本發(fā)明涉及材料接觸疲勞試驗(yàn)設(shè)備。

背景技術(shù)：

材料接觸疲勞試驗(yàn)機(jī)用于試驗(yàn)和驗(yàn)證材料在滾動接觸的條件下的疲勞壽命——材料在疲勞破壞前所經(jīng)歷的應(yīng)力循環(huán)數(shù)稱為疲勞壽命。

材料接觸疲勞的檢測采用滾動體在試樣上進(jìn)行碾壓并對試驗(yàn)過程中的試樣各個(gè)參數(shù)檢測來實(shí)現(xiàn)，試樣在檢測過程中需要施加軸向的載荷以及提供潤滑?，F(xiàn)在材料接觸疲勞試驗(yàn)設(shè)備由于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，一臺設(shè)備上往往只有一個(gè)檢測部分，存在工作效率低的缺陷。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明發(fā)明目的：為克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明提供一種多工位，工作效率高，結(jié)構(gòu)緊湊的材料接觸疲勞試驗(yàn)設(shè)備。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下技術(shù)方案：

一種材料接觸疲勞試驗(yàn)設(shè)備，包括機(jī)柜，機(jī)柜上設(shè)有試驗(yàn)裝置以及潤滑系統(tǒng)，試驗(yàn)裝置包括有主軸機(jī)構(gòu)、軸向加載機(jī)構(gòu)以及工裝，工裝包括對應(yīng)配合的試樣座以及連接頭，所述試樣座與軸向加載機(jī)構(gòu)的加載端連接，連接頭與主軸機(jī)構(gòu)的主軸連接，其特征在于：所述的試樣座包括試樣座本體、活動座以及固定套筒，固定套筒固定于機(jī)柜上，活動座直線定位導(dǎo)向滑動配合于固定套筒內(nèi)，固定套筒底部具有底蓋，活動座底部連接有推桿，推桿穿出底蓋并與軸向加載機(jī)構(gòu)的加載端連接，推桿與底蓋密封配合，活動座頂部設(shè)有桶狀的測試腔，試樣座本體固定安裝在測試腔底部，測試腔口部蓋有擋油蓋，擋油蓋上設(shè)有供主軸穿過的軸孔，主軸與軸孔密封配合，所述測試腔上部設(shè)有高于試樣座的進(jìn)油孔，測試腔底部設(shè)有出油孔，所述出油孔連通測試腔和固定套筒的筒腔，所述固定套筒的底部設(shè)有與筒腔連通的回油孔，進(jìn)油孔和回油孔均與潤滑系統(tǒng)連接，所述機(jī)柜內(nèi)設(shè)有至少兩套試驗(yàn)裝置。

通過采用上述技術(shù)方案，工裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，測試腔的設(shè)計(jì)保證向試樣提供可靠的潤滑，防止在試驗(yàn)過程中潤滑油飛濺，固定套筒保證活動座穩(wěn)定工裝，且配合活動座上出油孔實(shí)現(xiàn)潤滑油回收中轉(zhuǎn)，潤滑油經(jīng)固定套筒的筒腔、回油孔重新進(jìn)入潤滑系統(tǒng)中，潤滑油同時(shí)提供活動座滑動時(shí)的潤滑；從而使得整體結(jié)構(gòu)緊湊，便于試驗(yàn)裝置接入潤滑系統(tǒng)中，方便至少兩套的試驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)多工位檢測，提高檢測效率。

優(yōu)選的，所述出油孔上與測試腔底部連接一端口的另一端口位于活動座的周向側(cè)壁上，活動座與固定套筒的筒腔側(cè)壁之間具有回油槽，出油孔經(jīng)回油槽與固定套筒的筒腔連通，在活動座軸向底端面設(shè)有環(huán)繞推桿的隔油槽。該結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)下，保證回油可靠，隔油槽阻斷潤滑油，避免潤滑油沿著活動座的壁達(dá)到推桿，沿著推桿滲出。

優(yōu)選的，所述主軸機(jī)構(gòu)包括主軸驅(qū)動電機(jī)以及主軸支承組件，主軸上端與主軸驅(qū)動電機(jī)連接，主軸支承組件包括機(jī)座套以及襯套，機(jī)座套固定于機(jī)柜上，襯套以可沿軸向滑動的方式定位裝配于機(jī)座套內(nèi)，所述主軸穿過襯套，襯套和主軸之間支承有第一角接觸軸承和第二角接觸軸承，第一角接觸軸承的內(nèi)圈和第二角接觸軸承的內(nèi)圈固定套裝于主軸上，第一角接觸軸承的外圈和第二角接觸軸承的外圈緊配于襯套的管腔內(nèi)，第一角接觸軸承和第二角接觸軸承設(shè)于襯套的管腔軸向兩端位置，襯套兩端口處分別設(shè)有與第一角接觸軸承的外圈軸向抵觸限位配合的擋圈以及與第二角接觸軸承的外圈軸向抵觸限位配合的預(yù)緊環(huán)，所述機(jī)座套的管腔上端部內(nèi)設(shè)有圓錐軸承，圓錐軸承外圈固定于機(jī)座套上，圓錐軸承的內(nèi)圈固定于主軸上。該結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)下，襯套、第一角接觸軸、第二角接觸軸承和圓錐軸承實(shí)現(xiàn)主軸的支承，在試驗(yàn)時(shí)，連接頭軸向載荷伸入后，襯套在軸向載荷力下實(shí)現(xiàn)軸向移動，并經(jīng)圓錐軸承實(shí)現(xiàn)軸向載荷平衡，達(dá)到在試驗(yàn)過程中主軸工作穩(wěn)定可靠；而且上述主軸裝置結(jié)構(gòu)緊湊，便于裝配和拆卸維護(hù)。

優(yōu)選的，所述襯套下端與機(jī)座套的下端蓋抵觸配合，襯套另一端與機(jī)座套的上端蓋之間具有軸向活動間隔。該結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)下，機(jī)座套的下端蓋抵觸襯套，經(jīng)第一角接觸軸承、第二角接觸軸承和主軸將力傳遞至圓錐軸承上，實(shí)現(xiàn)對圓錐軸承的軸向預(yù)緊，提高主軸的運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定性。

優(yōu)選的，所述機(jī)座套的上端蓋內(nèi)設(shè)有軸承壓裝孔座，圓錐軸承壓裝于軸承壓裝孔座內(nèi)，軸承壓裝孔座內(nèi)端為供圓錐軸承壓入的壓裝口，軸承壓裝孔座外端具有與圓錐軸承外圈軸向限位凸緣。該結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)下，圓錐軸承的裝配結(jié)構(gòu)緊湊以及方便。

優(yōu)選的，所述預(yù)緊環(huán)為外圓周具有外螺紋的螺紋環(huán)，在襯套內(nèi)設(shè)有與螺紋環(huán)對應(yīng)配合的內(nèi)螺紋。該結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)下，方便裝配以及調(diào)節(jié)第一角接觸軸承、第二角接觸軸承的預(yù)緊力。

優(yōu)選的，所述的軸向加載機(jī)構(gòu)包括加載電機(jī)、減速機(jī)以及絲杠螺母機(jī)構(gòu)，加載電機(jī)的輸出端連接減速機(jī)，絲杠螺母機(jī)構(gòu)包括定位座套以及絲桿，減速機(jī)固定安裝于定位座套上，絲杠定位旋轉(zhuǎn)配合于定位座套內(nèi)，絲桿一端與減速機(jī)的輸出軸連接，絲桿上螺紋配合有加載螺母，加載螺母直線定位滑動配合于定位座套內(nèi)，加載螺母的輸出端與推桿傳動連接。該結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，軸向加載機(jī)構(gòu)采用絲桿螺母副實(shí)現(xiàn)，具有結(jié)構(gòu)簡單緊湊，加載可控，加載精度高以及加載穩(wěn)定可靠的優(yōu)點(diǎn)。

優(yōu)選的，所述加載螺母的輸出端連接有彈簧緩沖加載缸，彈簧緩沖加載缸包括有緩沖缸筒以及緩沖軸，緩沖缸筒一端設(shè)有緩沖缸端蓋，緩沖缸筒另一端設(shè)有緩沖缸底板，緩沖缸底板上設(shè)有貫通軸孔，所述緩沖軸以可軸向滑動的方式插裝于緩沖缸筒內(nèi)，緩沖軸一端伸出貫通軸孔并與貫通軸孔定位配合，緩沖軸上設(shè)有位于緩沖缸筒內(nèi)的環(huán)形凸緣，環(huán)形凸緣與緩沖缸底板限位配合，所述環(huán)形凸緣與緩沖缸端蓋之間設(shè)有緩沖碟簧組，所述緩沖碟簧組由若干碟簧堆疊構(gòu)成，所述緩沖軸與加載螺母連接，所述緩沖缸筒的緩沖缸端蓋與推桿連接。該結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)下，在加載螺母和試樣座之間采用彈簧緩沖加載缸進(jìn)行加載緩沖，彈簧緩沖加載缸具有緩沖作用，提高加載穩(wěn)定性，彈簧緩沖缸筒的結(jié)構(gòu)簡單。

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步描述。

附圖說明

圖1為本發(fā)明具體實(shí)施例材料接觸疲勞試驗(yàn)設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明具體實(shí)施例試驗(yàn)裝置立體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明具體實(shí)施例試驗(yàn)裝置俯視圖；

圖4為圖3中沿A-A線剖切的剖視圖；

圖5為圖4中B部分（主軸裝配結(jié)構(gòu)）局部放大視圖；

圖6為圖4中C部分（工裝）局部放大視圖；

圖7為圖4中D部分（軸向加載機(jī)構(gòu)）局部放大視圖。

具體實(shí)施方式

參見附圖1至附圖7所示，機(jī)柜1，試驗(yàn)裝置2，主軸機(jī)構(gòu)21，軸向活動間隔210，主軸211，主軸驅(qū)動電機(jī)212，機(jī)座套213，下端蓋2131，上端蓋2132，軸承壓裝孔座21321，襯套214，第一角接觸軸承215，第二角接觸軸承216，擋圈217，預(yù)緊環(huán)218，圓錐軸承219，軸向加載機(jī)構(gòu)22，加載電機(jī)221，減速機(jī)222，定位座套223，絲桿224，加載螺母225，彈簧緩沖加載缸226，緩沖缸筒2261，緩沖缸端蓋22611，緩沖缸底板22612，緩沖軸2262，環(huán)形凸緣22621，緩沖碟簧組2263，工裝23，試樣座231，試樣座本體2311，活動座2312，測試腔23121，擋油蓋23122，進(jìn)油孔23123，出油孔23124，隔油槽23125，固定套筒2313，底蓋23131，回油孔23132，回油槽23133，推桿2314，連接頭232。

本發(fā)明公開的一種材料接觸疲勞試驗(yàn)設(shè)備，包括機(jī)柜1，機(jī)柜1上設(shè)有試驗(yàn)裝置2以及潤滑系統(tǒng)，試驗(yàn)裝置2包括有主軸機(jī)構(gòu)21、軸向加載機(jī)構(gòu)22以及工裝23，工裝23包括對應(yīng)配合的試樣座231以及連接頭232，所述試樣座231與軸向加載機(jī)構(gòu)22的加載端連接，連接頭232與主軸機(jī)構(gòu)21的主軸211連接，所述的試樣座231包括試樣座本體2311、活動座2312以及固定套筒2313，固定套筒2313固定于機(jī)柜1上，活動座2312直線定位導(dǎo)向滑動配合于固定套筒2313內(nèi)，在固定套筒2313的內(nèi)壁上設(shè)有直線導(dǎo)槽，活動座2312上設(shè)有平鍵，平鍵伸入直線導(dǎo)槽內(nèi)構(gòu)成活動座直線定位滑移配合于固定套筒2313內(nèi)，固定套筒2313底部具有底蓋23131，活動座2312底部連接有推桿2314，推桿2314與底蓋23131密封配合，推桿2314穿出底蓋23131并與軸向加載機(jī)構(gòu)22的加載端連接，活動座2312頂部設(shè)有桶狀的測試腔23121，試樣座本體2311固定安裝在測試腔23121底部，測試腔23121口部蓋有擋油蓋23122，擋油蓋23122上設(shè)有供主軸211穿過的軸孔，主軸211與軸孔密封配合，在軸孔內(nèi)設(shè)有密封環(huán)，經(jīng)密封環(huán)實(shí)現(xiàn)主軸211與軸孔的密封配合，所述測試腔23121上部設(shè)有高于試樣座的進(jìn)油孔23123，測試腔23121底部設(shè)有出油孔23124，所述出油孔23124連通測試腔23121和固定套筒2313的筒腔，筒腔作為潤滑油回流的中轉(zhuǎn)存儲，所述固定套筒2313的底部設(shè)有與筒腔連通的回油孔23132，進(jìn)油孔23123和回油孔23132均與潤滑系統(tǒng)連接，所述機(jī)柜1內(nèi)設(shè)有至少兩套試驗(yàn)裝置2。其中潤滑系統(tǒng)為本領(lǐng)域的常規(guī)技術(shù)，通常包括儲油腔，儲油腔內(nèi)設(shè)油泵，油泵將潤滑油經(jīng)油管泵入進(jìn)油孔內(nèi)，本發(fā)明的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)下，潤滑系統(tǒng)的供油管可通過多個(gè)支管分別連接于試驗(yàn)裝置上，結(jié)構(gòu)緊湊；潤滑油系統(tǒng)在為潤滑油循環(huán)使用時(shí)通常還配有潤滑油雜質(zhì)濾除器；同時(shí)，材料接觸疲勞試驗(yàn)設(shè)備通常還配有檢測系統(tǒng)，其為本領(lǐng)域的人員所熟知的技術(shù)，故不再贅述。本發(fā)明的工裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，測試腔的設(shè)計(jì)保證向試樣提供可靠的潤滑，防止在試驗(yàn)過程中潤滑油飛濺，固定套筒保證活動座穩(wěn)定工裝，且配合活動座上出油孔實(shí)現(xiàn)潤滑油回收中轉(zhuǎn)，潤滑油經(jīng)固定套筒的筒腔、回油孔重新進(jìn)入潤滑系統(tǒng)中，潤滑油同時(shí)提供活動座滑動時(shí)的潤滑；從而使得整體結(jié)構(gòu)緊湊，便于試驗(yàn)裝置接入潤滑系統(tǒng)中，方便至少兩套的試驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)多工位檢測，提高檢測效率。

所述出油孔23124上與測試腔23121底部連接一端口的另一端口位于活動座2312的周向側(cè)壁上，活動座2312與固定套筒2313的筒腔側(cè)壁之間具有回油槽23133，出油孔23124經(jīng)回油槽23133與固定套筒2313的筒腔連通，在活動座2312軸向底端面設(shè)有環(huán)繞推桿2314的隔油槽23125。保證回油可靠，隔油槽阻斷潤滑油，避免潤滑油沿著活動座的壁達(dá)到推桿，沿著推桿滲出。為進(jìn)一步提高推桿處防潤滑油泄露性能，在底蓋23131上一體成型有高出固定套筒2313的筒腔底部的軸孔座，推桿2314定位插裝裝在軸孔座中并密封配合，軸孔座可提高推桿的密封效果。

本具體實(shí)施例中，所述主軸機(jī)構(gòu)21包括主軸驅(qū)動電機(jī)212以及主軸支承組件，主軸211上端與主軸驅(qū)動電機(jī)212連接，主軸支承組件包括機(jī)座套213以及襯套214，機(jī)座套213固定于機(jī)柜1上，襯套214以可沿軸向滑動的方式定位裝配于機(jī)座套213內(nèi)，所述主軸211穿過襯套214，襯套214和主軸213之間支承有第一角接觸軸承215和第二角接觸軸承216，第一角接觸軸承215的內(nèi)圈和第二角接觸軸承216的內(nèi)圈固定套裝于主軸211上，主軸211上設(shè)置軸肩供第一角接觸軸承215、第二角接觸軸承216的定位安裝，第一角接觸軸承215的外圈和第二角接觸軸承216的外圈緊配于襯套214的管腔內(nèi)，第一角接觸軸承215和第二角接觸軸承216設(shè)于襯套214的管腔軸向兩端位置，襯套214兩端口處分別設(shè)有與第一角接觸軸承215的外圈軸向抵觸限位配合的擋圈217（擋圈與襯套為一體成型，當(dāng)然也可以為分體加工后裝配）以及與第二角接觸軸承216的外圈軸向抵觸限位配合的預(yù)緊環(huán)218，所述機(jī)座套213的管腔上端部內(nèi)設(shè)有圓錐軸承219，圓錐軸承219外圈固定于機(jī)座套213上，圓錐軸承219的內(nèi)圈固定于主軸211上。襯套、第一角接觸軸、第二角接觸軸承和圓錐軸承實(shí)現(xiàn)主軸的支承，在試驗(yàn)時(shí)，連接頭軸向載荷伸入后，襯套在軸向載荷力下實(shí)現(xiàn)軸向移動，并經(jīng)圓錐軸承實(shí)現(xiàn)軸向載荷平衡，達(dá)到在試驗(yàn)過程中主軸工作穩(wěn)定可靠；而且上述主軸裝置結(jié)構(gòu)緊湊，便于裝配和拆卸維護(hù)。所述預(yù)緊環(huán)218為外圓周具有外螺紋的螺紋環(huán)，在襯套214內(nèi)設(shè)有與螺紋環(huán)218對應(yīng)配合的內(nèi)螺紋。方便裝配以及調(diào)節(jié)第一角接觸軸承、第二角接觸軸承的預(yù)緊力。

所述襯套214下端與機(jī)座套213的下端蓋2131抵觸配合，襯套214另一端與機(jī)座套213的上端蓋2132之間具有軸向活動間隔210。機(jī)座套的下端蓋抵觸襯套，經(jīng)第一角接觸軸承、第二角接觸軸承和主軸將力傳遞至圓錐軸承上，實(shí)現(xiàn)對圓錐軸承的軸向預(yù)緊，提高主軸的運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定性。

進(jìn)一步的，所述機(jī)座套213的上端蓋2132內(nèi)設(shè)有軸承壓裝孔座21321，圓錐軸承219壓裝于軸承壓裝孔座21321內(nèi)，軸承壓裝孔座21321內(nèi)端為供圓錐軸承219壓入的壓裝口，軸承壓裝孔座21321外端具有與圓錐軸承219外圈軸向限位凸緣。圓錐軸承的裝配結(jié)構(gòu)緊湊以及方便。

本具體實(shí)施例中，所述的軸向加載機(jī)構(gòu)22包括加載電機(jī)221、減速機(jī)222以及絲杠螺母機(jī)構(gòu)，加載電機(jī)221的輸出端連接減速機(jī)222，絲杠螺母機(jī)構(gòu)包括定位座套223以及絲桿224，減速機(jī)222固定安裝于定位座套223上，絲杠224定位旋轉(zhuǎn)配合于定位座套223內(nèi)，絲桿224一端與減速機(jī)222的輸出軸連接，絲桿224上螺紋配合有加載螺母225，加載螺母225直線定位滑動配合于定位座223套內(nèi)，加載螺母225與定位座套223的直線定位滑動可采用平鍵和直線導(dǎo)槽配合，加載螺母225的輸出端與推桿2314傳動連接。軸向加載機(jī)構(gòu)采用絲桿螺母副實(shí)現(xiàn)，具有結(jié)構(gòu)簡單緊湊，加載可控，加載精度高以及加載穩(wěn)定可靠的優(yōu)點(diǎn)。

為提高加載效果，所述加載螺母225的輸出端連接有彈簧緩沖加載缸226，彈簧緩沖加載缸226包括有緩沖缸筒2261以及緩沖軸2262，緩沖缸筒2261一端設(shè)有緩沖缸端蓋22611，緩沖缸筒另一端設(shè)有緩沖缸底板22612，緩沖缸底板22612上設(shè)有貫通軸孔，所述緩沖軸2262以可軸向滑動的方式插裝于緩沖缸筒2261內(nèi)，緩沖軸2262一端伸出貫通軸孔并與貫通軸孔定位配合，緩沖軸2262上設(shè)有位于緩沖缸筒2261內(nèi)的環(huán)形凸緣22621，環(huán)形凸緣22621與緩沖缸底板22612限位配合，所述環(huán)形凸緣22621與緩沖缸端蓋22611之間設(shè)有緩沖碟簧組2263，所述緩沖碟簧組2263由若干碟簧堆疊構(gòu)成，所述緩沖軸2262與加載螺母225連接，所述緩沖缸筒2261的緩沖缸端蓋22611與推桿222314連接。