技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本
專利主要應(yīng)用于塑性加工及高
鐵輪對等
過盈配合表面的服役性能和壽命測試領(lǐng)域，對彎扭聯(lián)合載荷作用下過盈配合面的微動損傷實(shí)驗(yàn)研究提供極大的便利。具體涉及一種用于彎曲載荷和扭轉(zhuǎn)載荷試驗(yàn)的裝配結(jié)構(gòu)、試驗(yàn)機(jī)及試驗(yàn)方法。
背景技術(shù)
[0002] 塑性加工是使金屬在外
力，通常是壓力作用下，產(chǎn)生塑性
變形，獲得所需形狀，尺寸和組織，性能的制品的一種基本的
金屬加工技術(shù)，以往常稱壓力加工。金屬塑性加工的種類很多，根據(jù)加工時(shí)
工件的受力和變形方式，基本的塑性加工方法有
鍛造，
軋制，
擠壓，
拉拔，拉伸，彎曲，剪切等幾類。
[0003] 金屬塑性加工與金屬
鑄造，切削，
焊接等加工方法相比，有以下特點(diǎn):
[0004] 金屬塑性加工是金屬整體性保持的前提下，依靠塑性變形發(fā)
生物質(zhì)轉(zhuǎn)移來實(shí)現(xiàn)工件形狀和尺寸變化的，不會產(chǎn)生切屑，因而材料的利用率高得多。
[0005] 塑性加工過程中，除尺寸和形狀發(fā)生改變外，金屬的組織，性能也能得到改善和提高，尤其對于鑄造坯，經(jīng)過塑性加工將使其結(jié)構(gòu)致密，粗晶
破碎細(xì)化和均勻，從而使性能提高。此外，塑性流動所產(chǎn)生的
流線也能使其性能得到改善。
[0006] 塑性加工過程便于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的連續(xù)化，自動化，適于大批量生產(chǎn)，如軋制，拉拔加工等，因而勞動生產(chǎn)率高。
[0007] 目前，塑性加工過程組合式支承輥以及高鐵輪對運(yùn)行過程中的過盈配合面一般在彎扭聯(lián)合載荷作用下產(chǎn)生微動損傷，而目前的過盈配合面微動實(shí)驗(yàn)大多只考慮彎曲載荷的影響，并沒有考慮扭轉(zhuǎn)載荷的作用。
[0008] 另外實(shí)驗(yàn)過程中要首先將輥套和輥芯熱裝或冷裝完成后才可以得到過盈配合結(jié)構(gòu)，加載完成實(shí)驗(yàn)后再把輥套切割開完成輥芯形貌檢測和分析以得到某一種載荷和循環(huán)次數(shù)時(shí)的損傷結(jié)果。這種傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)方法效率低、成本高、材料浪費(fèi)嚴(yán)重并且實(shí)驗(yàn)結(jié)果
精度不容易保證。
發(fā)明內(nèi)容
[0009] 為了解決傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)中輥套和輥芯裝配復(fù)雜及精度不高等問題，設(shè)計(jì)了一種可用于彎曲載荷和扭轉(zhuǎn)載荷試驗(yàn)的裝配結(jié)構(gòu)，此結(jié)構(gòu)裝拆方便，裝拆過程對過盈配合面形貌影響很小，材料利用率高并且可多次重復(fù)使用。
[0010] 具體地，本發(fā)明提供一種用于彎曲載荷和扭轉(zhuǎn)載荷試驗(yàn)的裝配結(jié)構(gòu)，其包括輥套、輥芯、第一
螺栓連接結(jié)構(gòu)、第二螺栓連接結(jié)構(gòu)和拆裝螺釘，
[0011] 所述輥套呈階梯狀，所述輥套包括第一部分以及第二部分，所述第二部分的直徑大于所述第一部分的直徑，所述第二部分中間設(shè)置有供輥芯插入的通孔，所述輥套的第二部分的中間
位置開設(shè)有縫隙大小能調(diào)的輥縫，所述輥縫的大小能夠借助于所述拆裝螺釘進(jìn)行調(diào)節(jié)，
[0012] 所述輥套第二部分的上半部分及下半部分的外圓周上均分別開設(shè)有多個凹槽，上半部分的凹槽和下半部分的凹槽的位置相對應(yīng)，上半部分的每一個凹槽開設(shè)有一個或多個通孔，下半部分的每一個凹槽開設(shè)有一個或多個
螺紋孔，所述
螺紋孔的直徑大于所述通孔的直徑，所述拆裝螺釘與所述螺紋孔相配合，所述拆裝螺釘?shù)呐渲糜糜诓迦胨雎菁y孔后頂起所述輥套第二部分的上半部分，以使輥縫的縫隙增大，從而方便輥芯插入，[0013] 當(dāng)所述輥芯插入通孔后，擰下所述拆裝螺釘，在所述輥套第二部分的上半部分的通孔內(nèi)擰入第一螺栓連接結(jié)構(gòu)，在所述輥套第二部分的下半部分的螺紋孔內(nèi)擰入第二螺栓連接結(jié)構(gòu)，
[0014] 所述輥套借助于第一螺栓連接結(jié)構(gòu)和第二螺栓連接結(jié)構(gòu)的箍緊從而在輥套與輥芯的配合面生產(chǎn)生彎曲載荷和扭轉(zhuǎn)載荷試驗(yàn)的配合
應(yīng)力。
[0015] 優(yōu)選地，所述第一螺栓連接結(jié)構(gòu)為
彈簧墊圈和
螺母，
彈簧墊圈和螺母相互配合使用，所述第二螺栓連接結(jié)構(gòu)為螺栓。
[0016] 優(yōu)選地，所述輥芯在插入所述輥套內(nèi)部的一端設(shè)置有錐形尖端，輥套和輥芯工作時(shí)所承受的
扭矩分別為W1和W2,承受載荷集中力為F1和F2。
[0017] 優(yōu)選地，所述輥套第二部分的上半部分及下半部分的外圓周上均分別開設(shè)有四個凹槽。
[0018] 優(yōu)選地，所述上半部分的每一個凹槽開設(shè)有兩個通孔，所述下半部分的每一個凹槽開設(shè)有兩個螺紋孔。
[0019] 所述螺紋孔的直徑為10mm，所述通孔的直徑為8.5mm。
[0020] 優(yōu)選地，所述第一螺栓連接結(jié)構(gòu)和第二螺栓連接結(jié)構(gòu)分別設(shè)置有8個，所述螺栓為六
角螺栓，所述螺母為
六角螺母。
[0021] 優(yōu)選地，所述拆裝螺釘?shù)臄?shù)量為2個或4個。
[0022] 優(yōu)選地，本發(fā)明還提供一種用于彎曲載荷和扭轉(zhuǎn)載荷試驗(yàn)的試驗(yàn)機(jī)，其包括工作
電機(jī)，多個傳動
鏈輪、多個傳動鏈條以及磁粉
制動器，所述多個傳動鏈輪包括第一傳動鏈輪、第二傳動鏈輪、第三傳動鏈輪以及第四傳動鏈輪，所述多個傳動鏈條包括第一傳動鏈條以及第二傳動鏈條，
[0023] 所述工作電機(jī)接通電源后，通過所述第一傳動鏈輪和第一傳動鏈條將轉(zhuǎn)矩傳遞到第二傳動鏈輪，所述第二傳動鏈輪與所述輥套通過銷軸固連，所述第二傳動鏈輪帶動輥套正向轉(zhuǎn)動，所述磁粉制動器的配置用于產(chǎn)生反作用力矩，所述磁粉制動器產(chǎn)生的反作用力矩通過第三傳動鏈輪、第四傳動鏈輪和第二傳動鏈條傳送到所述輥芯，從而為實(shí)驗(yàn)提供反作用力矩。
[0024] 優(yōu)選地，所述試驗(yàn)機(jī)放置在壓力機(jī)
工作臺上，所述壓力機(jī)將壓力垂直施加在所述輥套和所述輥芯的連接處，從而實(shí)現(xiàn)彎扭載荷共同作用下的實(shí)驗(yàn)。
[0025] 優(yōu)選地，本發(fā)明還提供一種彎曲載荷和扭轉(zhuǎn)載荷的試驗(yàn)方法，
[0026] 其包括以下步驟：
[0027] S1、將所述拆裝螺釘插入所述螺紋孔后，繼續(xù)擰入頂起所述輥套第二部分的上半部分，在拆裝螺釘和螺紋作用下使輥套產(chǎn)生一定的彈性變形，增大輥縫的縫隙，使輥套的通孔直徑變大；
[0028] S2、在所述輥套第二部分的上半部分的通孔內(nèi)擰入第一螺栓連接結(jié)構(gòu)，在所述輥套第二部分的下半部分的螺紋孔內(nèi)擰入第二螺栓連接結(jié)構(gòu)；
[0029] S3、所述輥套借助于第一螺栓連接結(jié)構(gòu)和第二螺栓連接結(jié)構(gòu)的箍緊從而在輥套與輥芯的配合面生產(chǎn)生彎曲載荷和扭轉(zhuǎn)載荷試驗(yàn)的配合應(yīng)力；
[0030] S4、將試驗(yàn)機(jī)的第二傳動鏈輪與所述輥套通過銷軸固連，輥芯與第二鏈條連接，第二傳動鏈輪帶動輥套正向轉(zhuǎn)動，所述磁粉制動器的配置用于產(chǎn)生反作用力矩，所述磁粉制動器產(chǎn)生的反作用力矩通過第三傳動鏈輪、第四傳動鏈輪和第二傳動鏈條傳送到所述輥芯，為實(shí)驗(yàn)提供反作用力矩；
[0031] S5、將所述試驗(yàn)機(jī)放置在壓力機(jī)工作臺上，所述壓力機(jī)工作臺上放置有壓力機(jī)，所述壓力機(jī)將壓力垂直施加在所述輥套和所述輥芯的連接處，從而實(shí)現(xiàn)彎扭載荷共同作用下的實(shí)驗(yàn)；
[0032] S6、實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，按順序取下輥套和輥芯，先取下第一傳動鏈條和第二傳動鏈條，然后退出銷軸，取下和輥套連接的第二傳動鏈輪，取下和輥芯連接的第三傳動鏈輪，擰下第一螺栓連接機(jī)構(gòu)和第二螺栓連接機(jī)構(gòu)，重新擰入拆裝螺釘，順利取出輥芯，在光學(xué)
顯微鏡下對輥芯外表面進(jìn)行形貌觀察，分析輥芯在一定次數(shù)的循環(huán)載荷作用后表面的損傷狀態(tài)，得出所需的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。
[0033] 與
現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有一下有益效果：
[0034] 本發(fā)明一方面可以避免熱裝和冷裝工藝，還可以大大提高試樣的使用率，在試驗(yàn)過程中任一循環(huán)次數(shù)時(shí)可以終止實(shí)驗(yàn)將輥芯取出來進(jìn)行檢測，檢測完后可以再將其裝進(jìn)輥套繼續(xù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，一組試樣可以得到多組數(shù)據(jù)。
[0035] 本發(fā)明的輥套內(nèi)孔在實(shí)驗(yàn)后可以將內(nèi)孔進(jìn)行表面加工后重復(fù)使用，大大簡化了實(shí)驗(yàn)
進(jìn)程，提高了實(shí)驗(yàn)效率，并且降低了成本減少了材料消耗。
附圖說明
[0036] 下面對本發(fā)明的附圖進(jìn)行進(jìn)一步說明：
[0037] 圖1為本發(fā)明的裝配結(jié)構(gòu)
正面示意圖；
[0038] 圖2為本發(fā)明的螺栓連接結(jié)構(gòu)的工作斷面圖；
[0039] 圖3為本發(fā)明的拆裝螺釘工作斷面圖；
[0040] 圖4為本發(fā)明的輥套的斷面圖；
[0041] 圖5為本發(fā)明的輥芯的斷面圖；
[0042] 圖6為本發(fā)明的等軸側(cè)示圖；
[0043] 圖7為本發(fā)明的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0044] 圖8為本發(fā)明的輥套的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；以及
[0045] 圖9為本發(fā)明的試驗(yàn)機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
[0046] 以下將參考附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的示例性
實(shí)施例、特征和方面。附圖中相同的附圖標(biāo)記表示功能相同或相似的元件。盡管在附圖中示出了實(shí)施例的各種方面，但是除非特別指出，不必按比例繪制附圖。
[0047] 本發(fā)明提供一種用于彎曲載荷和扭轉(zhuǎn)載荷試驗(yàn)的裝配結(jié)構(gòu)，如圖1至圖8所示，其包括輥套2、輥芯1、第一螺栓連接結(jié)構(gòu)、第二螺栓連接結(jié)構(gòu)和拆裝螺釘6。輥套2通過第一螺栓連接結(jié)構(gòu)以及第二螺栓連接結(jié)構(gòu)將輥套2箍緊從而在配合面產(chǎn)生一定的配合應(yīng)力完成連接。
[0048] 輥套2呈階梯狀，輥套2包括第一部分21以及第二部分22，第二部分22的直徑大于第一部分21的直徑，第二部分22中間設(shè)置有供輥芯1插入的通孔23，輥套2的第二部分的中間位置開設(shè)有縫隙大小能調(diào)的輥縫24，輥縫24的大小能夠借助于拆裝螺釘6進(jìn)行調(diào)節(jié)。
[0049] 輥套2的第二部分22的上半部分及下半部分的外圓周上均分別開設(shè)有多個凹槽25，上半部分的凹槽25和下半部分的凹槽25的位置相對應(yīng)，上半部分的每一個凹槽25開設(shè)有一個或多個通孔251，下半部分的每一個凹槽25開設(shè)有一個或多個螺紋孔252，螺紋孔252的直徑大于通孔251的直徑，拆裝螺釘6與螺紋孔252相配合，拆裝螺釘6插入螺紋孔252后繼續(xù)向內(nèi)擰入從而頂起輥套2的第二部分22的上半部分，以使輥縫24的縫隙增大，從而方便輥芯1插入。
[0050] 當(dāng)輥芯1插入通孔后，擰下拆裝螺釘6，在輥套2的第二部分的上半部分的通孔內(nèi)擰入第一螺栓連接結(jié)構(gòu)，在輥套2第二部分的下半部分的螺紋孔252內(nèi)擰入第二螺栓連接結(jié)構(gòu)。
[0051] 輥套2借助于第一螺栓連接結(jié)構(gòu)和第二螺栓連接結(jié)構(gòu)的箍緊從而在輥套2與輥芯1的配合面生產(chǎn)生彎曲載荷和扭轉(zhuǎn)載荷試驗(yàn)的配合應(yīng)力。
[0052] 第一螺栓連接結(jié)構(gòu)為彈簧墊圈4和螺母5，彈簧墊圈4和螺母5相互配合使用，第二螺栓連接結(jié)構(gòu)為螺栓3。
[0053] 優(yōu)選地，輥套2的第二部分的上半部分及下半部分的外圓周上均分別開設(shè)有四個凹槽。
[0054] 優(yōu)選地，上半部分的每一個凹槽25開設(shè)有兩個通孔，下半部分的每一個凹槽25開設(shè)有兩個螺紋孔。
[0055] 優(yōu)選地，螺紋孔的直徑為10mm，通孔的直徑為8.5mm。
[0056] 優(yōu)選地，第一螺栓連接結(jié)構(gòu)和第二螺栓連接結(jié)構(gòu)分別設(shè)置有8個，螺栓3為六角螺栓，螺母5為六角螺母。
[0057] 優(yōu)選地，拆裝螺釘6的數(shù)量為2個或4個。
[0058] 輥套2借助于第一螺栓連接結(jié)構(gòu)和第二螺栓連接結(jié)構(gòu)箍緊在配合面生產(chǎn)生配合應(yīng)力，第一螺栓連接結(jié)構(gòu)為彈簧墊圈4和螺母5，彈簧墊圈4和螺母5相互配合使用，第二螺栓連接結(jié)構(gòu)為螺栓3，其中螺栓3為六角頭螺栓M8，彈簧墊圈4為標(biāo)準(zhǔn)型彈簧墊圈，螺母5為六角頭螺母M8，共計(jì)八組。
[0059] 配合時(shí)，輥套2可在拆裝螺釘6和螺紋作用下使輥套2產(chǎn)生一定的彈性變形后輥套2內(nèi)孔直徑變大，輥套2的開口余量為2mm，將輥芯1放入孔中后松開拆裝螺釘6然后再用多個螺栓連接結(jié)構(gòu)將輥套2箍緊即可。
[0060] 拆裝螺釘6可以根據(jù)過盈量要求使用2個或4個。輥套2和輥芯1工作時(shí)所承受的扭矩分別為W1和W2,承受載荷集中力為F1和F2。
[0061] 如圖2至圖7所示，螺栓連接結(jié)構(gòu)包括螺栓3、彈簧墊圈4以及螺母5，其中螺栓3為六角頭螺栓M8，彈簧墊圈4為標(biāo)準(zhǔn)型彈簧墊圈，螺母5為六角頭螺母M8，共計(jì)八組。
[0062] 拆裝螺釘6選用六角頭螺栓M10，并在輥套2上半部開直徑8.5的通孔251，下半部開M10螺紋孔252。通孔和螺紋槽上均開設(shè)有螺紋孔。輥芯1的配合面設(shè)置有錐形尖端11，輥芯1配合面處有較小的錐度可以保證在不影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的前提下裝配和拆卸比較容易。
[0063] 本發(fā)明的具體安裝步驟如下：
[0064] 首先將拆裝螺釘6裝配到M10的螺紋孔中，直到拆裝螺釘6頭部頂?shù)缴习氩康耐?，繼續(xù)施加外力直到輥套2產(chǎn)生一定的彈性變形，輥縫24的縫隙增大，然后放入輥芯1，取出拆裝螺釘6，再通過螺栓連接組合使裝配面產(chǎn)生一定的應(yīng)力。取出輥芯1的步驟與此相反。
[0065] 圖6是本發(fā)明的立體結(jié)構(gòu)示意圖，本發(fā)明包括輥套2、輥芯1和螺栓連接結(jié)構(gòu)，在輥套2上加工特定形狀的孔和槽，方便實(shí)現(xiàn)螺栓連接的同時(shí)還保證內(nèi)孔可在拆裝螺釘和螺紋孔作用下產(chǎn)生一定彈性變形，可以實(shí)現(xiàn)軸和輥套2內(nèi)孔的無損拆裝。
[0066] 本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)布置合理，拆卸方便。避免了傳統(tǒng)的熱裝和冷裝工藝，還大大提高試樣的使用率。而且輥套內(nèi)孔在實(shí)驗(yàn)后可以將內(nèi)孔進(jìn)行表面加工后重復(fù)使用。
[0067] 圖9是本發(fā)明的試驗(yàn)機(jī)布置結(jié)構(gòu)示意圖，其包括工作電機(jī)7、第一傳動鏈輪8、第二傳動鏈輪10、第三傳動鏈輪11、第四傳動鏈輪13、第一傳動鏈條9、第二傳動鏈條12以及磁粉制動器14。
[0068] 本發(fā)明的具體工作方式如下：
[0069] 電機(jī)接通電源后傳遞動力和轉(zhuǎn)矩，通過第一傳動鏈輪8和第一傳動鏈條9將轉(zhuǎn)矩傳遞到第二傳動鏈輪10，第二傳動鏈輪10與輥套2通過銷軸固連，進(jìn)而帶動輥套2正向轉(zhuǎn)動。磁粉制動器14起阻力矩作用，通過第三傳動鏈輪11、第四傳動鏈輪13和第二傳動鏈條12連接到輥芯1，為摩擦磨損實(shí)驗(yàn)提供反作用力矩。
[0070] 在使用時(shí)，同時(shí)將該摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)
水平放置在壓力機(jī)工作臺上，壓力機(jī)將壓力垂直施加在輥套2和輥芯1的連接處，可以實(shí)現(xiàn)彎扭載荷共同作用下的實(shí)驗(yàn)。
[0071] 具體實(shí)施例
[0072] 一種彎曲載荷和扭轉(zhuǎn)載荷的試驗(yàn)方法，其包括以下步驟：
[0073] S1、將拆裝螺釘插入螺紋孔后，繼續(xù)擰入頂起輥套第二部分的上半部分，在拆裝螺釘和螺紋作用下使輥套產(chǎn)生一定的彈性變形，增大輥縫的縫隙，使輥套的通孔直徑變大；
[0074] S2、在輥套第二部分的上半部分的通孔內(nèi)擰入第一螺栓連接結(jié)構(gòu)，在輥套第二部分的下半部分的螺紋孔內(nèi)擰入第二螺栓連接結(jié)構(gòu)；
[0075] S3、輥套借助于第一螺栓連接結(jié)構(gòu)和第二螺栓連接結(jié)構(gòu)的箍緊從而在輥套與輥芯的配合面生產(chǎn)生彎曲載荷和扭轉(zhuǎn)載荷試驗(yàn)的配合應(yīng)力；
[0076] S4、將試驗(yàn)機(jī)的第二傳動鏈輪與輥套通過銷軸固連，輥芯與第二鏈條連接，第二傳動鏈輪帶動輥套正向轉(zhuǎn)動，磁粉制動器的配置用于產(chǎn)生反作用力矩，磁粉制動器產(chǎn)生的反作用力矩通過第三傳動鏈輪、第四傳動鏈輪和第二傳動鏈條傳送到輥芯，為實(shí)驗(yàn)提供反作用力矩；
[0077] S5、將試驗(yàn)機(jī)放置在壓力機(jī)工作臺上，壓力機(jī)工作臺上放置有壓力機(jī)，壓力機(jī)將壓力垂直施加在輥套和輥芯的連接處，從而實(shí)現(xiàn)彎扭載荷共同作用下的實(shí)驗(yàn)；
[0078] S6、實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，按順序取下輥套和輥芯，先取下第一傳動鏈條和第二傳動鏈條，然后退出銷軸，取下和輥套連接的第二傳動鏈輪，取下和輥芯連接的第三傳動鏈輪，擰下第一螺栓連接機(jī)構(gòu)和第二螺栓連接機(jī)構(gòu)，重新擰入拆裝螺釘，順利取出輥芯，在
光學(xué)顯微鏡下對輥芯外表面進(jìn)行形貌觀察，分析輥芯在一定次數(shù)的循環(huán)載荷作用后表面的損傷狀態(tài)，得出所需的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。循環(huán)載荷作用的次數(shù)可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要進(jìn)行設(shè)定。
[0079] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：
[0080] 本發(fā)明一方面可以避免熱裝和冷裝工藝，還可以大大提高試樣的使用率，在試驗(yàn)過程中任一循環(huán)次數(shù)時(shí)可以終止實(shí)驗(yàn)將輥芯取出來進(jìn)行檢測，檢測完后可以再將其裝進(jìn)輥套繼續(xù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，一組試樣可以得到多組數(shù)據(jù)。
[0081] 本發(fā)明的輥套內(nèi)孔在實(shí)驗(yàn)后可以將內(nèi)孔進(jìn)行表面加工后重復(fù)使用，大大簡化了實(shí)驗(yàn)進(jìn)程，提高了實(shí)驗(yàn)效率，并且降低了成本減少了材料消耗。
[0082] 最后應(yīng)說明的是：以上所述的各實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對前述實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行
修改，或者對其中部分或全部技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的范圍。
