轴承滚动体抗疲劳试验装置的制作方法

1.本发明涉及试验装置技术领域，尤其涉及轴承滚动体抗疲劳试验装置。


背景技术：

2.轴承是当代机械设备中一种重要零部件。它的主要功能是支撑机械旋转体，降低其运动过程中的摩擦系数，并保证其回转精度。滚动体是滚动轴承中的核心元件，由于它的存在，相对运动表面间才有滚动摩擦。滚动轴承的滚动体主要有钢球和滚子两类。
3.滚动体(钢球)在轴承内通常借助保持架均匀地排列在两个套圈之间，起滚动和传递力的作用；滚动体是承受负荷的零件，其形状，大小和数量决定了轴承承受载荷的能力和高速运转的性能。
4.滚动轴承在使用过程中由于很多原因造成其性能指标达不到使用要求时就产生了失效或损坏；常见的失效形式有疲劳剥落、磨损、塑性变形、腐蚀、烧伤、电腐蚀、保持架损坏等。疲劳是轴承的主要失效形式，对于滚动轴承来说主要是指接触疲劳。
5.滚动体在生产过程中主要是通过硬度检测来控制质量，但是单一硬度不能完全反应滚动体的使用性能；而与滚动体相关的设备主要是检测设备、强化设备等，没有专门的试验设备来快速评估其抗疲劳性能。


技术实现要素：

6.为了解决上述技术问题，本发明提供的轴承滚动体抗疲劳试验装置，其能够针对滚动体进行快速试验，从而对评估滚动体的性能提供数据支持。
7.本发明提供的轴承滚动体抗疲劳试验装置，包括：固定机构和超声振动机构；
8.所述固定机构将滚动体抵顶在超声振动机构的振动头上；
9.所述超声振动机构振动时，所述振动头与滚动体相互磨损消耗；
10.所述超声振动机构与固定机构可拆卸式固定设置。
11.进一步地，所述超声振动机构，为多个超声发生器，包括：第一超声发生器和第二超声发生器；
12.所述第一超声发生器和第二超声发生器的振动频率不同；
13.所述滚动体抵顶在第一超声发生器的第一振动头和第二超声发生器的第二振动头之间。
14.优选地，所述滚动体与超声振动机构的接触点中，至少有一个接触点位于对应超声发生器的偏心位置。
15.更进一步地，所述固定机构，包括：手轮丝杠；
16.所述手轮丝杠的顶端抵顶滚动体，使滚动体相对固定在第一振动头、第二振动头和手轮丝杠的顶端之间；
17.当第一超声发生器和/或第二超声发生器振动时，所述手轮丝杠的顶端滚动体相互磨损消耗。
18.再进一步地，所述第一振动头的端面内嵌入有第一摩擦副；
19.当第一超声发生器振动时，所述滚动体第一摩擦副相抵顶且相互磨损消耗。
20.还进一步地，所述第二振动头的端面内嵌入有第二摩擦副；
21.当第二超声发生器振动时，所述滚动体与第二摩擦副相抵顶且相互磨损消耗。
22.又进一步地，所述手轮丝杠的顶端端面内嵌入有第三摩擦副；
23.当第一超声发生器和/或第二超声发生器振动时，所述滚动体还与第三摩擦副相抵顶且相互磨损消耗。
24.再进一步地，所述第一摩擦副和第二摩擦副中，至少有一个为偏心设置。
25.优选地，所述第一摩擦副可拆卸式固定在第一振动头内；
26.所述第二摩擦副可拆卸式固定在第二振动头内；
27.所述第三摩擦副可拆卸式固定在手轮丝杠的顶端内。
28.在上述技术方案中，所述固定机构，还包括：底座；
29.所述第一超声发生器、第二超声发生器和手轮丝杠可拆卸式安装在底座上。
30.所述第一超声发生器连接有第一控制箱；
31.所述第一控制箱控制第一超声发生器的启动和停止；
32.所述第二超声发生器连接有第二控制箱；
33.所述第二控制箱控制第二超声发生器的启动和停止。
34.在本发明中，将振动头与滚动体相互磨损，以致于滚动体的质量产生消耗，从而生成磨损数据，为快速评价滚动体的使用性能提供数据支持，特别针对经过电磁处理的滚动体性能变化的数据支持。
附图说明
35.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
36.图1为本发明实施例的俯视结构示意图；
37.图2为本发明实施例中摩擦副的位置结构示意图；
38.图3为本发明实施例的主视结构示意图(省略了第一控制箱和第二控制箱，且同比放大)；
39.图4为图3的左视图。
具体实施方式
40.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0041]“电磁场耦合强韧化”技术是通过对被处理对象施加特定电磁耦合场来改善金属材料性能的技术。其主要特征是被处理对象在吸收特定能量的前提下，材料内部的晶格位
错及位错缠绕区发生位移和分化，使材料的内应力、组构和微观结构发生一定的变化；有效地钝化和愈合部分微观裂纹，从而大大改善了材料的宏观力学性能，如疲劳强度、硬度、延伸率等。
[0042]
由此，可得结论：经过电磁处理的滚动体在抗疲劳性能上会优于未经过电磁处理的滚动体。本实施例所述的轴承滚动体抗疲劳试验装置，可针对经过电磁处理的滚动体和未经过电磁处理的滚动体进行磨损，然后对比经过电磁处理的滚动体和未经过电磁处理的滚动体的磨损数据。通说上述磨损数据，来为证实上述结论提供数据支持，从而快速评价滚动体的使用性能。
[0043]
实施例一
[0044]
如图1所示，本发明实施例所述的轴承滚动体抗疲劳试验装置，包括：固定机构和超声振动机构；
[0045]
所述固定机构将滚动体抵顶在超声振动机构的振动头上；
[0046]
所述超声振动机构振动时，所述振动头与滚动体相互磨损消耗；
[0047]
所述超声振动机构与固定机构可拆卸式固定设置。
[0048]
所述超声振动机构，为多个超声发生器，包括：第一超声发生器和第二超声发生器；
[0049]
所述第一超声发生器和第二超声发生器的振动频率不同；
[0050]
所述滚动体抵顶在第一超声发生器的第一振动头5和第二超声发生器的第二振动头6之间。
[0051]
所述滚动体与超声振动机构的接触点中，至少有一个接触点位于对应超声发生器的偏心位置。
[0052]
所述固定机构，包括：手轮丝杠13；
[0053]
所述手轮丝杠13的顶端抵顶滚动体，使滚动体相对固定在第一振动头5、第二振动头6和手轮丝杠13的顶端之间；
[0054]
当第一超声发生器和/或第二超声发生器振动时，所述手轮丝杠13的顶端滚动体相互磨损消耗。
[0055]
所述固定机构，还包括：底座14；
[0056]
所述第一超声发生器、第二超声发生器和手轮丝杠13可拆卸式安装在底座14上。
[0057]
如图1和4所示，在本实施例中，第一超声发生器，包括：第一振动杆1和第一振动头5；所述第一振动头5安装在第一振动杆1的一端。
[0058]
所述第二超声发生器，包括：第二振动头6和第二振动杆9；所述第二振动头6安装在第二振动杆9的一端。
[0059]
钢球15与第一振动头5的接触点位于第一振动头5端面的偏心位置，钢球15与第二振动头6的接触点位于第二振动头6端面的中心位置，钢球15与手轮丝杠13顶端端面的接触点位于手轮丝杠13顶端端面的中心位置。
[0060]
在本实施例中，将钢球15接触点中至少一个接触点进行偏心设置的目的是让振动头振动时，钢球15可以滚动。上述设置使得在试验的过程中更好地模仿钢球15在轴承中的实际运动状态，并且可以产生多样的磨损消耗。
[0061]
所述第一振动杆1通过第一支撑固定法兰2、第一支撑过孔法兰3和第三螺钉25，可
拆卸式固定安装在第一接口4上。所述第一接口4固定设置在底座14上面。
[0062]
所述第二振动杆9通过第二支撑过孔法兰7、第二支撑固定法兰8和第二螺钉24，可拆卸式固定安装在第二接口10上。所述第二接口10固定设置在底座14上面。
[0063]
如图3所示，所述手轮丝杠13通过第一螺母11、第二螺母12和第一螺钉23安装在螺母支架26上。所述螺母支架26固定设置在底座14上面。
[0064]
在本实施例中，第一振动头5可以为振动方头，振动频率为18khz。第二振动头6为振动圆头，振动频率为20khz。第一振动头5和第二振动头6的形状不同、振动频率不同，可以使滚动体产生多样的磨损消耗。
[0065]
如图1所示，所述第一超声发生器连接有第一控制箱16；
[0066]
所述第一控制箱16控制第一超声发生器的启动和停止。
[0067]
所述第二超声发生器连接有第二控制箱18；
[0068]
所述第二控制箱18控制第二超声发生器的启动和停止。
[0069]
在本实施例中，第一控制箱16通过第一导线17与第一振动杆1另一端相连。第二控制箱18通过第二导线19与第二振动杆9另一端相连。
[0070]
第一控制箱16和第二控制箱18分别控制第一振动头5和第二振动头6振动；所述第一振动头5和第二振动头6可以为同步振动也可以为不同步振动，使滚动体产生多样的磨损消耗。
[0071]
在本实施例中，如图1所示，滚动体可以为钢球15。本实施例所述的试验装置为经过电磁处理和未经过电磁处理的钢球15提供磨损数据。
[0072]
在本实施例中，滚动体的磨损数据可以包括钢球15磨损前和磨损后的质量。
[0073]
如图1所示，所述手轮丝杠13将钢球15抵顶在第一振动头5和第二振动头6之间，以至于钢球15接触第一振动头5的端面、第二振动头6的端面和手轮丝杠13的端面。
[0074]
本实施例的试验流程为：
[0075]
准备两组材料、尺寸和质量相同的实验对象，包括：两个第一振动头5、两个第二振动头6和两个手轮丝杠13和两个钢球15；
[0076]
获取第一组实验对象的初始质量；所述第一组实验对象包括：一个第一振动头5、一个第二振动头6、一个手轮丝杠13和一个钢球15；
[0077]
针对第一组实验对象，当第一振动头5和/或第二振动头6振动时，钢球15与第一振动头5、第二振动头6、手轮丝杠13的端面相互磨损，达到第一振动头5和/或第二振动头6对应的预设振动时长后，再获取第一振动头5、第二振动头6、手轮丝杠13和钢球15的质量。
[0078]
获取第二组实验对象的初始质量；所述第二组实验对象包括：另一个第一振动头5、另一个第二振动头6、另一个手轮丝杠13和另一个钢球15；
[0079]
将另一个钢球15进行电磁处理；
[0080]
针对第二组实验对象，当第一振动头5和/或第二振动头6振动时，经过电磁处理的钢球15与第一振动头5、第二振动头6、手轮丝杠13的端面相互磨损，达到第一振动头5和/或第二振动头6对应的预设振动时长后，再获取第一振动头5、第二振动头6、手轮丝杠13和经过电磁处理的钢球15的质量。
[0081]
上述两组质量数据可为本实施例的磨损数据。
[0082]
在其余实施例中，若只靠多个超声发生器就可以抵顶住滚动体，也可以不使用手
轮丝杠13，只使用多个超声发生器即可。试验流程与本实施例相似，在此不再赘述。
[0083]
实施例二
[0084]
如图2所示，本发明实施例所述的轴承滚动体抗疲劳试验装置，其中：
[0085]
所述第一振动头5的端面内嵌入有第一摩擦副20；
[0086]
当第一超声发生器振动时，所述滚动体第一摩擦副20相抵顶且相互磨损消耗。
[0087]
所述第二振动头6的端面内嵌入有第二摩擦副21；
[0088]
当第二超声发生器振动时，所述滚动体与第二摩擦副21相抵顶且相互磨损消耗。
[0089]
所述手轮丝杠13的顶端端面内嵌入有第三摩擦副22；
[0090]
当第一超声发生器和/或第二超声发生器振动时，所述滚动体还与第三摩擦副22相抵顶且相互磨损消耗。
[0091]
如图2所示，所述第一摩擦副20和第二摩擦副21中，至少有一个为偏心设置。
[0092]
第一摩擦副20设置在第一振动头5端面的偏心位置，和/或，第二摩擦副21设置在第二振动头6端面的偏心位置。所述偏心位置可距离中心位置8mm。
[0093]
将摩擦副设置在偏心位置的目的是：在振动头振动时，使钢球15滚动起来，可以模仿钢球15在轴承中的实际运动状态，并且可以产生多样的磨损消耗。所述第一摩擦副20可拆卸式固定在第一振动头5内；
[0094]
所述第二摩擦副21可拆卸式固定在第二振动头6内；
[0095]
所述第三摩擦副22可拆卸式固定在手轮丝杠13的顶端内。
[0096]
在本实施例中，钢球15只与第一摩擦副20、第二摩擦副21和第三摩擦副22接触。
[0097]
其余结构与实施例一相同，在此不再赘述。
[0098]
在实施例一中，由于每次实验前后都需要测量第一振动头5、第二振动头6和手轮丝杠13的质量，拆卸环节较为繁琐。为简化拆卸和测量环节，在本实施例中，在第一振动头5、第二振动头6和手轮丝杠13的端面内分别设置有第一摩擦副20、第二摩擦副21和第三摩擦副22。
[0099]
本实施例的试验流程为：
[0100]
准备两组材料、尺寸和质量相同的实验对象，包括：两个第一摩擦副20、两个第二摩擦副21、两个第三摩擦副22和两个钢球15；
[0101]
获取第一组实验对象的初始质量；所述第一组实验对象包括：一个第一摩擦副20、一个第二摩擦副21、一个第三摩擦副22和一个钢球15；
[0102]
针对第一组实验对象，当第一振动头5和/或第二振动头6振动时，钢球15与第一摩擦副20、第二摩擦副21、第三摩擦副22的端面相互磨损，达到第一振动头5和/或第二振动头6对应的预设振动时长后，再获取第一摩擦副20、第二摩擦副21、第三摩擦副22和钢球15的质量。
[0103]
获取第二组实验对象的初始质量；所述第二组实验对象包括：另一个第一摩擦副20、另一个第二摩擦副21、另一个第三摩擦副22和另一个钢球15；
[0104]
将另一个钢球15进行电磁处理；
[0105]
针对第二组实验对象，当第一振动头5和/或第二振动头6振动时，经过电磁处理的钢球15与第一摩擦副20、第二摩擦副21、第三摩擦副22的端面相互磨损，达到第一振动头5和/或第二振动头6对应的预设振动时长后，再获取第一摩擦副20、第二摩擦副21、第三摩擦
副22和经过电磁处理的钢球15的质量。
[0106]
上述两组质量数据可为本实施例的磨损数据。
[0107]
本发明的实施例为滚动体提供了电磁处理前和电磁处理后的磨损数据，为之后快速评价滚动体的使用性能的过程中提供数据支持。
[0108]
应该明白，公开的过程中的步骤的特定顺序或层次是示例性方法的实例。基于设计偏好，应该理解，过程中的步骤的特定顺序或层次可以在不脱离本公开的保护范围的情况下得到重新安排。所附的方法权利要求以示例性的顺序给出了各种步骤的要素，并且不是要限于所述的特定顺序或层次。
[0109]
在上述的详细描述中，各种特征一起组合在单个的实施方案中，以简化本公开。不应该将这种公开方法解释为反映了这样的意图，即，所要求保护的主题的实施方案需要比清楚地在每个权利要求中所陈述的特征更多的特征。相反，如所附的权利要求书所反映的那样，本发明处于比所公开的单个实施方案的全部特征少的状态。因此，所附的权利要求书特此清楚地被并入详细描述中，其中每项权利要求独自作为本发明单独的优选实施方案。
[0110]
为使本领域内的任何技术人员能够实现或者使用本发明，上面对所公开实施例进行了描述。对于本领域技术人员来说；这些实施例的各种修改方式都是显而易见的，并且本文定义的一般原理也可以在不脱离本公开的精神和保护范围的基础上适用于其它实施例。因此，本公开并不限于本文给出的实施例，而是与本技术公开的原理和新颖性特征的最广范围相一致。
[0111]
上文的描述包括一个或多个实施例的举例。当然，为了描述上述实施例而描述部件或方法的所有可能的结合是不可能的，但是本领域普通技术人员应该认识到，各个实施例可以做进一步的组合和排列。因此，本文中描述的实施例旨在涵盖落入所附权利要求书的保护范围内的所有这样的改变、修改和变型。此外，就说明书或权利要求书中使用的术语“包含”，该词的涵盖方式类似于术语“包括”，就如同“包括，”在权利要求中用作衔接词所解释的那样。此外，使用在权利要求书的说明书中的任何一个术语“或者”是要表示“非排它性的或者”。
[0112]
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。