增強使用年限觸碰疲勞試驗機(jī)的探究
檢測67的斜面作用，通過鋼球傳遞到試棒上的力被明顯放大了。3個球靠保持架的作用以120°均布在試棒周圍，這樣試棒與鋼球之間會產(chǎn)生較大的接觸應(yīng)力。試棒在電機(jī)帶動下高速旋轉(zhuǎn)，當(dāng)試棒表面產(chǎn)生疲勞剝落時，接觸處的振動值會明顯變大，當(dāng)振動超過已設(shè)定好的某一值時，可判定試棒已發(fā)生疲勞損壞。這時試驗機(jī)上高靈敏的測振系統(tǒng)會自動停止試驗機(jī)工作。試驗機(jī)可以進(jìn)行諸如：潤滑劑性質(zhì)、金屬表面處理方法、材料性質(zhì)對接觸疲勞強度的影響的試驗。
為加速壽命接觸疲勞試驗機(jī)正在試驗的實物圖，圖中信號采集電腦上為labview程序采集的振動信號。由知杠桿比為1∶6，若加上zui大載荷，則p=1480n，q=1791n，其zui大hertz接觸應(yīng)力為4gpa.所示為不同載荷下的接觸應(yīng)力。試件的選擇試驗機(jī)試件是一細(xì)長桿件，其材料和熱處理可以根據(jù)試驗要求任意選定。在進(jìn)行試驗時，試棒上只有一個環(huán)形接觸軌道，所以，只要改變觸位置，在同一根試棒上就可以進(jìn)行多組數(shù)據(jù)的試驗，這樣既可節(jié)約試件，又可消除試件材質(zhì)對試驗結(jié)果的影響，減少數(shù)據(jù)的離散度。鋼球與錐環(huán)也受循環(huán)接觸應(yīng)力的作用，使用時間過長也會產(chǎn)生疲勞點蝕或表面磨損，影響試驗結(jié)果，因此需要經(jīng)常更換。鋼球和錐環(huán)均可選用標(biāo)準(zhǔn)軸承件，硬度為60hrc左右。
潤滑方式在進(jìn)行潤滑劑性能試驗時，由于我們采用的是循環(huán)滴油潤滑方式，這樣耗油量較少，而且在控制好適當(dāng)?shù)牡斡退俣群笃渖嵝院蜐櫥Ч扔褪覞櫥??？刂葡到y(tǒng)本試驗機(jī)裝有一套自動停機(jī)、自動計時、自動無線報警系統(tǒng)。加速度傳感器安裝在加載套上，當(dāng)電動機(jī)帶動試棒轉(zhuǎn)動時，球與柱滾動接觸產(chǎn)生振動信號，該信號通過加載套、加速度傳感器傳給測試、控制部分。試驗機(jī)進(jìn)行試驗時，工作一段時間后試件表面產(chǎn)生疲勞點蝕，隨著點蝕的擴(kuò)大，振動信號也增大，當(dāng)振動信號超過額定值時就會使試驗機(jī)自動停機(jī)。這樣就能獲得所需破壞程度的試驗結(jié)果。額定值可根據(jù)要求自行調(diào)定。
自動計時裝置將記下從開機(jī)到停機(jī)的時間，由該時間可計算出接觸應(yīng)力總的循環(huán)次數(shù)，同時報警器報警，報告試驗已經(jīng)完成。因此本試驗機(jī)可無人看管，試驗過程可實現(xiàn)自動化。如所示本試驗機(jī)還開發(fā)了一套基于labview測試系統(tǒng)，可以實時采集試驗的振動信號和頻譜信息，從而準(zhǔn)確判斷不同時段摩擦表面的磨損情況。
試驗及分析本試驗機(jī)完成后，為確定其使用性能，我們選擇了兩種潤滑油進(jìn)行了對比試驗，一種是32礦油，另一種是32+2%zddp.試驗條件為：轉(zhuǎn)速n=4100r/min；載荷p=598n，對應(yīng)接觸應(yīng)力為3gpa；試驗材料選擇gcr15鋼作為試驗對象，其具體參數(shù)如所示。滾動體用直徑為20.5mm的gcr15鋼軸承用球，每組試驗用3個鋼球，以120°均布在試件周圍。為了保證兩組試驗數(shù)據(jù)的一致性，采用同一試件、一對錐環(huán)、一組鋼球，只改變試件接觸位置即可。試驗自動停機(jī)后，發(fā)現(xiàn)兩種潤滑油對試件接觸疲勞壽命的影響有較大差異。兩種潤滑油評價試驗分別進(jìn)行了5次。所示為采用32礦油的接觸表面出現(xiàn)明顯的剝落現(xiàn)象，而采用32礦油+2%zddp潤滑油的接觸表面在疲勞時比較光滑，出現(xiàn)一些小的凹坑。試驗得出含有2%zddp的潤滑油接觸疲勞壽命比32礦油短。
結(jié)論本加速壽命接觸疲勞試驗機(jī)接觸應(yīng)力較大（zui高可達(dá)4gpa），轉(zhuǎn)速較高（zui高轉(zhuǎn)速為4100r/min），因此可在較短的時間內(nèi)完成高硬度材料的接觸疲勞試驗。本試驗機(jī)控制部分為自動計時，自動停機(jī)的功能，因此操作方便。試驗機(jī)采用可控式滴油潤滑方式，在節(jié)油的同時可以達(dá)到更好的潤滑效果。實驗證明本加速壽命試驗機(jī)使用效果良好，所得數(shù)據(jù)可靠。