增强使用年限触碰疲劳试验机的探究

　检测67的斜面作用，通过钢球传递到试棒上的力被明显放大了。3个球靠保持架的作用以120°均布在试棒周围，这样试棒与钢球之间会产生较大的接触应力。试棒在电机带动下高速旋转，当试棒表面产生疲劳剥落时，接触处的振动值会明显变大，当振动超过已设定好的某一值时，可判定试棒已发生疲劳损坏。这时试验机上高灵敏的测振系统会自动停止试验机工作。试验机可以进行诸如：润滑剂性质、金属表面处理方法、材料性质对接触疲劳强度的影响的试验。

　　为加速寿命接触疲劳试验机正在试验的实物图，图中信号采集电脑上为Labview程序采集的振动信号。由知杠杆比为1∶6，若加上zui大载荷，则P=1480N，Q=1791N，其zui大Hertz接触应力为4GPa.所示为不同载荷下的接触应力。试件的选择试验机试件是一细长杆件，其材料和热处理可以根据试验要求任意选定。在进行试验时，试棒上只有一个环形接触轨道，所以，只要改变触位置，在同一根试棒上就可以进行多组数据的试验，这样既可节约试件，又可消除试件材质对试验结果的影响，减少数据的离散度。钢球与锥环也受循环接触应力的作用，使用时间过长也会产生疲劳点蚀或表面磨损，影响试验结果，因此需要经常更换。钢球和锥环均可选用标准轴承件，硬度为60HRC左右。

　　润滑方式在进行润滑剂性能试验时，由于我们采用的是循环滴油润滑方式，这样耗油量较少，而且在控制好适当的滴油速度后其散热性和润滑效果比油室润滑好。控制系统本试验机装有一套自动停机、自动计时、自动无线报警系统。加速度传感器安装在加载套上，当电动机带动试棒转动时，球与柱滚动接触产生振动信号，该信号通过加载套、加速度传感器传给测试、控制部分。试验机进行试验时，工作一段时间后试件表面产生疲劳点蚀，随着点蚀的扩大，振动信号也增大，当振动信号超过额定值时就会使试验机自动停机。这样就能获得所需破坏程度的试验结果。额定值可根据要求自行调定。

　　自动计时装置将记下从开机到停机的时间，由该时间可计算出接触应力总的循环次数，同时报警器报警，报告试验已经完成。因此本试验机可无人看管，试验过程可实现自动化。如所示本试验机还开发了一套基于Labview测试系统，可以实时采集试验的振动信号和频谱信息，从而准确判断不同时段摩擦表面的磨损情况。

　　试验及分析本试验机完成后，为确定其使用性能，我们选择了两种润滑油进行了对比试验，一种是32矿油，另一种是32+2%ZDDP.试验条件为：转速n=4100r/min；载荷P=598N，对应接触应力为3GPa；试验材料选择GCr15钢作为试验对象，其具体参数如所示。滚动体用直径为20.5mm的GCr15钢轴承用球，每组试验用3个钢球，以120°均布在试件周围。为了保证两组试验数据的一致性，采用同一试件、一对锥环、一组钢球，只改变试件接触位置即可。试验自动停机后，发现两种润滑油对试件接触疲劳寿命的影响有较大差异。两种润滑油评价试验分别进行了5次。所示为采用32矿油的接触表面出现明显的剥落现象，而采用32矿油+2%ZDDP润滑油的接触表面在疲劳时比较光滑，出现一些小的凹坑。试验得出含有2%ZDDP的润滑油接触疲劳寿命比32矿油短。

　　结论本加速寿命接触疲劳试验机接触应力较大（zui高可达4GPa），转速较高（zui高转速为4100r/min），因此可在较短的时间内完成高硬度材料的接触疲劳试验。本试验机控制部分为自动计时，自动停机的功能，因此操作方便。试验机采用可控式滴油润滑方式，在节油的同时可以达到更好的润滑效果。实验证明本加速寿命试验机使用效果良好，所得数据可靠。