CN202177559U - 添加剂耐磨抗疲劳性能评价试验机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种添加剂耐磨抗疲劳性能评价试验机。包括钻床，加载装置，缸体，滚子—钢球磨损实验部分和支撑装置，其特征在于滚子上端通过一字槽与传动杆相连，滚子下端通过一字槽与弹簧支撑相连，两个一字槽相互垂直，下面的支撑杆依靠弹簧力顶紧滚子并随滚子一起旋转，支撑杆由两个滚动轴承支承，两个滚动轴承由支撑杆的轴肩，定位套筒和支撑套筒定位，由弹簧固定和预紧。本试验机可以测试轴承滚子的磨损和疲劳寿命，在选用含有不同添加剂的润滑油时，通过轴承滚子磨损和疲劳寿命的对比测试来评价添加剂的耐磨和抗疲劳性能。

Description

添加剂耐磨抗疲劳性能评价试验机

技术领域

本实用新型涉及一种添加剂性能评价试验机，该试验机是通过轴承滚子磨损和疲劳寿命的对比测试来评价添加剂的耐磨和抗疲劳性能的试验机。

背景技术

润滑油中的添加剂对接触疲劳寿命有着重要的影响，有些添加剂能够减小摩擦系数，提高耐磨性，延长滚动轴承接触疲劳寿命；有些会缩短滚动轴承接触疲劳寿命，各种添加剂对滚动轴承接触疲劳寿命的影响机理各不相同。目前，国内外在进行滚动接触疲劳试验的装置主要有四球试验机，五球试验机，球与V环试验机和推力盘试验机。它们大多都是模拟轴承的试验工况，测试一般不采用标准的轴承部件，其试件的一致性一般达不到轴承标准试件的精度的良好一致性，而试件的一致性对于评价润滑油添加剂性能非常重要。

哈尔滨工业大学的宋宝玉研制的球柱式高速接触疲劳试验机^[1]测试的是试棒与钢球接触的疲劳寿命，上海大学的曹珍在球柱式高速接触疲劳试验机的基础上改进设计成加速寿命接触疲劳试验机^[2]，该试验机不能采用标准轴承滚子进行磨损和疲劳寿命试验，试验采用的试棒没有滚子的一致性好，试棒下面没有固定的支撑结构，夹持试棒需要很大的夹紧力，否则试棒容易掉下来，采用油浴润滑，不利于散热。

为了能够采用比较统一和精度一致性好的轴承滚子对润滑油添加剂进行抗磨和抗疲劳寿命性能的对比测试，设计和开发了本实用新型试验机。本实用新型通过在轴承滚子上开两个相互垂直的一字槽和设计的弹簧支撑结构，实现对轴承滚子的磨损和疲劳寿命的测试，采用循环滴油润滑来测试评价添加剂的耐磨和抗疲劳性能。

实用新型内容

本实用新型的目的在与针对已有技术存在的不足，提供一种添加剂耐磨抗疲劳性能评价试验机，通过轴承滚子磨损和疲劳寿命的对比测试来评价添加剂的耐磨和抗疲劳性能。

为达到上述目的，本实用新型采用下述技术方案：

一种添加剂耐磨抗疲劳性能评价试验机包括钻床，缸体，加载装置，滚子—钢球磨损试验部分，支撑装置。其特征在于所述钻床主轴夹紧滚子—钢球磨损试验部分的传动杆；所述滚子—钢球磨损试验部分放在所述缸体内，而下部由所述支撑装置旋转支撑；缸体固定安装在钻床的底座上；所述加载装置的加载杠杆一端通过固定在缸体上部的顶杆支承，中部承压着所述滚子—钢球磨损试验部分的上部，而另一端吊挂着砝码。

所述支撑装置的结构是：一根垂直安装的支撑杆由上下两个滚动轴承支承，该上下两个滚动轴承内圈与所述支撑杆形成过渡配合，外圈与一个支撑套筒的内壁形成间隙配合，上滚动轴承的外圈定位在所述支撑套筒上的内凸环上，内圈由所述支撑杆的上轴肩定位，下滚动轴承的内圈由所述支撑杆的下轴肩定位，外圈由一个定位套筒定位，一个弹簧上端顶在所述定位套筒上，下端压在一个缸体底座上，支撑套筒与缸体底座通过4个螺钉固定在一起，缸体底座固定安装在钻床底座上。

所述滚子—钢球磨损试验部分的结构是：一个下锥环放在一个垫圈的圆柱孔内，该下锥环的正中间是一个滚子，该滚子和下锥环之间是三个120°均布着的钢球，该三个钢球之间通过保持架隔开；一个上锥环竖直放在所述三个钢球上；所述滚子的两个端面分别各有一个一字槽，上面的一字槽与所述传动杆相连，下面的一字槽与弹簧支撑的支撑杆相连，两个相互垂直的一字槽，保证滚子与传动杆的对中。

所述缸体的结构是：一个缸筒体和一个缸体底座通过圆孔配合连接，由四个螺钉紧固，缸筒体和一个缸体上盖通过圆孔配合连接，由四个螺钉紧固。

所述加载装置的结构是：一个杠杆支架和所述顶杆之间通过顶杆上的螺纹连接，所述杠杆支架通过一个螺钉与所述缸体上盖相连，一个加载套和所述杠杆之间通过过盈的轴孔配合连接在一起，所述加载套和一个加载球之间通过过盈的轴孔配合连接在一起，一个砝码放在一个挂钩盘上，该挂钩盘挂在所述杠杆一端，杠杆的另一端被所述顶杆顶紧；一个加载盖压在所述上锥环上，所述上锥环和下锥环的斜面压在所述三个钢球，使钢球压紧所述滚子。

钻床通过传动杆带动滚子旋转，三个钢球在两个锥环形成的滚道内绕滚子做行星运动，下面的支撑杆依靠弹簧力顶紧滚子并随滚子一起旋转，加载盖压在上锥环，由于上、下锥环的斜面作用，通过钢球传递到滚子的力被明显放大了，接触表面产生循环接触应力。当应力循环到一定次数时，滚子表面产生疲劳点蚀。本实验机的滚子最高转速可达4100r/min,滚子和钢球处的最大应力是5.3GPa，在润滑油中加入不同的添加剂，采用油瓶循环滴油润滑方式将油滴到滚子与钢球的接触位置上，通过振动信号的最大振动幅值自动控制试验机的停机。

本实用新型与现有技术相比较，具有如下显而易见的实质性特点和优点：

测试的是轴承滚子的磨损和疲劳寿命，轴承滚子都是标准件，可以减少试件材质对试验结果的影响，在选用含有不同添加剂的润滑油时，通过测试滚子的磨损和疲劳寿命来评价各种添加剂的耐磨抗疲劳性能，采用油瓶循环滴油润滑方式，具有良好的散热性能和润滑效果。试验机结构简单，操作方便，制造成本低，噪音低。

附图说明

图1是试验机整体结构示意图。

图2是试验机的缸体和加载装置示意图。

图3是试验机的滚子—钢球磨损试验部分和支撑结构示意图。

具体实施方式

本实用新型的优选实施例结合附图说明如下：

实施例一：

参见图1~图3，本添加剂耐磨抗疲劳性能评价试验机，包括钻床（1），支撑装置（2），滚子—钢球磨损试验部分（3），缸体（4）和加载装置（5），其特征在于所述钻床（1）的主轴（6）夹紧滚子—钢球磨损试验部分的传动杆（29）；所述滚子—钢球磨损试验部分放在所述缸体（4）内，而下部由所述支撑装置（2）旋转支撑；缸体（4）固定安装在钻床（1）的底座上；所述加载装置（5）的加载杠杆（16）一端通过固定在缸体（4）上部的顶杆（13）支承，中部承压着所述滚子—钢球磨损试验部分（3）的上部，而另一端吊挂着砝码（18）。

实施例二：

本实施例与实施例一基本相同，特别之处如下：

所述支撑装置（2）的结构是：一根垂直安装的支撑杆（23）由上下两个滚动轴承（22、24）支承，该上下两个滚动轴承（22、24）内圈与所述支撑杆（23）形成过渡配合，外圈与一个支撑套筒（19）的内壁形成间隙配合，上滚动轴承（24）的外圈定位在所述支撑套筒（19）上的内凸环上，内圈由所述支撑杆（23）的上轴肩定位，下滚动轴承（22）的内圈由所述支撑杆（23）的下轴肩定位，外圈由一个定位套筒（21）定位，一个弹簧（20）上端顶在所述定位套筒（21）上，下端压在一个缸体底座（7）上，支撑套筒（19）与缸体底座（7）通过4个螺钉固定在一起，缸体底座（7）固定安装在钻床（1）底座上。

所述滚子—钢球磨损试验部分（3）的结构是：一个下锥环（26）放在一个垫圈（25）的圆柱孔内，该下锥环（28）的正中间是一个滚子（30），该滚子（30）和下锥环（26）之间是三个120°均布着的钢球（31），该三个钢球（31）之间通过保持架（27）隔开；一个上锥环（28）竖直放在所述三个钢球（31）上；所述滚子（30）的两个端面分别各有一个一字槽，上面的一字槽与所述传动杆（29）相连，下面的一字槽与弹簧支撑的支撑杆（23）相连，两个相互垂直的一字槽，保证滚子（30）与传动杆（29）的对中。

所述缸体（4）的结构是：一个缸筒体（8）和一个缸体底座（7）通过圆孔配合连接，由四个螺钉紧固，缸筒体（8）和一个缸体上盖（9）通过圆孔配合连接，由四个螺钉紧固。

所述加载装置（5）的结构是：一个杠杆支架（12）和所述顶杆（13）之间通过顶杆（13）上的螺纹连接，所述杠杆支架（12）通过一个螺钉与所述缸体上盖（9）相连，一个加载套（14）和所述杠杆（16）之间通过过盈的轴孔配合连接在一起，所述加载套（14）和一个加载球（15）之间通过过盈的轴孔配合连接在一起，一个砝码（18）放在一个挂钩盘（17）上，该挂钩盘（17）挂在所述杠杆（16）一端，杠杆（16）的另一端被所述顶杆（13）顶紧；一个加载盖（10）压在所述上锥环（28）上，所述上锥环（28）和下锥环（26）的斜面压在所述三个钢球（31），使钢球压紧所述滚子（30）。

实施例三：

参见图1，本添加剂耐磨抗疲劳性能评价试验机包括钻床（1），支撑装置（2），滚子—钢球磨损试验部分（3），缸体（4）和加载装置（5）。

钻床（1）选用的是杭州双龙机械有限公司的Z4120型台式钻床。钻床的主轴变速是变换三角带在宝塔轮各级上的位置而获得的。用1400r/min电机转动时，主轴可获得五种转速是480、800、1400、2440、4100r/min。钻床主轴夹紧试验机的传动杆

（29），带动试验机的旋转。

参见图2，缸体（4）由缸体底座（7）、缸筒体（8）和缸体上盖（9）组成。缸筒体（8）和缸体底座（7）通过圆孔配合连接，由四个螺钉紧固，缸体（8）和缸体上盖（9）通过圆孔配合连接，由四个螺钉紧固。

加载装置（5）由加载盖（10）、杠杆支架（12）、顶杆（13）、加载套（14）、加载球（15）、杠杆（16）、挂钩盘（17）、和砝码（18）组成。杠杆支架（12）和顶杆（13）之间通过顶杆上的螺纹连接，杠杆支架（12）通过一个螺钉与缸体上盖（9）相连，加载套（14）和杠杆（16）之间通过过盈的轴孔配合连接在一起，加载套（14）和加载球（15）之间通过过盈的轴孔配合连接在一起，砝码（18）放在挂钩盘（17）上，挂钩盘（17）挂在杠杆（16）上产生拉力，杠杆（16）的另一端被顶杆（13）顶紧，这样通过杠杆放大作用，砝码的重力通过杠杆上的加载球（15）压在加载盖（10）上。加载盖（10）再将压力传递给锥环，由于上锥环（28）和下锥环（26）的斜面作用，通过三个钢球（31）传递到滚子（30）。

参见图3所示试验机支撑装置（2）内部结构中，支撑杆（23）上有上下两个滚动轴承（22、24）支承，两个滚动轴承（22、24）内圈与支撑杆（23）形成过渡配合，外圈与支撑套筒（19）的内圈形成间隙配合，上滚动轴承（24）的外圈定位在支撑套筒上的内环上，内圈由支撑杆（23）的上轴肩定位，下滚动轴承（22）的内圈由支撑杆（23）的下轴肩定位，外圈由定位套筒（21）定位，弹簧（20）上端顶在定位套筒（21）上，下端压在缸体底座（7）上，支撑套筒（19）与缸体底座（7）通过4个螺钉固定在一起，同时可以保证弹簧处于预紧状态，实现对轴承的预紧。

试验机的滚子—钢球磨损试验部分（3）是由传动杆（29）、上锥环（28）、下锥环（26）、保持架（27）、滚子（30）、三个钢球（31）和垫圈（25）组成。下锥环（26）放在垫圈（25）上的圆柱孔内，下锥环（28）的正中间是滚子（30），滚子和锥环之间是三个120°均布的钢球（31），三个钢球之间通过保持架（27）隔开，上锥环（28）竖直放在三个钢球上。在圆柱轴承滚子（30）的两个端面分别有两个一字槽，上面的一字槽与传动杆（29）相连，下面的一字槽与弹簧支撑的支撑杆（23）相连，两个相互垂直的一字槽，保证滚子与传动杆的对中。

试验机采用滴油循环润滑，润滑油通过油孔（11）滴到滚子（30）与钢球（31）的接触位置上。通过振动信号的最大振动幅值自动控制试验机的停机。通过观察滚子的磨损量和疲劳点蚀情况来评价不同添加剂耐磨抗疲劳性能。

Claims (5)

1.一种添加剂耐磨抗疲劳性能评价试验机，包括钻床（1），支撑装置（2），滚子—钢球磨损试验部分（3），缸体（4）和加载装置（5），其特征在于所述钻床（1）的主轴（6）夹紧滚子—钢球磨损试验部分的传动杆（29）；所述滚子—钢球磨损试验部分放在所述缸体（4）内，而下部由所述支撑装置（2）旋转支撑；缸体（4）固定安装在钻床（1）的底座上；所述加载装置（5）的加载杠杆（16）一端通过固定在缸体（4）上部的顶杆（13）支承，中部承压着所述滚子—钢球磨损试验部分（3）的上部，而另一端吊挂着砝码（18）。

2.根据权利要求1所述添加剂耐磨抗疲劳性能评价试验机，其特征在于，所述支撑装置（2）的结构是：一根垂直安装的支撑杆（23）由上下两个滚动轴承（22、24）支承，该上下两个滚动轴承（22、24）内圈与所述支撑杆（23）形成过渡配合，外圈与一个支撑套筒（19）的内壁形成间隙配合，上滚动轴承（24）的外圈定位在所述支撑套筒（19）上的内凸环上，内圈由所述支撑杆（23）的上轴肩定位，下滚动轴承（22）的内圈由所述支撑杆（23）的下轴肩定位，外圈由一个定位套筒（21）定位，一个弹簧（20）上端顶在所述定位套筒（21）上，下端压在一个缸体底座（7）上，支撑套筒（19）与缸体底座（7）通过4个螺钉固定在一起，缸体底座（7）固定安装在钻床（1）底座上。

3.根据权利要求1所述添加剂耐磨抗疲劳性能评价试验机，其特征在于，所述滚子—钢球磨损试验部分（3）的结构是：一个下锥环（26）放在一个垫圈（25）的圆柱孔内，该下锥环（28）的正中间是一个滚子（30），该滚子（30）和下锥环（26）之间是三个120°均布着的钢球（31），该三个钢球（31）之间通过保持架（27）隔开；一个上锥环（28）竖直放在所述三个钢球（31）上；所述滚子（30）的两个端面分别各有一个一字槽，上面的一字槽与所述传动杆（29）相连，下面的一字槽与弹簧支撑的支撑杆（23）相连，两个相互垂直的一字槽，保证滚子（30）与传动杆（29）的对中。

4.根据权利要求3所述添加剂耐磨抗疲劳性能评价试验机，其特征在于，所述缸体（4）的结构是：一个缸筒体（8）和一个缸体底座（7）通过圆孔配合连接，由四个螺钉紧固，缸筒体（8）和一个缸体上盖（9）通过圆孔配合连接，由四个螺钉紧固。

5.根据权利要求4所述添加剂耐磨抗疲劳性能评价试验机，其特征在于，所述加载装置（5）的结构是：一个杠杆支架（12）和所述顶杆（13）之间通过顶杆（13）上的螺纹连接，所述杠杆支架（12）通过一个螺钉与所述缸体上盖（9）相连，一个加载套（14）和所述杠杆（16）之间通过过盈的轴孔配合连接在一起，所述加载套（14）和一个加载球（15）之间通过过盈的轴孔配合连接在一起，一个砝码（18）放在一个挂钩盘（17）上，该挂钩盘（17）挂在所述杠杆（16）一端，杠杆（16）的另一端被所述顶杆（13）顶紧；一个加载盖（10）压在所述上锥环（28）上，所述上锥环（28）和下锥环（26）的斜面压在所述三个钢球（31），使钢球压紧所述滚子（30）。

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