(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210981579.9 (22)申请日 2022.08.15 (71)申请人 浙江工业大 学 地址 310014 浙江省杭州市下城区潮王路 18号 (72)发明人 王效贵　吴思腾　苏兴涛　王哲衡　 林一帆　刘世成　程阳　 (74)专利代理 机构 杭州求是专利事务所有限公 司 33200 专利代理师 傅朝栋　张法高 (51)Int.Cl. G01N 3/36(2006.01) G01N 3/02(2006.01) (54)发明名称 一种液压加载单球头式滚动接触疲劳试验 机及其方法 (57)摘要 本发明公开了一种液压加载单球头式滚动 接触疲劳试验机及其方法， 属于材料滚动接触疲 劳性能测试领域。 装置主要包括电机、 主轴模块、 加载模块、 润滑模块和液压油缸模块； 主轴模块 的单向止推轴承底部与试样上端面贴合相连， 用 于支撑试样； 第一角接触轴承和第二角接触轴承 用于防止主轴晃动； 加载模块包括活动横梁和用 于与试样下端面滚动接触的球头， 活动横梁与能 提供竖直方向升降力的液压油缸模块相连。 本发 明通过液压油缸向球头施加加载力， 液压加载输 出的恒定载荷保证球头在试样高速旋转的情况 下不发生跳动， 单球头加载在保证载荷唯一的同 时， 保证试样球与试样之间处于纯滚动状态。 权利要求书2页 说明书5页 附图4页 CN 115372183 A 2022.11.22 CN 115372183 A 1.一种液压加载单球头 式滚动接触疲劳试验机， 其特征在于， 包括电机(1)、 主轴模块、 加载模块、 润滑模块和液压油缸模块； 所述主轴模块包括主轴(23)、 角接触轴承套杯(21)、 第一角接触轴承(22)、 第二角接触 轴承(34)、 止推轴承支座(24)、 限位片(25)和单 向止推轴承(26)； 所述电机(1)的转动轴通 过联轴器(3)与主轴(23)的上端传动连接； 所述主轴(23)沿轴向由上至下依次套设有角接 触轴承套杯(21)、 止推轴承支座(24)和单向止推轴承(26)， 底端用于固定试样(27)； 所述单 向止推轴承(26)底部与试样(27)上端面贴合相连， 用于支撑试样(27)； 单向止推轴承(26) 的轴片与主轴(23)过盈配合， 座片与限位片(25)过盈配合， 限位片(25)固定于止推轴承支 座(24)底部； 所述止推轴承支座(24)与主轴(23)之间设有第二角接触轴承(34)； 第二角接 触轴承(34)的内圈与主轴(23)过盈配合， 外圈与止推轴承支座(24)过盈配合； 所述角接触 轴承套杯(21)与主轴(23)之间设有第一角接触轴承(22)； 第一角接触轴承(22)的内圈与主 轴(23)过盈配合， 外圈与角接触轴承套杯(21)过盈配合； 第一角接触轴承(22)和第二角接 触轴承(34)用于防止主轴(23)晃动； 所述加载模块包括活动横梁(8)和用于与试样(27)下 端面滚动接触的球头(19)， 球头(19)通过球头保持架(28)固定于活动横梁(8)上； 活动横梁 (8)与能提供竖直方向升降力的液压油缸模块相连， 通过液压油缸模块能改变球头(19)与 试样(27)之间竖直方向的压力； 所述润滑模块包括喷油管(32)和若干挡板； 所述喷油管 (32)的进油端外接稀油润滑泵站(33)， 出油端冲向球头(19)和试样(27)接触处； 所述挡板 环绕于球头(19)和试样(27)外侧， 用于防止润滑油喷溅。 2.根据权利要求1所述的一种液压加载单球头 式滚动接触疲劳试验机， 其特征在于， 所 述电机(1)为直流电极， 固定安装于第一支撑板(2)上； 联轴器(3)为膜片型单元键槽式联轴 器。 3.根据权利要求1所述的一种液压加载单球头 式滚动接触疲劳试验机， 其特征在于， 所 述主轴模块还包括位于角接触轴承套杯(21)和止推轴承支座(2 4)之间的第二支撑板(31)， 三者依次叠合设置； 主轴(23)贯穿第二支撑板(31)， 位于角接触轴承套杯(21)上方的主轴 (23)还套设有防尘圈(20)。 4.根据权利要求3所述的一种液压加载单球头 式滚动接触疲劳试验机， 其特征在于， 所 述活动横梁(8)上还对称设有若干直线轴承(17)； 每个直线轴承(17)分别通过导柱(18)与 第二支撑 板(31)相连， 以对活动横梁(8)进行 竖直方向移动的限位。 5.根据权利要求1所述的一种液压加载单球头 式滚动接触疲劳试验机， 其特征在于， 所 述球头(19)顶部嵌有能自由滚动的球 体， 通过球 体实现与试样(27)的滚动接触。 6.根据权利要求1所述的一种液压加载单球头 式滚动接触疲劳试验机， 其特征在于， 所 述液压油缸模块包括活塞杆(10)、 端盖(11)、 活塞套筒(29)和密封圈(30)； 活塞杆(10)包括 由上至下连续的顶部段、 中部段和底部段， 中部段的横截面大于底部段的横截面； 所述顶部 段与活动横梁(8)固定连接； 所述活塞套筒(29)的顶部通过法兰(12)固定于桌板(13)上； 所 述中部段同轴间隔套设于活塞套筒(29)内部， 两者之间设有密封圈(30)， 活塞杆(10)能在 活塞套筒(29)的限位下沿竖直方向密封滑动； 活塞套筒(29)底部通过端盖(11)与所述底部 段滑动密封连接， 端盖(11)与活塞杆(10)之间设有密封圈(30)； 活塞套筒(29)、 端盖(11)、 中部段和底部段之间构成环状封闭的作用区； 底部段内沿轴向开设长直孔； 长直孔的一端 与外界连通， 用于加油， 另一端与所述作用区连通， 通过作用区内的油压能对活塞 杆(10)提权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115372183 A 2供竖直方向的作用力。 7.根据权利要求6所述的一种液压加载单球头 式滚动接触疲劳试验机， 其特征在于， 所 述活塞杆(10)顶部通过固定于活动横梁(8)底部的连接件(15)与活动横梁(8)相连； 连接件 (15)为回转体结构， 内部具有与活塞杆(10)相连的螺纹孔。 8.根据权利要求1所述的一种液压加载单球头 式滚动接触疲劳试验机， 其特征在于， 还 包括控制 模块， 所述控制 模块包括加 速度传感器(16)、 模拟数字转换器、 单片机和上位机； 所述加速度传感器(16)安装于活动横梁(8)上， 用于检测其震动信号， 能依次通过模拟数字 转换器和单片机将信号传输 至上位机 。 9.根据权利要求1所述的一种液压加载单球头 式滚动接触疲劳试验机， 其特征在于， 所 述主轴(23)底部具有内螺纹孔， 试样(27)通过螺栓与该内螺纹孔的配合作用固定于主轴 (23)底部 。 10.一种利用权利要求1～9任一所述液压加载单球头 式滚动接触疲劳试验机的材料滚 动接触疲劳性能测试 方法， 其特 征在于， 具体如下： S1： 在测试前， 将试样(27)固定于主轴(23)底部， 并使试样(27)上端面与单向止推轴承 (26)底部座片相贴合； S2： 测试时， 开启稀油润滑泵站(33)， 通过喷油管(32)为试样(27)表面提供润滑油； 通 过液压泵站对液压油缸模块提供恒定压力， 向活动横梁(8)输出荷载， 使活动横梁(8)向上 移动， 进而通过球头(19)将荷载传递至试样(27)表面； 通过电机(1)驱动主轴(23)转动， 使 试样(27)同步旋转； 通过加 速度传感器(16)监测测试过程中活动横梁(8)的震动信号的变 化， 当震动信号振幅超过设定阈值时， 说明试样(27)发生破坏或剥落， 关闭电机(1)； S3： 更换试样(27)并多次重复步骤S1和S2， 以完成对试样(27)材料的滚动接触疲劳性 能测试。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115372183 A 3