可实现失效预警的热喷涂层接触疲劳试验机制造技术

一种可实现失效预警的热喷涂层接触疲劳试验机，包括试验装置、润滑模块、加载模块、驱动模块和信号采集模块；试验装置中，润滑液腔套装在主轴上，试腔的下端与主轴的端部过盈配合并与主轴固定，下试样装配在试腔内，下试样与试腔之间为过盈配合；上试样和上试样固定盘为过盈配合，上试样和下试样之间为滚子，加载模块加载的力直接作用在上试样固定盘，并由上试样固定盘间接作用于上试样上；信号采集模块包括声发射传感器、数据转接卡和计算机，声发射传感器安装在上试样固定盘中，声发射传感器和上试样上表面直接接触。本实用新型专利技术提供一种有效检测滚动疲劳程度的可实现失效预警的热喷涂层接触疲劳试验机。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及疲劳试验机，尤其是一种可实现失效预警的热喷涂层接触疲劳试验机。
技术介绍
滚动接触疲劳(RCF)是较为常见的机械零部件与工程结构件的主要失效形式，例如轴，齿轮、凸轮和滚子等。滚动接触疲劳会造成巨大经济损失，并限制工作设备属性。磨损的主要表现形式是：由在滑动接触下引起附着力导至的表面材料的去除。滚动接触疲劳常常发生在滚动接触的摩擦副表面上。它是一种持久性损伤方式，其包括裂纹萌生，裂纹扩展和裂纹由于所产生的剪切应力在交变载荷的作用下引起的表面层断裂。滚动接触疲劳都是有关材料表面失效的学科，它们在接触，摩擦和表面累积损伤方面有共同的特点。滚动接触疲劳寿命试验机为了模拟真实的接触条件，即表面涂层的“滑滚动”，一般采用竖直加载的方法给试件施加载荷，主轴转动带动滚子对试件进行滚动。传统滚动接触疲劳试验机采用的是急停凸轮来进行涂层破坏的判定。其原理是在滚动过程中，试样的滚道表面产生了疲劳微裂纹，使得试样与滚子之间的滚动摩擦力逐渐增大，当试样与滚子间的摩擦扭矩大于摩擦离合器预先设置的摩擦扭矩极限Tf时，急停凸轮转动，急停接触开关闭合，PC机收到信号，控制驱动电机停转。然而这种判定失效方法是不合理的，因为急停凸轮转动时，试样表面往往已经产生较为明显的疲劳破坏。在滚子滚动过程中，涂层内部出现微裂纹时，试件其实就已经疲劳失效。
技术实现思路
为了克服已有滚动接触方式的无法检测滚动疲劳程度的不足，本技术提供一种有效检测滚动疲劳程度的可实现失效预警的热喷涂层接触疲劳试验机。本技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种可实现失效预警的热喷涂层接触疲劳试验机，包括试验装置、润滑模块、加载模块、驱动模块和信号采集模块；所述试验装置包括试腔、润滑液腔、上试样固定盘、上试样、滚子和下试样，所述润滑液腔套装在主轴上，所述试腔的下端与主轴的端部过盈配合并与主轴固定，所述下试样装配在试腔内，下试样与试腔之间为过盈配合；上试样和上试样固定盘为过盈配合，上试样和下试样之间为滚子，所述加载模块加载的力直接作用在上试样固定盘，并由上试样固定盘间接作用于上试样上；所述信号采集模块包括声发射传感器、数据转接卡和计算机，所述声发射传感器安装在上试样固定盘中，所述声发射传感器和上试样上表面直接接触，下试样带动滚子滚动时滚子在上试样下表面滚道滚动，声发射传感器接收到的AE输出信号通过转接卡输入到计算机。进一步，所述润滑模块包括齿轮油泵、YCTD系列电磁调速电动机、油箱和滤网，所述油箱分为左右两个腔，由滤网一分为二，左腔为干净油液，右腔为带有杂质的油液；所述齿轮油泵的出油口和加载模块上部进油口通过管子相连，进油口和油箱左腔通过管子相连，油箱右腔和润滑液出油口通过管子相连。再进一步，所述加载模块包括加载杠杆和砝码加载组件，所述砝码加载组件包括悬挂体、托盘和砝码，所述悬挂体的下部放置托盘，所述托盘内放置砝码，所述加载杠杆一端和支架的铰链连接，所述加载杠杆的另一端和砝码加载组件通过铜套与销相连，所述加载杠杆的下部装有上试样固定盘，上试样固定盘的中心有进油孔。所述驱动模块为变频调速电机YVP90L-4，变频调速电机固定在箱体的内部，变频调速电机通过大带轮、传动带和主轴上的小带轮进行动力传递。轴承套杯固定在箱盖上，主轴由一对角接触球轴承和一个深沟球轴承进行固定，润滑液腔和轴承套杯固定，并带有一个出油口。上试样固定盘与上试样过盈配合；试腔的腔体周围有2个出油孔，腔体上部为试件放入端，腔体的底部有两个和主轴相固定的配合孔。本技术的技术构思为：采用声发射(AE)技术来监测表面涂层的破坏，尤其是RCF失效。声发射信号的能量和幅度可以敏锐地监测因疲劳裂纹扩展导致材料断裂所产生的应力波。因此该试验机在实验过程中声发射信号可以在常用的振动信号前预警故障的发生。这有助于减少人为错误，并准确确定故障点。本技术的有益效果主要表现在：通过声发射传感器，可以在上试样涂层内部出现微裂纹或其他细小疲劳失效时便可接收到特定能量和幅度的AE信号，经放大处理后反馈给PC机，并由PC机控制急停。这可以使得滚动接触疲劳磨损试验机具备预警功能。附图说明图1是滚动接触疲劳磨损试验机结构示意图。图2是图1的俯视图。图3是图1的侧视图。图4是图1试腔的结构放大图。图5是图1润滑模块的结构放大图。图6是润滑液腔结构示意图。图7是试腔结构示意图。图8是上试样结构示意图。图9是下试样结构示意图。其中，1、钢结构用高强度大六角头螺栓-平头M30*60；2、标准型弹簧垫圈30；3、六角头螺栓-全螺纹M10*55；4、标准型弹簧垫圈10；5、加载杠杆；6、上试样固定盘；7、轴承套杯；8、YCTD系列电磁调速电动机；9、齿轮油泵；10、六角头螺栓-全螺纹M30*120；11、标准型弹簧垫圈30；12、箱盖；13、油箱；14、滤网；15、箱体；16、六角头螺栓-全螺纹M12*30；17、传动带；18、小带轮；19、主轴；20、大带轮；21、普通型平键-A型18*70；22、B型螺栓紧固轴端挡圈B90；23、六角头螺栓-全螺纹M12*45；24、六角头螺栓-全螺纹M14*70；25、标准型弹簧垫圈14；26、六角头螺栓-全螺纹M10*50；27、六角头螺栓-全螺纹M8*40；28、六角头螺栓-全螺纹M5*20；29、B型螺栓紧固轴端挡圈B90；30、带轮；31、润滑液腔；32、六角螺母-C级M30；33、声发射传感器；34、上试样；35、滚子；36、下试样；37、试腔；38、深沟球轴承6218；39、悬挂座；40、钢结构用高强度大六角头螺栓-平头M42*50；41、六角螺母-C级M42；42、六角头螺栓-全螺纹M24*65；43、标准型弹簧垫圈24；44、六角头铰制孔用螺栓-B级M36*150；45、铜套；46、圆柱销-不淬硬钢和奥氏体不锈钢20*100；47、悬挂体；48、调整垫片；49、轴承透盖；50、钢结构用高强度大六角头螺栓-平头M20*50；51、托盘；52、圆螺母M24*1.5；53、六角头铰制孔用螺栓-A级M24*100；54、挡板；55、变频调速电机YVP90L-4；56、套筒；57、角接触球轴承；58、毡圈。具体实施方式下面结合附图对本技术作进一步描述。参照图1～图9，一种可实现失效预警的热喷涂层接触疲劳试验机，包括试验装置、润滑模块、加载模块、驱动模块和信号采集模块；所述试验装置包括试腔37、润滑液腔31、上试样固定盘6、上试样34、滚子35和下试样36，润滑液腔31套装在主轴19上，试腔37的下端与主轴19的端部过盈配合并与主轴固定，使得主轴在旋转过程中带动试腔进行周向转动；下试样36装配在试腔37内，下试样36与试腔37之间为过盈配合；上试样34和上试样固定盘6为过盈配合，上试样34和下试样36之间为滚子35，所述加载模块加载的力直接作用在上试样固定盘6，并由上试样固定盘6间接作用于上试样上。所述润滑模块包括齿轮油泵9、YCTD系列电磁调速电动机8、油箱13和滤网14，所述油箱13分为左右两个腔，由滤网14一分为二，左腔为干净油液，右腔为带有杂质的油液，通过滤网14做到油液的二次利用，所述齿轮油泵9的出油口和加载杠杆5上部进油口通过管子相连，进油口和油箱左腔通过管子本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可实现失效预警的热喷涂层接触疲劳试验机，其特征在于：所述热喷涂层接触疲劳试验机包括试验装置、润滑模块、加载模块、驱动模块和信号采集模块；所述试验装置包括试腔、润滑液腔、上试样固定盘、上试样、滚子和下试样，所述润滑液腔套装在主轴上，所述试腔的下端与主轴的端部过盈配合并与主轴固定，所述下试样装配在试腔内，下试样与试腔之间为过盈配合；上试样和上试样固定盘为过盈配合，上试样和下试样之间为滚子，所述加载模块加载的力直接作用在上试样固定盘，并由上试样固定盘间接作用于上试样上；所述信号采集模块包括声发射传感器、数据转接卡和计算机，所述声发射传感器安装在上试样固定盘中，所述声发射传感器和上试样上表面直接接触，下试样带动滚子滚动时滚子在上试样下表面滚道滚动，声发射传感器接收到的AE输出信号通过转接卡输入到计算机。

【技术特征摘要】
1.一种可实现失效预警的热喷涂层接触疲劳试验机，其特征在于：所述热喷涂层接触疲劳试验机包括试验装置、润滑模块、加载模块、驱动模块和信号采集模块；所述试验装置包括试腔、润滑液腔、上试样固定盘、上试样、滚子和下试样，所述润滑液腔套装在主轴上，所述试腔的下端与主轴的端部过盈配合并与主轴固定，所述下试样装配在试腔内，下试样与试腔之间为过盈配合；上试样和上试样固定盘为过盈配合，上试样和下试样之间为滚子，所述加载模块加载的力直接作用在上试样固定盘，并由上试样固定盘间接作用于上试样上；所述信号采集模块包括声发射传感器、数据转接卡和计算机，所述声发射传感器安装在上试样固定盘中，所述声发射传感器和上试样上表面直接接触，下试样带动滚子滚动时滚子在上试样下表面滚道滚动，声发射传感器接收到的AE输出信号通过转接卡输入到计算机。2.如权利要求1所述的可实现失效预警的热喷涂层接触疲劳试验机，其特征在于：所述润滑模块包括齿轮油泵、YCTD系列电磁调速电动机、油箱和滤网，所述油箱分为左右两个腔，由滤网一分为二，左腔为干净油液，右腔为带有杂质的油液；所述齿轮油泵的出油口和加载模块上...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐佳，周振宇，朴钟宇，文东辉，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：新型
国别省市：浙江;33