本發(fā)明涉及軸承保持架性能試驗(yàn)，具體涉及一種滾動(dòng)軸承保持架引導(dǎo)面沖擊滑動(dòng)摩擦磨損試驗(yàn)裝置。

背景技術(shù)：

1、高速滾動(dòng)軸承尺寸大，轉(zhuǎn)速高，保持架和引導(dǎo)面之間處于高頻高速?zèng)_擊滑動(dòng)摩擦狀態(tài)，保持架結(jié)構(gòu)和接觸表面狀態(tài)直接影響到保持架引導(dǎo)面的摩擦磨損性能，進(jìn)而影響到軸承的整體性能。保持架和套圈引導(dǎo)面之間的沖擊滑動(dòng)磨損時(shí)，接觸表面的物質(zhì)不斷損失，產(chǎn)生殘余變形或其他損傷的過程，并可導(dǎo)致零部件精度、壽命降低，振動(dòng)、噪聲加劇，大幅度降低了主軸系統(tǒng)的可靠度。

2、保持架引導(dǎo)面嚴(yán)重磨損是航空發(fā)動(dòng)機(jī)主軸的典型失效形式之一。該類軸承工作條件的最大特點(diǎn)是：高速、高溫、重載、振動(dòng)環(huán)境，由于保持架不平衡、發(fā)動(dòng)機(jī)主軸振動(dòng)及噴油反推力作用等原因，保持架與軸承內(nèi)套圈引導(dǎo)面之間存在高速、高頻、高能滑動(dòng)沖擊，導(dǎo)致鋼保持架與軸承引導(dǎo)面間產(chǎn)生高速高頻的沖擊滑動(dòng)摩擦，引起軸承引導(dǎo)面的嚴(yán)重異常磨損。

3、由于沖擊磨損問題的復(fù)雜性，需進(jìn)行大量的實(shí)驗(yàn)研究。對(duì)于磨損現(xiàn)象，而且由于試驗(yàn)手段的限制，多是集中研究磨損中某個(gè)因素的影響。但對(duì)于實(shí)際的摩擦磨損過程，作用因素非常多，必須在研究過程中充分考慮各種因素耦合作用的影響。由于沖擊滑動(dòng)的耦合作用，常常使材料發(fā)生快速異常的磨損，這與以往的磨損形式有很大的不同。由于國(guó)內(nèi)外關(guān)于沖擊滑動(dòng)磨損的研究較少，并且缺乏相對(duì)應(yīng)的試驗(yàn)裝置。因此需要針對(duì)高速滾動(dòng)軸承保持架的工況建立沖擊滑動(dòng)摩擦磨損試驗(yàn)裝置，綜合考慮沖擊、滑動(dòng)對(duì)材料磨損的作用，為高速滾動(dòng)軸承保持架設(shè)計(jì)和應(yīng)用中的摩擦配副、材料選擇、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和表面處理等提供試驗(yàn)數(shù)據(jù)支撐。

4、在沖擊滑動(dòng)摩擦磨損試驗(yàn)中，對(duì)試件在沖擊面上切向摩擦力是試驗(yàn)中的關(guān)鍵測(cè)試參數(shù)。現(xiàn)有試驗(yàn)裝置機(jī)械部分的結(jié)構(gòu)方案中，由電主軸進(jìn)行動(dòng)力驅(qū)動(dòng)，沖擊滑動(dòng)接觸面的摩擦力測(cè)試采用電主軸和試驗(yàn)支撐軸系之間的高速扭矩傳感器實(shí)現(xiàn)。該試驗(yàn)系統(tǒng)可直觀的得到各參數(shù)的具體數(shù)值，尤其是主軸的摩擦系數(shù)。但該方式的測(cè)試結(jié)果中耦合了支撐軸系軸承的摩擦力矩。而且由于主軸受到持續(xù)的高頻沖擊，扭矩傳感器也同時(shí)會(huì)受到?jīng)_擊載荷的影響，在持續(xù)不斷的沖擊載荷作用下，扭矩傳感器的壽命將縮短，導(dǎo)致其成為該試驗(yàn)臺(tái)的易損件之一，而其精度高等特點(diǎn)，造成其價(jià)格昂貴，將大幅增加試驗(yàn)成本。

5、為提高沖擊滑動(dòng)接觸面的摩擦力測(cè)試精度，延長(zhǎng)測(cè)試傳感器使用壽命，降低試驗(yàn)成本，提出了本發(fā)明的試驗(yàn)測(cè)試方法。該試驗(yàn)方法取消了扭矩傳感器，通過力傳感器和杠桿原理以及低摩擦支撐計(jì)算得到兩試件沖擊滑動(dòng)接觸面的摩擦力，將試驗(yàn)臺(tái)的易損件由扭矩傳感器變?yōu)榱鞲衅?，而力傳感器的價(jià)格遠(yuǎn)低于扭矩傳感器，有效的降低了試驗(yàn)成本。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有的試驗(yàn)裝置在對(duì)保持架引導(dǎo)面進(jìn)行沖擊滑動(dòng)摩擦磨損試驗(yàn)中存在測(cè)試精度較低，測(cè)試傳感器使用壽命較短，試驗(yàn)成本較高的問題，進(jìn)而提供一種滾動(dòng)軸承保持架引導(dǎo)面沖擊滑動(dòng)摩擦磨損試驗(yàn)裝置。

2、本發(fā)明的技術(shù)方案是：

3、一種滾動(dòng)軸承保持架引導(dǎo)面沖擊滑動(dòng)摩擦磨損試驗(yàn)裝置，它包括動(dòng)力系統(tǒng)、陪試支撐系統(tǒng)、沖擊系統(tǒng)、試驗(yàn)腔和試驗(yàn)臺(tái)底座，試驗(yàn)腔、陪試支撐系統(tǒng)和動(dòng)力系統(tǒng)由前至后依次安裝在試驗(yàn)臺(tái)底座上，陪試支撐系統(tǒng)中心設(shè)有可轉(zhuǎn)動(dòng)的陪試主軸，所述陪試主軸一端與動(dòng)力系統(tǒng)輸出軸端部連接，試驗(yàn)腔內(nèi)部設(shè)有同軸布置的回轉(zhuǎn)試件，所述陪試主軸另一端水平穿過試驗(yàn)腔后腔壁并延伸至試驗(yàn)腔體內(nèi)部，回轉(zhuǎn)試件可拆卸安裝在陪試主軸端部，試驗(yàn)腔側(cè)部設(shè)有沖擊系統(tǒng)，沖擊系統(tǒng)包括振動(dòng)激勵(lì)裝置、激振連桿和加載頂桿組件，振動(dòng)激勵(lì)裝置安裝在試驗(yàn)臺(tái)底座上，振動(dòng)激勵(lì)裝置加載端通過激振連桿與加載頂桿組件一端連接，加載頂桿組件另一端穿過試驗(yàn)腔側(cè)腔壁并延伸至試驗(yàn)腔體內(nèi)部，沖擊試件位于回轉(zhuǎn)試件側(cè)部，沖擊試件可拆卸安裝在加載頂桿組件端部，沖擊試件端面與回轉(zhuǎn)試件側(cè)面接觸。

4、進(jìn)一步地，加載頂桿組件包括加載頂桿、頂桿座和高剛度低摩擦沖擊銷，頂桿座長(zhǎng)方形板狀結(jié)構(gòu)，頂桿座位于激振連桿與試驗(yàn)腔之間，頂桿座一端與激振連桿固定連接，頂桿座另一端開設(shè)有矩形通槽，加載頂桿為長(zhǎng)方形桿狀結(jié)構(gòu)，加載頂桿置于矩形通槽內(nèi)，頂桿座靠近試驗(yàn)腔的一端兩側(cè)分別設(shè)有對(duì)稱布置的兩個(gè)帶孔耳板，高剛度低摩擦沖擊銷兩端分別插裝在兩個(gè)帶孔耳板的內(nèi)孔中，加載頂桿側(cè)面中部沿寬度方向開設(shè)有銷孔，加載頂桿通過銷孔可轉(zhuǎn)動(dòng)套設(shè)在高剛度低摩擦沖擊銷上。

5、進(jìn)一步地，沖擊系統(tǒng)還包括力傳感器和傳感器安裝座，傳感器安裝座包括倒置凵字型架體、兩個(gè)一字型塊體和四個(gè)塊體連接螺栓，倒置凵字型架體扣設(shè)在頂桿座上方，倒置凵字型架體兩側(cè)分別連接有對(duì)稱布置的兩個(gè)一字型塊體，每個(gè)一字型塊體分別通過兩個(gè)塊體連接螺栓與頂桿座連接，倒置凵字型架體內(nèi)壁上安裝有力傳感器，所述力傳感器位于加載頂桿遠(yuǎn)離試驗(yàn)腔一端的正上方。

6、進(jìn)一步地，沖擊系統(tǒng)還包括沖擊力傳感器，沖擊力傳感器位于振動(dòng)激勵(lì)裝置與激振連桿之間，激振連桿為回字形桿狀結(jié)構(gòu)，沖擊力傳感器一端與振動(dòng)激勵(lì)裝置加載端連接，沖擊力傳感器另一端與激振連桿連接。

7、進(jìn)一步地，沖擊系統(tǒng)還包括導(dǎo)軌法蘭、直線導(dǎo)軌和導(dǎo)軌支撐座，直線導(dǎo)軌沿加載頂桿長(zhǎng)度方向設(shè)置在頂桿座正下方，直線導(dǎo)軌安裝在導(dǎo)軌支撐座上，導(dǎo)軌支撐座安裝在試驗(yàn)臺(tái)底座上，直線導(dǎo)軌上可滑動(dòng)連接有導(dǎo)軌法蘭，導(dǎo)軌法蘭通過連接件與頂桿座固定連接。

8、進(jìn)一步地，振動(dòng)激勵(lì)裝置的軸線與加載頂桿和頂桿座的中軸線均位于同一條直線上，沖擊試件的中軸線與回轉(zhuǎn)試件寬度方向的中軸線重合。

9、進(jìn)一步地，加載頂桿靠近回轉(zhuǎn)試件的一側(cè)上端面方向開設(shè)有試件安裝槽，沖擊試件置于試件安裝槽內(nèi)部，沖擊試件側(cè)部設(shè)有試件夾板，試件夾板的連接部通過連接件與加載頂桿連接，試件夾板的夾持部?jī)?nèi)側(cè)面和試件安裝槽內(nèi)表面均加工有若干個(gè)截面為等邊三角形的棱條，陪試主軸端部加工成階梯軸，陪試主軸端部設(shè)有與回轉(zhuǎn)試件相匹配的試件安裝圓柱，回轉(zhuǎn)試件套裝在試件安裝圓柱上，回轉(zhuǎn)試件通過平鍵與試件安裝圓柱連接，試件安裝圓柱端部加工成螺桿，螺桿上螺紋連接有試件鎖緊螺母，回轉(zhuǎn)試件通過試件鎖緊螺母與陪試主軸固定連接。

10、進(jìn)一步地，動(dòng)力系統(tǒng)包括電主軸、主軸蓋、主軸座和聯(lián)軸器，主軸座安裝在試驗(yàn)臺(tái)底座上端面，主軸座上部設(shè)有半圓形凹槽一，所述半圓形凹槽一內(nèi)安裝有電主軸，主軸蓋下部設(shè)有半圓形凹槽二，主軸蓋罩設(shè)在電主軸上部，主軸蓋通過連接件與主軸座固定連接，電主軸通過聯(lián)軸器與陪試主軸連接。

11、進(jìn)一步地，陪試支撐系統(tǒng)還包括支撐軸承一、支撐軸承二、前端蓋、后端蓋、陪試軸承座、試驗(yàn)軸座和試驗(yàn)座蓋，陪試主軸前端安裝有支撐軸承一，陪試主軸后端安裝有兩個(gè)支撐軸承二，支撐軸承一和支撐軸承二均安裝在陪試軸承座內(nèi)孔中，陪試軸承座安裝在試驗(yàn)軸座上部，試驗(yàn)軸座安裝在試驗(yàn)臺(tái)底座上端面，陪試軸承座上部罩設(shè)有試驗(yàn)座蓋，試驗(yàn)座蓋通過連接件與試驗(yàn)軸座固定連接，陪試軸承座的前后兩側(cè)分別安裝有前端蓋和后端蓋，前端蓋和后端蓋分別套設(shè)在陪試主軸的前后兩端。

12、進(jìn)一步地，試驗(yàn)腔包括加熱腔腔體、加熱腔端蓋、氣密封隔熱墊和多個(gè)圓弧形加熱瓦片，加熱腔腔體為前端開口的空心圓柱形結(jié)構(gòu)，加熱腔腔體外側(cè)面上沿圓周方向均勻設(shè)有多個(gè)圓弧形加熱瓦片，加熱腔腔體前端開口處安裝有加熱腔端蓋，加熱腔腔體后腔壁與前端蓋之間設(shè)有氣密封隔熱墊。

13、本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下效果：

14、1、本發(fā)明的滾動(dòng)軸承保持架引導(dǎo)面沖擊滑動(dòng)摩擦磨損試驗(yàn)裝置，為開展沖擊滑動(dòng)磨損提供了試驗(yàn)研究手段，發(fā)展了沖擊磨損研究的試驗(yàn)方法。以環(huán)環(huán)接觸形式的摩擦副為試驗(yàn)對(duì)象，分別采用保持架試樣(沖擊試件)和套圈試樣(回轉(zhuǎn)試件)，模擬保持架的磨損以及間隙密封狀態(tài)下的磨損，使用不同配比的材料在不同的工作環(huán)境下進(jìn)行試驗(yàn)研究，以及發(fā)現(xiàn)沖擊、滑動(dòng)的各種工況參數(shù)對(duì)保持架材料磨損破壞的影響，分析材料在沖擊滑動(dòng)耦合作用下的磨損機(jī)理，并對(duì)各種材料進(jìn)行評(píng)價(jià)，為今后解決該形式的磨損提供指導(dǎo)。

15、2、本發(fā)明的滾動(dòng)軸承保持架引導(dǎo)面沖擊滑動(dòng)摩擦磨損試驗(yàn)裝置，能夠延長(zhǎng)測(cè)試傳感器使用壽命，降低試驗(yàn)成本。與現(xiàn)有試驗(yàn)裝置相比較，本發(fā)明取消了扭矩傳感器，通過力傳感器和杠桿原理以及低摩擦支撐計(jì)算得到兩試件沖擊滑動(dòng)接觸面的摩擦力。將試驗(yàn)臺(tái)的易損件由扭矩傳感器變?yōu)榱鞲衅?，而力傳感器的價(jià)格遠(yuǎn)低于扭矩傳感器，有效的降低了試驗(yàn)成本。

16、3、本發(fā)明的滾動(dòng)軸承保持架引導(dǎo)面沖擊滑動(dòng)摩擦磨損試驗(yàn)裝置，能夠提高沖擊滑動(dòng)摩擦面的摩擦力測(cè)試精度。本發(fā)明能夠模擬保持架的核心結(jié)構(gòu)，該核心結(jié)構(gòu)包括激振連桿、加載頂桿、頂桿座和高剛度低摩擦沖擊銷。由于試驗(yàn)工況為高頻振動(dòng)，所以模擬保持架需要保證核心結(jié)構(gòu)的小質(zhì)量和低摩擦以及耐沖擊能力強(qiáng)的要求。本發(fā)明的激振器的軸線通過加載頂桿和頂桿座的中軸線，以保證激振器運(yùn)作時(shí)，隨激振器運(yùn)動(dòng)的頂桿座在直線導(dǎo)軌上沿直線運(yùn)行，不產(chǎn)生附加載荷；加載頂桿上所夾的沖擊試件的中軸線與回轉(zhuǎn)試件寬度方向的中軸線重合，使得激振器所施加的載荷能夠全部作用于兩試件之間，保證試驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確。

17、4、本發(fā)明主要研究高速滾動(dòng)軸承保持架引導(dǎo)面在沖擊滑動(dòng)耦合作用下的引導(dǎo)面的磨損機(jī)理及性能考核，為保持架和套圈引導(dǎo)面的結(jié)構(gòu)、材料、工藝和潤(rùn)滑研究提供技術(shù)手段。