[发明专利]金属材料滚动接触疲劳摩擦磨损试验台

说明书

本发明涉及材料性能测试和研究领域，提供了一种金属材料滚动接触疲劳摩擦磨损试验台，包括：加载装置、驱动装置、传感器组件、支撑架、环境箱、工作台；通过加载装置向固定在驱动装置上的待测金属材料提供径向载荷，驱动装置使两种金属材料可以沿轴向自转，同时可以通过传感器组件监测载荷变化、获得力矩、转速等试验参数，并可以在环境箱里模拟环境因素的变化，实现了在实验室中可以模拟两种金属材料的实际使用情况，完成了对金属材料滚动接触疲劳摩擦磨损的试验。

技术领域

本发明涉及材料性能测试和研究领域，特别涉及一种金属材料滚动接触疲劳摩擦磨损试验台。

背景技术

随着金属材料在冶金、轨道车辆、制造业等方面的广泛应用，特别是应用在轴承、齿轮、轧辊、轮箍等时，往往是在高速、重载的运行条件下使用，因此金属材料滚动接触疲劳试验就显得即为重要，它可为这些零件的设计、选材、制订冷热加工工艺提供重要依据。

原有的试验方式大体分为两种，一种采用理论计算，创造虚拟模型通过仿真计算以复现两种材料接触关系达到计算效果，但往往理论计算与实际测量有着巨大差异；另一种是通过对金属材料在实际应用中的磨损程度进行测量，但此种受环境、气候、工况等外部条件的干预影响，所得的测量结果往往也不是实际工况产生的。

或者可以查询本国标YB/T5345-2006《金属材料滚动接触疲劳试验方法》。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种不受环境、气候、工况等外部条件的干预影响，在实验室内完成相应试验的试验装置台。本试验设备以金属材料应用于轮轨为例，模拟在轨道车辆行驶中的轮轨关系，以研究接触疲劳为目的进行设计，以缩比对车辆的车轮进行制造，并以缩比轨道轮的方式对轨道进行复现，模拟缩比后的车轮承载力，模拟与真实车辆相同的车轴旋转速度，载荷频率与车速进行对应。

为实现上述目的，本发明采用以下具体技术方案：

一种金属材料滚动接触疲劳摩擦磨损试验台，其特征在于，包括：用于向待测金属件径向加压的加载装置、使两种待测金属件周向旋转的驱动装置、传感器组件；

驱动装置包括用于驱动第一待测金属件转动的第一电机、用于驱动第二待测金属件转动的第二电机；其中，第一待测金属件和第二待测金属件径向抵接，传感器组件采集试验过程中的径向力、径向位移、扭矩中的至少一种。

优选地，第一待测金属件与第一电机的第一转轴固定连接，第二待测金属件与第二电机的第二转轴固定连接，第一转轴与第二转轴平行设置。

优选地，传感器组件包括如下中的至少一种：用于测量径向压力的压力传感器、用于测量加载在第一转轴和第二转轴扭矩和转速的扭矩传感器、用于对待测金属件进行接触疲劳损伤测量的激光位移传感器。

优选地，传感器组件还包括传力柱，传力柱的下端面与第一转轴抵接，传力柱的上端面与加载装置抵接；压力传感器固定设置在传力柱的上端面。

优选地，还包括支撑架；支撑架为中心带通孔的双层平台结构，包括上层用来固定加载装置中的静压油缸的主机平台、下层用来放置加载装置中的配重砝码的加载平台、垂直穿过加载平台的四个角内的通孔且顶端与主机平台固定的四根立柱；位于加载平台下方的立柱部分与加载平台形成一个测试空间。

优选地，还包括模拟环境因素的环境箱，环境箱将测试空间密封。

优选地，加载装置还包括：活塞轴和连接轴；

其中主机平台的中心通孔与静压油缸伸出的活塞轴的直径相适配，使活塞轴竖直穿过主机平台，加载平台的中心通孔与连接活塞轴的连接轴相适配，使连接轴竖直穿过加载平台并固定连接，静压油缸提供的载荷传导至加载平台上；加载平台与传力柱的上端面抵接。

优选地，加载平台四个角上设有通孔，每个通孔内固定有直线轴承，用于带动加载平台以四根立柱为轴上下移动。