滚动轴承材料接触疲劳试验机

1、简介

滚动轴承材料接触疲劳试验机是采用滚动摩擦的形式，在规定的试验条件下用一 恒 定 的试验载荷施加于滚动接触的试样表面，借助主轴的旋转，使其接触表面受到循环接触应力的作用，测定试样接触疲劳寿命，本机适用标准JB/T10510-2005滚动轴承材料接触疲劳试验方法。

图4 主机外观图

2、主要技术性能指标

3、方案描述

该机主要由主机部分，油源部分，控制部分，循环油润滑部分，数据处理部分组成。主机部分有主轴旋转驱动系统、试验力施加系统、摩擦力测量系统、油盒摩擦副部分。

3.1主轴旋转驱动系统

打开主机的左侧门，可以看到在主轴座的后面有电机，电机通过同步带和主、从动带轮带动主轴旋转，主轴的上端装有测速齿轮，测速齿轮的旁边装有磁电转速传感器。磁电转速传感器测量主轴的转速，速度的控制由变频器来实现。

3.2 试验力的施加与测量系统

试验时推力球轴承安装在主轴下端，试样环与试样座固定在一起，试样座放在力矩轮上，下试样座上的油盒采用耐腐蚀材料。力矩轮放在推力球轴承上，推力球轴承放在轴承座上，轴承座通过螺钉固定在活塞上。试验时通过液压系统自下向上加载，推力球轴承随主轴旋转。主轴旋转由三相交流电机和同步带以及变频器驱动。主轴转速和转数通过磁电转速传感器和装于主轴上的测速齿轮测量。试验产生的摩擦力通过力矩轮和钢丝绳传递到摩擦力传感器上测得。

3.3油缸活塞部分

如图2所示，为了减小缸塞间的摩擦力，提高试验力准确度，该机活塞由上下两套静压轴承支撑。齿轮泵来油经分流块分配为8路，上下各4路，经毛细管节流降压后分别进入上下轴承的4个静压油腔，当各油腔的压力相等时，活塞就被保持在中心位置，其与轴承间被油膜隔开，因此摩擦力很小。柱塞泵来油可将活塞顶起，从而在上下试样间施加载荷，压力和载荷分别由压力表和压力传感器指示和测量。图中：1-油缸底、2-下轴承、3-油缸、4-上轴承、5-活塞、6-油缸盖、7-毛细管、8-分流块。

3.4油源部分

如图3所示，该机油源有两套，合用一个油箱。一套是由齿轮泵供油的静压油源，由1-7组成；另一套是由柱塞泵供油的加载油源，由8-12组成。电机（2）驱动齿轮泵（3）将液压油经过网式过滤器（1）、纸质过滤器（5）和单向阀（6）压入油缸活塞部分的分流块中。静压压力由溢流阀（4）调节，并由压力表（7）指示。电机（10）驱动柱塞泵（11）将液压油经过网式过滤器（12）压入油缸。溢流节流阀（9）用于调节活塞的上升速率，电磁阀（8）用于快速卸载。

3.5负荷控制装置

如图4所示，柱塞泵来油一路进入加载油缸（10），一路进入溢流阀（4）回油箱，一路经过手动节流阀（2）回油箱，溢流阀（1）为安全阀。可逆电机（3）、溢流阀（4）、交流伺服电机（5）和蜗轮蜗杆螺母丝杆减速装置（6）组成负荷控制装置。该装置实际上是一个外控直动式溢流阀，加载时交流伺服电机（5）通过蜗轮蜗杆螺母丝杆减速装置（6）改变该阀的弹簧弹力，即可改变液压加载系统压力，该压力由压力表（7）指示，从而改变试验力。试验力的大小由压力传感器（8）测量，当试验力大小与给定值相等时，交流伺服控制系统（9）可保持试验力稳定。可逆电机（3）使溢流阀（4）的阀芯处于微动状态，以保持阀芯动作灵活。手动节流阀（2）用于手动加载与卸载。

3.6 摩擦力测量系统

该机的摩擦副为推力球轴承与试样环，试验时推力球轴承安装在主轴下端，随主轴旋转，下试样放在试验油盒上,试油盒放在力矩轮上，力矩轮放在推力球轴承上，推力球轴承放在轴承座上，轴承座通过螺钉固定在活塞上。力矩轮与轴承座结构如图5所示。图中：1销钉，2拉块，3顶杆，4轴承座，5力矩轮，6传动销，7推力球轴承（滚道朝向相同），8螺钉，9连接螺母，10钢丝绳。测量摩擦力时，需要插上联接力矩轮和钢丝绳的销钉，将摩擦力通过钢丝绳和连接螺母传递给摩擦力传感器进行测量。

3.7油盒摩擦副部分

油盒摩擦副部分如图6所示，油盒内装有一定量的润滑油，油润滑系统将润滑油进行循环，润滑系统装有调速阀，可调节进油口的流量，同时回油处加有过滤网，保证油箱内油的清洁。润滑系统装有油冷装置，油盒盖上装有温度传感器，可以实时测量油盒内润滑油的温度，油温超过55℃时，冷却系统开启。夹头与主轴连接，推力球轴承装在轴承座上，夹头与轴承座键连接。推力球轴承随着主轴旋转与固定在试环座上的释怀摩擦。试验过程中产生的振动由加速度传感器实时测量。

如图6  油盒、摩擦副部分

3.8 测量控制系统

电气测量控制选用济南恒科自主研发的HK001控制系统，HK001控制系统主要用于控制试验力和主轴转速，试验机可按预设试验力、试验转速和运行时间等主要参数自动运行，载荷和转速可以完全按设定的载荷自动运行，可以实现试验运行的长时稳定性。。

主轴可以调速，由变频电机驱动，控制器通过模拟量控制变频器实现转速的变化，不但可以实现无极调速，而且可以在试验中任意改变转速，满足试验要求。

在试验机连续运转中，利用振动传感器、摩擦力传感器、负荷传感器，温度传感器可以监测振动、摩擦力、载荷及温度等信号。传感器将测得的试样振动信号通过串口通讯传到计算机上显示。当试样的振动、摩擦力超越范围，发生失效或试验机发生异常时，计算机自动停止运转的试验机，并保存之前的监测数据。

3.9 软件部分

该测控软件能实时显示试验力—时间曲线、摩擦力—时间曲线、摩擦系数—时间曲线等参数的数字显示。能实时显示各试验参数及曲线外，还能对试验力、试验速度等主要参数实现实时控制，向下位机发送控制指令实现载荷、速度等参数的计算机自动控制，上下位机通过串行口连接，上位机能设置试验参数。同时上位机可实现各种试验曲线的再现、放大、缩小、叠加，指定区域的显示及打印，试验点的坐标查看功能。

软件主要特点：

★集多种试验数字显示，数据处理，数据分析与一体。

★计算机屏幕可实时显示试验力，摩擦力，摩擦系数、转速，转数、振动、时间等参数。

★显示曲线详细信息，如：当前时间，曲线颜色，试验值等。

★可以打印试验报表,自动计算试验结果。

★试验数据可以文本方式进行存储，可用任何通用商业数据处理软件对数据进行第二次数据处理。

★具有各种试样信息录入功能。

★支持各类商业通用打印机。

★曲线显示页面可实时显示和保存摩擦力—时间、试验力—摩擦系数等曲线。报表处理可根据用户需求填写相关试验资料，如试验材料编号、、报告编号、试验日期等，并可根据实际情况设置数据输出的采样时间间隔（最小为1S）。数据保存根据采样时间间隔把试验力、摩擦力矩、摩擦系数等参数以.TXT或.RTF格式输出。保存试验数据可以Excel文档格式导出，方便处理。

4、本机特点

1.加载油缸采用静压油缸，该机活塞由上下两套静压轴承支撑。摩擦低，试验力准确度高；

2.交流伺服控制系统控制试验力稳定性，试验力示值准确度高；

3.性能稳定，技术先进。整机外观设计符合美学艺术和人机工程要求，美观且操作简洁。

5、主要配置清单