載蓋結構示意圖。
[0058]圖31是加載桿結構示意圖。
[0059]圖32是墊圈結構示意圖。
[0060]其中:
[0061]1.底座;2.縱向支撐桿;3.換能器;4.左連接片;5.右連接片;6.夾頭;7.連接器;8.振動位移放大器;9.扭轉位移放大器；10.軸承襯套；11.軸承蓋；12.軸承套筒；13.軸承支座；14.銷；15.扭轉工具頭；16.軸承試樣；17.傳載筒；18.彈簧壓蓋；19.彈簧;20.彈簧桿；21.彈簧墊片;22.加載筒;23.加載套筒;24.加載蓋;25.加載桿;26.墊圈。
【具體實施方式】
[0062]下面詳細描述本發(fā)明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。
[0063]在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術語“中心”、“縱向”、“橫向”、“長度”、“寬度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內”、“外”、“順時針”、“逆時針”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。
[0064]此外、術語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術特征的數量。因此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括一個或者更多個該特征。在本發(fā)明的描述中，“多個”的含義是兩個或兩個以上，除非另有明確具體的限定。
[0065]本實施例是一種利用超聲加載的方式實現(xiàn)承受不同滾動磨損載荷以及不同軸向預緊力作用下不同滾動軸承試樣的超高周疲勞壽命測試的超聲高頻滾動軸承疲勞試驗裝置。他克服了現(xiàn)有的軸承疲勞試驗裝置噪聲大、結構復雜、操作不便、試驗成本高以及超高周壽命測試時間成本高昂的問題，利用超聲加載的方式可以實現(xiàn)20kHz高頻滾動磨損載荷下在一定預緊力作用下不同滾動軸承試樣超高周疲勞壽命測試。
[0066]如圖1所示，本發(fā)明超聲高頻滾動軸承疲勞試驗裝置包括試驗臺架、超聲加載裝置、連接夾持裝置、軸承夾持裝置和軸向加載裝置。超聲加載裝置穿過連接夾持裝置的中心并安裝在試驗臺架左側中間上部，并可以控制超聲加載裝置的縱向位移，超聲加載裝置右側下端與軸承加載裝置上端的軸承試樣16相連接;軸承夾持裝置安裝于試驗臺架底座I的右側中間上端面;軸向加載裝置連接在軸承夾持裝置下端中間部位上，可以通過軸向加載裝置對軸承夾持裝置中的軸承試樣16施加一定軸向預緊力。
[0067]如圖7所示，試驗臺架底座I為四支撐座結構，上表面左側前后對稱均勻分布兩組各四個螺栓孔，右側均勻分布四個螺栓孔，右側四個螺栓孔中心部位開有通孔。
[0068]如圖2所示，超聲加載裝置包括換能器3、連接器7、振動位移放大器8、扭轉位移放大器9、銷14與扭轉工具頭15，其結構示意圖如圖9，圖13-圖15，圖20-圖21所示。換能器3為左粗右細的回轉體結構，右端面上有一螺栓柱;連接器7為回轉體結構，并保證可以精確傳遞振動位移載荷，在中間部位有一突出圓柱段，突出圓柱段的右側采用過渡圓弧設計以減少變截面處的應力集中，左右兩端面中心開有螺紋孔，左端面螺紋孔直徑與換能器3右端面螺栓柱直徑相等，并螺接在換能器3的右端面上;振動位移放大器8兩端為圓柱結構，中間采用圓錐段過渡，左側端面上有一與連接器右側端面螺紋孔直徑相等的螺栓柱，并螺接在連接器7右端面上，右端圓柱側面開有一圓柱孔;銷14為圓柱結構，連接在振動位移放大器8右端圓柱側面的圓柱孔內，與圓柱孔過盈配合并保證在圓柱面外側有一定余量;扭轉位移放大器9上下兩端為圓柱結構，中間采用圓弧段過渡，下端面中心有一螺紋孔，扭轉位移放大器9上端側面與銷14端面緊密接觸;扭轉工具頭15為回轉體結構，上端面上有一與扭轉位移放大器9下端面螺紋孔直徑相等的螺栓柱，并螺接在扭轉位移放大器9下端面上。
[0069]如圖2和圖3所示，連接夾持裝置包括縱向支撐桿2、左連接片4、右連接片5、夾頭6與墊圈26，其結構示意圖如圖10-圖12所示。
[0070]縱向支撐桿2下部為方形底座，方形底座四周均勻分布四個通孔，上部為長T形塊，T形塊前端中間橫向與縱向分別開有方形槽，橫向方形槽為通槽，縱向方形槽有一定深度。
[0071]左連接片4為方形薄板，四周為倒圓角，中間開有與連接器7左側圓柱直徑相等大的中心通孔，左右兩側對稱分布兩個通孔;右連接片5為方形薄板，四周為倒圓角，中間開有一個帶有弧面的中心孔，并與連接器7右側過渡圓弧段緊密貼合，左右兩側對稱分布兩個與左連接片4兩側通孔直徑相等的通孔;墊圈16為回轉體結構，厚度為連接器7中間截面突出的高度，中間開有與左右連接片兩側通孔直徑相等的中心通孔，墊圈16連接在左右連接片兩側的通孔中間;夾頭6為T形結構，左右兩端面各有圓形倒角，左側前后側面有一與左右連接片兩側通孔直徑相等的圓形通孔，左側縱向為開口槽，寬度與左連接片4上表面到右連接片5下表面的距離相等，右側結構長度與縱向支撐桿2縱向方形槽的深度相等，右側前后側面開有中心通孔;左右連接片上的中心通孔分別穿過超聲加載裝置上的連接器7上中間截面突出圓柱段左右兩側并連接在連接器7上，左右連接片兩側的通孔中間分別與墊圈16相連接，夾頭6左側縱向開口槽依次穿過左右連接片的上下表面將連接片連同連接器7相連接夾持，并保證開口槽兩側的通孔與左右連接器兩側的通孔保持一定同軸度，螺栓分別穿過夾頭6、左連接片4、墊圈16以及右連接片5上的通孔將連接夾持裝置螺接在一起，將連接器7連同超聲加載裝置夾持住，并通過夾頭6螺栓連接在縱向支撐桿2的縱向方形槽中。
[0072]如圖4所示，軸承夾持裝置螺接在試驗臺架底座I右側螺栓孔上，包括軸承襯套10、軸承蓋11、軸承套筒12、軸承支座13、軸承試樣16與傳載筒17，其結構示意圖如圖16-圖19，圖22-圖23所示。軸承襯套10為回轉體結構，圓柱端面中心有與扭轉工具頭15圓柱段直徑相等大小的通孔，軸承襯套10通過中心通孔連接在扭轉工具頭15上，上端面與扭轉位移放大器9下端面相接觸;軸承套筒12為圓柱結構，圓柱中心有兩段通孔，上段通孔直徑較下段大，下端圓柱外側對稱分布兩個耳形結構，耳形結構中心處有通孔，上端面上均勻分布三個螺紋孔，上端圓柱側面有一通孔;軸承試樣16為標準試樣件，內圈直徑與扭轉工具頭15圓柱直徑相等并與扭轉工具頭15圓柱相連接，外圈直徑與軸承套筒12上段通孔直徑相等并安裝在軸承套筒12上段通孔處且高出軸承套筒12上端面一定高度，軸承試樣16嵌套在軸承套筒12中并可以達到軸承套筒12上端側面的通孔處，軸承試樣16內圈上端面與軸承襯套10的下端面相接觸;軸承蓋11為圓柱結構，圓柱端面上均勻分布三個與軸承套筒12上端面螺紋孔相配合的通孔并螺接在軸承套筒12上端面上，軸承蓋11端面中心有沉頭通孔，上段孔徑較下段較小，上段中心孔孔徑大于軸承試樣16的外圈內徑，下段中心孔與軸承試樣16外圈配合，沉頭孔過渡面與軸承試樣16相接觸;傳載筒17為回轉體結構，高度與軸承試樣16下端面至軸承套筒12中心通孔孔肩面的距離，傳載筒17上端面與軸承試樣16下端面相接觸，下端面與軸承套筒12中心通孔孔肩面相接觸，傳載筒17上端面上有一中心孔，孔徑大于軸承試樣16的外圈內徑，孔深大于軸承試樣16下端面至扭轉工具頭15下端面的距離;軸承支座13為四支撐座結構，支撐座上有通孔，分別螺接在底座I上表面右側四個螺栓孔上，上表面中心部位有通孔，通孔兩側橫向有對稱分布的兩各耳形凹槽，耳形凹槽中心有螺紋通孔，上表面橫向對稱分布兩個螺紋孔，距離與軸承套筒12兩耳形結構中心通孔間距相等并與軸承套筒12耳形結構下端面相螺接。
[0073]如圖5和圖6所示，軸向加載裝置螺接在軸承夾持裝置的軸承支座13上，包括彈簧壓蓋18、彈簧19、彈簧桿20、彈簧墊片21、加載筒22、加載套筒23、加載蓋24與加載桿25，其結構示意圖如圖24-圖31所示。加載套筒23為圓柱結構，上端圓柱側面對稱分布兩個耳形結構，耳形結構高度與軸承支座13耳形凹槽深度相等，耳形結構中心有沉頭通孔，距離與軸承支座13兩耳形凹槽中心螺紋通孔距離相等并螺接在軸承支座13上，加載套筒23上端面平行于軸承支座13上表面并與軸承套筒12下端面相接觸，加載套筒23圓柱中心有通孔，下端面外側有一螺紋孔;加載蓋24由兩段圓柱組成，上段圓柱段的直徑與加載套筒23中心通孔直徑相等并與加載筒23中心通孔內側相配合，下端面外側有一通孔并與加載套筒23下端面外側螺紋孔相螺接，使得加載蓋24螺接在加載套筒23下端面上，加載蓋下端面中心有一沉頭通孔，沉頭孔有內螺紋;加載桿25是螺栓柱結構，下端是六角螺栓頭，上端是有外螺紋的螺栓柱并螺接在加載蓋24的沉頭螺栓孔中；加載筒22是圓柱結構且嵌套在加載套筒23中心孔中，加載筒22外側面與加載套筒23中心孔緊密配合，加載筒22上端面有一中心孔，下端面與加載桿25的上端面相接觸;彈簧墊片21是薄圓柱片，端面中心有通孔，彈簧墊片21嵌套在加載套筒23中，下端面與加載筒22上端面相接觸;彈簧桿20是螺栓柱結構，下端是六角螺栓頭，上端圓柱直徑與彈簧墊片21中心通孔直徑相等，頂端有外螺紋且連接在彈簧墊片21中心孔中并保證六角螺栓頭上表面與彈簧墊片21下表面相接觸;彈簧19安裝在彈簧桿20上，彈簧19下端面與彈簧墊片21上端面相接觸;彈簧壓蓋18是圓柱結構，上端面中心有沉頭孔，通過螺栓與彈簧桿20螺接，并使得彈簧壓蓋18下端面與彈簧19上端面緊密接觸，上端面與傳載筒17下端面相接觸。
[0074]此超聲軸承滾動磨損疲勞試驗裝置進行軸承試樣高頻滾動磨損超高周疲勞試驗時，首先將超聲加載裝置連接在連接夾持裝置上，同時將軸向加載裝置安裝在軸承夾持裝置的軸承支座13上，再根據試驗需求選擇合適的軸承試樣16并將其安裝在軸承夾持裝置中，然后將軸承夾持裝置連同軸向加載裝置一同安裝在試驗臺架的底座I上，再根據滾動摩擦試驗需求通過調整連接夾持裝置在縱向支撐桿2滑槽中的縱向位置確定出超聲加載裝置中扭轉工具頭15與軸承試樣16的接觸位置，同時轉動軸向加載裝置上的加載桿25給軸承試樣施加一定的軸向預緊力，最后在換能器3上外接計算機檢測系統(tǒng)以及超聲發(fā)生系統(tǒng)同時啟動超聲加載裝置進行軸承試樣16超高周疲勞試驗。
[0075]本發(fā)明應用共振原理，換能器、連接器、振動位移放大器、扭轉位移放大器與扭轉工具頭構成諧振系統(tǒng)，換能器外接產生振動電信號的超聲發(fā)生系統(tǒng)，再由換能器將振動電信號轉換成機械振動位移，超聲振動裝置將振動位移轉換成同頻率的扭轉位移，整個諧振系統(tǒng)保持20kHz的諧振頻率。通過調整安裝在試驗臺架上的連接夾持裝置可以帶動超聲加載裝置縱向運動，從而合理調整超聲加載裝置相對于軸承夾持裝置的縱向位置;通過更換不同倍數的扭轉位移放大器可以改變扭轉工具頭的扭轉位移，從而實現(xiàn)對軸承試樣不同大小扭轉摩擦位移加載。超聲加載裝置中換能器外接計算機監(jiān)測系統(tǒng)，通過檢測整個共振系統(tǒng)的諧振頻率以此確定軸承試樣是否出現(xiàn)疲勞破壞進而測試出軸承試樣的疲勞壽命;軸承夾持裝置中軸承套筒側面通孔可外接溫度傳感器，實時監(jiān)測軸承試樣疲勞測試溫度;軸向加載裝置可以根據試驗需求對軸承試樣施加一定軸向預緊力;軸承試樣可根據以根據試驗對象的不同進行更換。
[0076]超聲高頻滾動軸承疲勞試驗裝置的應用可以實現(xiàn)承受不同滾動磨損載荷以及不同軸向預緊力作用下不同滾動軸承試樣的超高周疲勞壽命測試。
[0077]盡管上面已經示出和描述了本發(fā)明的實施例，可以理解的是，上述實施例是示例性的，不能理解為對本發(fā)明的限制，本領域的普通技術人員在不脫離本發(fā)明的原理和宗旨的情況下在本發(fā)明的范圍內可以對上述實施例進行變化、修改、替換和變型。
【主權項】
1.一種超聲高頻滾動軸承疲勞試驗裝置，其特征在于:包括試驗臺架、超聲加載裝置、連接夾持裝置、軸承夾持裝置和軸向加載裝置;連接夾持裝置和軸承夾持裝置固定安裝在試驗臺架上； 所述超聲加載裝置包括換能器、連接器、振動位移放大器、銷、扭轉位移放大器與扭轉工具頭;換能器、連接器、振動位移放大器依次同軸固定連接，銷垂直固定安裝在振動位移放大器側面;扭轉位移放大器與扭轉工具頭同軸安裝，且扭轉位移放大器軸線垂直于振動位移放大器軸線，扭轉位移放大器側面與銷的外端面緊密接觸;扭轉工具頭與待測軸承內圈同軸固定配合； 所述連接夾持裝置包括兩根縱向支撐桿、夾持板;所述超聲加載裝置的連接器安裝在夾持板上;夾持板兩端分別安裝在一根縱向支撐桿內，并且能夠沿縱向支撐桿縱向移動； 所述軸承夾持裝置包括軸承套筒、傳載筒;所述軸承套筒中心通孔為臺階通孔，軸承套筒側面開有通孔;待測軸承和傳載筒依次同軸安裝在軸承套筒中心通孔內，且待測軸承處于軸承套筒側面通孔處，傳載筒的一端抵住待測軸承外圈一側，待測軸承外圈另一側通過固定在軸承套筒端部的軸承蓋限位； 所述軸向加載裝置包括加載套筒、加載筒、加載桿、彈簧墊片、彈簧、彈簧桿和彈簧壓蓋;加載套筒與軸承套筒同軸布置;彈簧墊片、加載筒和加載桿依次同軸安裝在加載套筒內，加載筒一端抵在彈簧墊片上，另一端受加載桿約束;彈簧桿穿過彈簧墊片，另一端與彈簧壓蓋固定連接，彈簧套在彈簧桿上，兩端受彈簧墊片和彈簧壓蓋約束;彈簧壓蓋抵在傳載筒的另一端。2.根據權利要求1所述一種超聲高頻滾動軸承疲勞試驗裝置，其特征在于:換能器為左粗右細的回轉體結構，右端面上有一螺栓柱;連接器為回轉體結構，左右兩端面中心開有螺紋孔，左端面螺紋孔直徑與換能器右端面螺栓柱直徑相等，連接器左端面螺接在換能器的右端面上;振動位移放大器兩端為圓柱結構，中間采用圓錐段過渡，左側端面上有一與連接器右側端面螺紋孔直徑相等的螺栓柱，振動位移放大器左側端面螺接在連接器右端面上；扭轉位移放大器上下兩端為圓柱結構，中間采用圓弧段過渡，下端面中心有一螺紋孔;扭轉工具頭為回轉體結構，上端面上有一與扭轉位移放大器下端面螺紋孔直徑相等的螺栓柱，扭轉工具頭上端面螺接在扭轉位移放大器下端面上。3.根據權利要求1所述一種超聲高頻滾動軸承疲勞試驗裝置，其特征在于:所述連接器中部有凸起的圓柱段;所述連接夾持裝置的夾持板包括左連接片、右連接片、夾頭和墊圈；左連接片和右連接片中心開有通孔，連接器中部凸起圓柱段夾持在左連接片與右連接片之間；左連接片和右連接片兩端通過夾頭固定連接，墊圈安裝在左連接片與右連接片中間，且墊圈厚度等于連接器中部凸起圓柱段的軸向厚度。4.根據權利要求3所述一種超聲高頻滾動軸承疲勞試驗裝置，其特征在于:所述連接器中部凸起圓柱段與靠近振動位移放大器一側的小徑圓柱段之間采用弧面過渡;與過渡弧面對應的右連接片中心通孔為弧面中心孔。5.根據權利要求1所述一種超聲高頻滾動軸承疲勞試驗裝置，其特征在于:軸承夾持裝置還包括軸承襯套和軸承支座;軸承襯套為回轉體結構，軸承襯套套在扭轉工具頭上;軸承支座固定安裝在試驗臺架上，軸承套筒下端外側通過連接耳片與軸承支座固定連接;加載套筒上端外側通過連接耳片與軸承支座固定連接。6.根據權利要求1所述一種超聲高頻滾動軸承疲勞試驗裝置，其特征在于:加載桿通過加載蓋與加載套筒配合;加載蓋固定在加載套筒下端，加載蓋中心有螺紋孔，加載桿與加載蓋中心螺紋孔配合。
【文檔編號】G01M13/04GK105890902SQ201610408830
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年6月12日
【發(fā)明人】陳修強, 薛紅前, 李智, 徐陽, 高濤, 王安恒
【申請人】西北工業(yè)大學