评估轴承滚动体性能的试验方法与流程

1.本发明涉及试验方法技术领域，尤其涉及评估轴承滚动体性能的试验方法。


背景技术：

2.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。
3.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。
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，本发明提供的评估轴承滚动体性能的试验方法，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.本发明提供的评估轴承滚动体性能的试验方法，包括：
8.获取相同的第一滚动体和第二滚动体、相同的第一摩擦组和第二摩擦组；
9.将第一滚动体与第一摩擦组相互摩擦，达到预定时长后，停止摩擦并记录此时第一滚动体与第一摩擦组的质量；
10.将第二滚动体进行电磁处理；
11.在与第一滚动体与第一摩擦组相同的摩擦条件下，将电磁处理后的第二滚动体与第二摩擦组相互摩擦，达到预定时长后，停止摩擦并记录此时第二滚动体与第二摩擦组的质量；
12.分别将摩擦后的第一滚动体与第二滚动体、第一摩擦组与第二摩擦组的质量进行比较。
13.进一步地，所述获取相同的第一滚动体和第二滚动体、相同的第一摩擦组和第二摩擦组，具体包括：
14.获取材料、尺寸和质量都相同的第一滚动体和第二滚动体；
15.获取材料、尺寸和质量都相同的第一摩擦组和第二摩擦组。
16.更进一步地，所述第一摩擦组和第二摩擦组中包括多个振动头；
17.所述第一摩擦组和第二摩擦组中对应的振动头材料、尺寸和质量相同。
18.更进一步地，所述第一摩擦组和第二摩擦组中包括多个摩擦副；
19.所述第一摩擦组和第二摩擦组中对应的摩擦副材料、尺寸和质量相同。
20.再进一步地，所述每个摩擦副都设置在对应振动头的端面；
21.至少一个摩擦副位于对应振动头端面的偏心位置。
22.再上述技术方案中，所述将第一滚动体与第一摩擦组相互摩擦，具体包括：
23.第一摩擦组的各振动头将第一滚动体夹持固定在各振动头的端面之间；所述第一滚动体与各振动头的接触点中，至少有一个接触点位于对应振动头端面的偏心位置；第一摩擦组中各振动头都对应连接有超声发生器；
24.开启各超声发生器，使对应第一摩擦组的振动头振动；
25.第一滚动体与第一摩擦组中各振动头的端面相互摩擦损耗。
26.进一步地，所述将第一滚动体与第一摩擦组相互摩擦，具体包括：
27.将第一摩擦组中各摩擦副安装至不同振动头端面；第一摩擦组中各振动头都对应连接有超声发生器；
28.第一摩擦组中各振动头将第一滚动体夹持固定在各摩擦副的端面之间；
29.开启各超声发生器，使对应第一摩擦组的振动头振动；
30.第一滚动体与第一摩擦组中各摩擦副的端面相互摩擦损耗。
31.更进一步地，所述在与第一滚动体与第一摩擦组相同的摩擦条件下，将电磁处理后的第二滚动体与第二摩擦组相互摩擦，具体包括：
32.第二摩擦组的各振动头将电磁处理后的第二滚动体夹持固定在各振动头的端面之间；所述第二滚动体的位置与第一滚动体相同；所属第二摩擦组的各振动头的位置与第一摩擦组中对应振动头的位置相同；第二摩擦组的各振动头都对应连接有超声发生器；
33.开启各超声发生器，使对应第二摩擦组的振动头振动；每个振动头的振动频率与在第一摩擦组中对应振动头的振动频率相同；
34.电磁处理后的第二滚动体与第二摩擦组中各振动头的端面相互摩擦损耗。
35.再进一步地，所述在与第一滚动体与第一摩擦组相同的摩擦条件下，将电磁处理后的第二滚动体与第二摩擦组相互摩擦，具体包括：
36.将第二摩擦组中各摩擦副安装至不同振动头端面；第二摩擦组的各振动头都对应连接有超声发生器；
37.第二摩擦组的各振动头将电磁处理后的第二滚动体夹持固定在各摩擦副的端面之间；所述第二滚动体的位置与第一滚动体相同；所属第二摩擦组的各振动头、各摩擦副的位置与第一摩擦组中对应的振动头、摩擦副的位置相同；
38.开启各超声发生器，使对应第二摩擦组的振动头振动；每个振动头的振动频率与在第一摩擦组中对应振动头的振动频率相同；
39.电磁处理后的第二滚动体与第二摩擦组中各摩擦副的端面相互摩擦损耗。
40.优选地，各振动头的振动频率不同。
41.在本发明中，将摩擦组与经过电磁处理和未经过电磁处理的滚动体相互磨损，以致于滚动体的质量产生消耗，从而生成对应的磨损数据进行对比，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
42.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。
43.图1为本发明实施例的方法流程图；
44.图2为本发明实施例一中装置的俯视结构示意图；
45.图3为本发明实施例二中摩擦副的位置结构示意图；
46.图4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)；
47.图5为图4的左视图。
具体实施方式
48.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。
[0049]“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。
[0050]
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。本实施例所述的评估轴承滚动体性能的试验方法，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。
[0051]
实施例一
[0052]
如图1所示，本发明实施例所述的评估轴承滚动体性能的试验方法，包括：
[0053]
101、获取相同的第一滚动体和第二滚动体、相同的第一摩擦组和第二摩擦组；具体地：
[0054]
1011、获取材料、尺寸和质量都相同的第一滚动体和第二滚动体；
[0055]
1012、获取材料、尺寸和质量都相同的第一摩擦组和第二摩擦组。
[0056]
如图2所示，在本实施例的轴承滚动体试验装置中，第一滚动体和第二滚动体都为钢球15。由于是对比实验，所以两个钢球15在形状、材料、质量等方面完全相同，理想化的状态是希望找到两个完全相同的钢球15。
[0057]
但是在现实中，很难存在完全相同的两个钢球15。由此，在实际试验的过程中，是取多个尺寸和质量基本一致、材料相同的钢球，将其分为数量相同的两组。使两组钢球质量的平均值相同即可。
[0058]
在本实施例中，以两个钢球15为例。当然，多个钢球的试验情况也在本发明保护范围之内。
[0059]
所述第一摩擦组和第二摩擦组中包括多个振动头；
[0060]
所述第一摩擦组和第二摩擦组中对应的振动头材料、尺寸和质量相同。
[0061]
如图2所示，在本实施例中，每个摩擦组包括：第一振动头5、第二振动头6和手轮丝杠13。
[0062]
如图1所示，102、将第一滚动体与第一摩擦组相互摩擦，达到预定时长后，停止摩擦并记录此时第一滚动体与第一摩擦组的质量；具体地：
[0063]
1021、第一摩擦组的各振动头将第一滚动体夹持固定在各振动头的端面之间；所述第一滚动体与各振动头的接触点中，至少有一个接触点位于对应振动头端面的偏心位置；第一摩擦组中各振动头都对应连接有超声发生器；
[0064]
如图2所示，所述手轮丝杠13的顶端抵顶钢球15，使第一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。
[0065]
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。
[0066]
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。
[0067]
在本实施例中，第一滚动体(钢球15)为未经过电磁处理的钢球。第一振动头5的超声发生器包括：第一振动杆1和第一控制箱16。第二振动头6的超声发生器包括：第二振动杆9和第二控制箱18。
[0068]
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。
[0069]
在本实施例中，手轮丝杠13为固定装置，没有连接超声发生装置，属于被动摩擦。在其余实施例中，手轮丝杠13的位置上也可以设置有与第一振动头5和第二振动头6功能相同的振动头。
[0070]
1022、开启各超声发生器，使对应第一摩擦组的振动头振动；
[0071]
1023、第一滚动体与第一摩擦组中各振动头的端面相互摩擦损耗。
[0072]
在本实施例中，所述第一控制箱16控制第一振动头5的启动和停止；第二控制箱18控制第二振动头6的启动和停止。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。
[0073]
此时，第一滚动体、第一振动头5、第二振动头6和手轮丝杠13都会产生损耗，摩擦后的质量相对比摩擦前发生了变化。
[0074]
如图1所示，103、将第二滚动体进行电磁处理；
[0075]
在本实施例中，电磁处理过程为：
[0076]
step1、将第二滚动体(另一个钢球15)放入处理盒内；
[0077]
step2、将处理盒放入电磁处理设备；
[0078]
step3、启动电磁处理设备，对处理盒内的钢球15进行电磁处理；
[0079]
step4、达到预设时长后，关闭电磁处理设备，取出电磁处理后的钢球15。
[0080]
如图1所示，104、在与第一滚动体与第一摩擦组相同的摩擦条件下，将电磁处理后的第二滚动体与第二摩擦组相互摩擦，达到预定时长后，停止摩擦并记录此时第二滚动体与第二摩擦组的质量；具体地：
[0081]
1041、第二摩擦组的各振动头将电磁处理后的第二滚动体夹持固定在各振动头的端面之间；所述第二滚动体的位置与第一滚动体相同；所属第二摩擦组的各振动头的位置与第一摩擦组中对应振动头的位置相同；第二摩擦组的各振动头都对应连接有超声发生器；
[0082]
1042、开启各超声发生器，使对应第二摩擦组的振动头振动；每个振动头的振动频率与在第一摩擦组中对应振动头的振动频率相同；
[0083]
1043、电磁处理后的第二滚动体与第二摩擦组中各振动头的端面相互摩擦损耗。
[0084]
在本实施例中，第二摩擦组中第一振动头5和第二振动头6与第一摩擦组的第一振动头5和第二振动头6相同(材料、尺寸和质量都相同)。所属不同摩擦组的手轮丝杠13也相同(材料、尺寸和质量都相同)。当然，同两个钢球15一样，现实试验中，很难存在完全相同的振动头，也很难存在完全相同的手轮丝杠，所以也可以采用同钢球15一样取平均值的方法对第一摩擦组和第二摩擦组进行处理。但在本实施例中，以两个摩擦组为例。
[0085]
如图2、4和5所示，所述第一振动头5安装在第一振动杆1的一端。所述第二振动头6安装在第二振动杆9的一端。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。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。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。
[0086]
由此，第一振动头5、第二振动头6和手轮丝杠13都是可拆卸式固定的。当第一摩擦组与第一滚动体摩擦结束后，拆除第一摩擦组和第一滚动体，更换上第二摩擦组和第二滚动体。
[0087]
将经过电磁处理的钢球15、第二摩擦组中第一振动头5和第二振动头6，以及手轮丝杠13的位置安装至与第二摩擦组和第二滚动体摩擦时的位置完全相同。开启第一控制箱16和第二控制箱18，使第二摩擦组中第一振动头5与第一摩擦组中第一振动头5的振动频率相同；第二摩擦组中第二振动头6与第一摩擦组中第二振动头6的振动频率相同。同样地，第二摩擦组中第一振动头5和第二振动头6的振动频率不同。当经过电磁处理的钢球15与第二摩擦组相互摩擦的时间与未经过电磁处理的钢球15与第一摩擦组相同后，关闭第一控制箱16和第二控制箱18。
[0088]
如图1所示，105、分别将摩擦后的第一滚动体与第二滚动体、第一摩擦组与第二摩擦组的质量进行比较。
[0089]
在本实施例中，将相同摩擦条件下，经过相互摩擦后的第一滚动体和第一摩擦组的总质量，与经过电磁处理的第二滚动体和第二摩擦组的总质量进行对比。
[0090]
实施例二
[0091]
如图1所示，本发明实施例所述的评估轴承滚动体性能的试验方法，包括：
[0092]
101、获取相同的第一滚动体和第二滚动体、相同的第一摩擦组和第二摩擦组；具体地：
[0093]
1011、获取材料、尺寸和质量都相同的第一滚动体和第二滚动体；
[0094]
1012、获取材料、尺寸和质量都相同的第一摩擦组和第二摩擦组。
[0095]
所述第一摩擦组和第二摩擦组中包括多个摩擦副；
[0096]
所述第一摩擦组和第二摩擦组中对应的摩擦副材料、尺寸和质量相同。
[0097]
所述每个摩擦副都设置在对应振动头的端面；至少一个摩擦副位于对应振动头端面的偏心位置。
[0098]
102、将第一滚动体与第一摩擦组相互摩擦，达到预定时长后，停止摩擦并记录此时第一滚动体与第一摩擦组的质量；具体地：
[0099]
1021、将第一摩擦组中各摩擦副安装至不同振动头端面；第一摩擦组中各振动头都对应连接有超声发生器；
[0100]
1022、第一摩擦组中各振动头将第一滚动体夹持固定在各摩擦副的端面之间；
[0101]
1023、开启各超声发生器，使对应第一摩擦组的振动头振动；
[0102]
1024、第一滚动体与第一摩擦组中各摩擦副的端面相互摩擦损耗。
[0103]
103、将第二滚动体进行电磁处理；
[0104]
104、在与第一滚动体与第一摩擦组相同的摩擦条件下，将电磁处理后的第二滚动体与第二摩擦组相互摩擦，达到预定时长后，停止摩擦并记录此时第二滚动体与第二摩擦组的质量；具体地：
[0105]
1041、将第二摩擦组中各摩擦副安装至不同振动头端面；第二摩擦组的各振动头都对应连接有超声发生器；
[0106]
1042、第二摩擦组的各振动头将电磁处理后的第二滚动体夹持固定在各摩擦副的端面之间；所述第二滚动体的位置与第一滚动体相同；所属第二摩擦组的各振动头、各摩擦副的位置与第一摩擦组中对应的振动头、摩擦副的位置相同；
[0107]
1043、开启各超声发生器，使对应第二摩擦组的振动头振动；每个振动头的振动频率与在第一摩擦组中对应振动头的振动频率相同；
[0108]
1044、电磁处理后的第二滚动体与第二摩擦组中各摩擦副的端面相互摩擦损耗。
[0109]
105、分别将摩擦后的第一滚动体与第二滚动体、第一摩擦组与第二摩擦组的质量进行比较。
[0110]
如图3所示，在本实施例的轴承滚动体试验装置中：
[0111]
所述第一振动头5的端面内嵌入有第一摩擦副20；
[0112]
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。
[0113]
所述第二振动头6的端面内嵌入有第二摩擦副21；
[0114]
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。
[0115]
所述手轮丝杠13的顶端端面内嵌入有第三摩擦副22；
[0116]
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。
[0117]
如图3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。
[0118]
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。
[0119]
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。
[0120]
所述第一摩擦副20可拆卸式固定在第一振动头5内；
[0121]
所述第二摩擦副21可拆卸式固定在第二振动头6内；
[0122]
所述第三摩擦副22可拆卸式固定在手轮丝杠13的顶端内。
[0123]
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。
[0124]
其余结构与实施例一中的装置结构相同，在此不再赘述。
[0125]
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。为简化拆卸和试验环节，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。
[0126]
本实施例的试验方法与实施例一的区别在于：
[0127]
在本实施例中，第一滚动体与第一摩擦副20、第二摩擦副21和第三摩擦副22相互磨损消耗。在相互摩擦之后，更换第一滚动体为经过电磁处理的第二滚动体，更换第一摩擦组的三个摩擦副为第二摩擦组的三个摩擦副。其余试验步骤均相同。
[0128]
试验结果如表1所示：
[0129]
在本实施例中以不同尺寸和材料的钢球15做了3组对比试验。每组对比试验中钢球和摩擦副的数量为多个，质量取平均值。
[0130]
在本实施例中，摩擦副都是尺寸φ10*9.5mm的白钢刀块，即，第一摩擦副20、第二摩擦副21和第三摩擦副22的尺寸和材料都相同。
[0131]
摩擦时长为1小时时：
[0132]
如表2所示，三组经过电磁处理的钢球通过摩擦试验后相对于在相同摩擦条件下，三组未经过电磁处理的磨损量变化率为：-49.5％、-46％、-49.8％。
[0133]
经过不同材质不同尺寸的钢球两组摩擦试验可知，经过电磁处理的钢球通过摩擦试验后与对应摩擦副的总质量要高于未经过电磁处理的钢球通过摩擦试验后与对应摩擦副的总质量。即，经过电磁处理的钢球的磨损量要小于未经过电磁处理的钢球。
[0134]
表1
[0135][0136][0137]
表2
[0138][0139]
由此可知，经过电磁处理的滚动体在使用硬度性能上会优于未经过电磁处理的滚动体。
[0140]
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。
[0141]
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。
[0142]
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。
[0143]
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。
[0144]
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”。
[0145]
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。