本發(fā)明屬于零件性能檢測技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種隔片零件疲勞測試試驗(yàn)裝置及試驗(yàn)方法。

背景技術(shù)：

直升機(jī)用球面推力彈性軸承(彈性軸承)是星型柔性槳轂和球柔性槳轂的核心元件，在承受槳葉旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的巨大離心力的同時(shí)實(shí)現(xiàn)槳葉的揮舞、擺動(dòng)和變距運(yùn)動(dòng)。彈性軸承由大接頭、小接頭和多個(gè)隔片零件與橡膠復(fù)合而成的彈性體疊層組成。隔片零件與橡膠通過粘結(jié)形成彈性體，大接頭、小接頭與彈性體疊層通過粘結(jié)形成一個(gè)整體。隔片零件和橡膠復(fù)合而成的彈性體疊層是彈性軸承的關(guān)鍵部分。在彈性軸承工作中，承受著軸向壓縮力，徑向側(cè)壓力、彎曲力。扭轉(zhuǎn)載荷對隔片零件疲勞性能影響不大可以忽略，壓縮載荷、徑向載荷和彎曲載荷綜合作用使得隔片零件法蘭部位在運(yùn)動(dòng)中產(chǎn)生相互干涉，形成疲勞受力，隔片零件法蘭圓角部位成為危險(xiǎn)部位。

疲勞測試試驗(yàn)是隔片零件在設(shè)計(jì)、定型、生產(chǎn)過程中重要的測試試驗(yàn)，通過疲勞測試試驗(yàn)可以確定隔片零件能否在設(shè)計(jì)壽命期間內(nèi)安全的工作。當(dāng)前沒有一種單獨(dú)針對隔片零件進(jìn)行疲勞測試方法，為考核隔片零件的疲勞性能是否滿足使用要求，往往是采用組裝完成的彈性軸承進(jìn)行整體部件疲勞測試，雖然整體部件疲勞測試方法比較準(zhǔn)確、可靠，但測試周期長，成本高。

如何針對單個(gè)隔片零件進(jìn)行疲勞測試，進(jìn)而為隔片零件疲勞性能提供準(zhǔn)確、可靠和經(jīng)濟(jì)的性能檢測數(shù)據(jù)和預(yù)報(bào)，成為本領(lǐng)域技術(shù)人員需要解決的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供了一種隔片零件疲勞測試試驗(yàn)方法，該方法試驗(yàn)周期短、試驗(yàn)成本低、試驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確科學(xué)；同時(shí)還相應(yīng)提供一種試驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確可靠、試驗(yàn)成本低、結(jié)構(gòu)簡單的隔片零件疲勞測試試驗(yàn)裝置。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出的技術(shù)方案為一種隔片零件疲勞測試試驗(yàn)裝置，包括用于固定隔片零件的固定基座和壓片，以及對隔片零件法蘭圓角部位實(shí)施壓力的振動(dòng)壓頭，所述的固定基座通過螺紋連接安裝在疲勞測試機(jī)主體上，隔片零件放置于固定基座和壓片間，且固定基座、隔片零件和壓片之間采用鎖緊螺栓連接，所述的振動(dòng)壓頭通過螺紋連接安裝在疲勞測試機(jī)主體上，振動(dòng)壓頭與隔片零件吻合接觸。

作為一個(gè)總的技術(shù)構(gòu)思，本發(fā)明還提供了一種用上述試驗(yàn)裝置對隔片零件進(jìn)行疲勞測試的試驗(yàn)方法，其具體步驟如下：

(1)確定隔片零件的材料；

(2)在ANSYS軟件中創(chuàng)建隔片零件振動(dòng)幾何模型，定義隔片零件材料屬性，包括密度、楊氏模量、泊松比；

(3)設(shè)定隔片零件振動(dòng)幾何模型的邊界條件，如變形位移、載荷；

(4)提交運(yùn)算求解，結(jié)束后獲得隔片零件內(nèi)部應(yīng)力、變形位移及載荷數(shù)值；

(5)測定隔片零件材料的屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度數(shù)值，并與模擬運(yùn)算所得到的應(yīng)力值進(jìn)行比對，選擇屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度數(shù)值與模擬運(yùn)算所得到的應(yīng)力、變形位移值相當(dāng)時(shí)對應(yīng)的載荷值，來確定實(shí)際試驗(yàn)時(shí)的疲勞試驗(yàn)載荷范圍，并設(shè)定從最高值到最低值的間隔值；

(6)將固定基座安裝于疲勞測試機(jī)基體上，隔片零件裝配于固定基座上，壓片置于隔片零件之上，擰緊鎖緊螺栓，振動(dòng)壓頭安裝于疲勞測試機(jī)的振動(dòng)梁上，

(7)調(diào)試加載設(shè)備使振動(dòng)壓頭接觸隔片零件的法蘭圓角部位，設(shè)定加載力，啟動(dòng)疲勞測試機(jī)，開始試驗(yàn)；

(8)每間隔2～4h，停止疲勞測試機(jī)，觀察隔片零件的法蘭圓角部位的表面情況，若有裂紋產(chǎn)生，則停止試驗(yàn)，然后使用一新的隔片零件零件，從步驟6重新開始試驗(yàn)，若未發(fā)現(xiàn)裂紋，則持續(xù)試驗(yàn)至振動(dòng)次數(shù)達(dá)到設(shè)定數(shù)值后停止。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例中隔片零件進(jìn)行振動(dòng)疲勞試驗(yàn)時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖。

局部放大圖

圖2 0Cr18Ni9隔片內(nèi)部應(yīng)力與位移變化的關(guān)系曲線。

圖3 0Cr18Ni9隔片載荷與位移變化的關(guān)系曲線。

圖中：1、振動(dòng)壓頭2、鎖緊螺栓3、壓片4、隔片零件5、固定基座6、疲勞測試機(jī)基體7、法蘭圓角部位8、振動(dòng)梁。

具體實(shí)施方式

以下將結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明技術(shù)方案作進(jìn)一步地描述：

參見附圖1所示，該方法的步驟如下：

(1)隔片零件的材料為0Cr18Ni9不銹鋼；

(2)在ANSYS軟件中創(chuàng)建隔片零件振動(dòng)結(jié)構(gòu)幾何模型，定義0Cr18Ni9不銹鋼隔片材料屬性，包括密度7.93g/cm³、楊氏模量193000MPa、泊松比0.26；

(3)ANSYS軟件具備動(dòng)力學(xué)分析功能，分析結(jié)構(gòu)在空間中的運(yùn)動(dòng)特性，并確定結(jié)構(gòu)中由此產(chǎn)生的應(yīng)力、應(yīng)變和變形。在ANSYS軟件中設(shè)定隔片零件邊界條件，本實(shí)施例設(shè)定0Cr18Ni9不銹鋼隔片振動(dòng)變形最大位移0.5mm；

(4)提交運(yùn)算求解，結(jié)束后獲得0Cr18Ni9不銹鋼隔片零件內(nèi)部應(yīng)力、載荷隨變形位移的曲線變化圖(見圖2、圖3)；

(5)測定0Cr18Ni9不銹鋼的屈服強(qiáng)度為280MPa～290MPa、抗拉強(qiáng)度為670MPa～680MPa，在圖2中找出與不銹鋼材料屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度數(shù)值相當(dāng)應(yīng)力值所對應(yīng)的位移約為0.15mm和0.25mm，再從圖3中確定與0.15mm和0.25mm位移對應(yīng)的載荷為3800N和1200N，確定實(shí)際試驗(yàn)時(shí)的疲勞試載荷范圍從3800N遞減至1200N，設(shè)定遞減數(shù)量為520N；

(6)將固定基座5安裝于疲勞測試機(jī)基體6上，隔片零件4裝配于固定基座5上，壓片3置于隔片零件4之上，擰緊鎖緊螺栓2，振動(dòng)壓頭1安裝于疲勞測試機(jī)的振動(dòng)梁8上；

(7)調(diào)試加載設(shè)備使振動(dòng)壓頭1接觸隔片零件4的法蘭圓角部位7，設(shè)定振動(dòng)疲勞載荷、載荷類型為橫幅、振動(dòng)頻率為12赫茲、應(yīng)變比Kt＝1、應(yīng)力比R＝0.1，啟動(dòng)設(shè)備開始試驗(yàn)；

(8)每間隔2h，停止疲勞測試機(jī)，觀察隔片零件的法蘭圓角部位的表面情況，若有裂紋產(chǎn)生，則停止試驗(yàn)，然后使用一新的隔片零件零件，從步驟6重新開始試驗(yàn)，若未發(fā)現(xiàn)裂紋，則持續(xù)試驗(yàn)至振動(dòng)次數(shù)達(dá)到1×10⁷后停止。

結(jié)果分析：根據(jù)上述實(shí)施例，試驗(yàn)載荷從3800N開始，經(jīng)振動(dòng)2.0×10⁵次后發(fā)現(xiàn)0Cr18Ni9不銹鋼隔片表面出現(xiàn)裂紋，停止試驗(yàn)，然后用一新的隔片零件，載荷降低為3280N,經(jīng)振動(dòng)1×10⁷次后仍未發(fā)現(xiàn)裂紋，說明該狀態(tài)的0Cr18Ni9不銹鋼隔片在3280N的載荷下振動(dòng)壽命(不出現(xiàn)裂紋)可以達(dá)到230小時(shí)。試驗(yàn)結(jié)果可以為隔片零件的設(shè)計(jì)提供數(shù)據(jù)支持、同時(shí)可以檢測在一定載荷下，隔片零件是否滿足設(shè)計(jì)要求。

技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)：本發(fā)明提供的隔片零件疲勞測試試驗(yàn)裝置和試驗(yàn)方法，可以測試不同工藝生產(chǎn)的隔片零件，在一定受力狀態(tài)下的振動(dòng)壽命，為設(shè)計(jì)提供參考；同時(shí)，也可以對隔片零件的疲勞性能進(jìn)行有效的預(yù)測，節(jié)約了試驗(yàn)周期及測試成本，解決了現(xiàn)有的隔片零件無法單件進(jìn)行疲勞性能測試的問題。