钢球压碎载荷测试装置设计与试验分析探讨
发布时间：2020-10-21 07:46
基于钢球性能要求和标准,依靠现有的装备条件,设计了一种压碎载荷测试专用装置,可快速对不同规格钢球进行压碎载荷值的测试,具有操作简单、快速、准确的特点。
【部分图文】：
精密制造与自动化2020年第3期47钢球压碎载荷测试装置设计与试验分析探讨*王建修张旭(陕西汉江机床有限公司陕西汉中723003)摘要基于钢球性能要求和标准，依靠现有的装备条件，设计了一种压碎载荷测试专用装置，可快速对不同规格钢球进行压碎载荷值的测试，具有操作简单、快速、准确的特点。关键词钢球压碎载荷值弹性变形工装夹具滚动功能部件具有传动效率高、性能稳定、精度保持性好、承载力大等优点，随着机械制造行业的发展，应用范围不断扩大，而钢球作为滚动功能部件的重要组成部分，其性能直接影响到产品的承载力和耐磨性。滚动功能部件在承受工作载荷后，会产生一定的弹性变形，随着载荷的逐渐增大，钢球会产生永久变形甚至破碎，导致滚动功能部件失效。精度、硬度、组织及压碎载荷值是衡量钢球性能的重要指标，压碎载荷值的大小决定着滚动功能部件的承载能力，压碎载荷值的大小是选用钢球的重要依据之一。本文根据钢球压碎载荷值测试原理和规范，结合现有的实施装置和手段，设计专用的工装，完成对钢球压碎载荷值的测试与验证。1测试原理根据使用工况，钢球在滚动功能部件使用过程中，在承受外部载荷的同时进行滚动和滑动，与滚道部分通常为点接触，为模拟实际工况，钢球在压碎载荷测试过程中，选取3颗同规格钢球为一组，垂直放入设计好的工装夹具中，保证三颗钢球的中心在施加的外部载荷轴线上，上下两颗钢球与底座和压头上的锥形面环形成线接触，中间钢球为点接触，通过拉压实验机按加载要求对钢球进行垂直加载，直至钢球被压碎或达到预期载荷值。试验台的加载根据标准按980N/s的加载速度进行，实验中*陕西省重点研发计划项目—高档滚珠丝杠副关键技术研究及示范生产线建设编号?
精密制造与自动化2020年第3期48作面会使压头可移动距离缩短，可能导致有效加载力达不到钢球压碎载荷值的情况出现。底座设计90°锥孔用于固定钢球，深度为钢球直径尺寸的1/3～1/2比较合适，可满足多个规格钢球的测试需求。图2测试装置简图钢球保持架设计：保持架主要由V型块和压板，V型块可以很好的保证钢球的同轴，压板用来将钢球固定在V型槽中，方便垂直放置。V型块和压板的水平高度要高过最上侧钢球的1/2处，要低于最上侧钢球的2/3处，这样既能保证对钢球添加有效约束，又能留出允许钢球、压头和底座产生变形的足够允许变形量。3测试装置验证与测试分析为保证压碎载荷专用工装的可靠性和稳定性，基于现有的拉应力试验机，通过对不同钢球直径进行多次测试，验证测试数据的准确性和一致性。本次验证以Φ3.5钢球为例，对试验过程与结果进行分析。3.1试验步骤（1）将专用工装连接到拉压力试验机上，由于钢球测试过程产生的弹性变形较小，必须保证相关部分固定牢靠，不会随着压力的大小产生位移。（2）夹具安装在底座上，从V型槽放入钢球，保证最下侧钢球在底座的锥孔内，用压板消除钢球与V型槽的间隙，保证3颗钢球轴线与底座锥孔、压头力的中心同轴；（3）设置加载力的速度为980N/s，根据钢球理论压碎值设置试验最大载荷为7kN，采集力与时间、力与变形的数据，加载到设定值后，判断钢球是否破碎，保持10s后开始卸载；（4）试验完成后，检测钢球夹具是否变形，用光电显微镜观察钢球变形及损坏情况，判定钢球的压碎载荷指标是否合格。3.2实验结果与分析通过对Φ3.5钢球进行测
（3）设置加载力的速度为980N/s，根据钢球理论压碎值设置试验最大载荷为7kN，采集力与时间、力与变形的数据，加载到设定值后，判断钢球是否破碎，保持10s后开始卸载；（4）试验完成后，检测钢球夹具是否变形，用光电显微镜观察钢球变形及损坏情况，判定钢球的压碎载荷指标是否合格。3.2实验结果与分析通过对Φ3.5钢球进行测试，在加载力匀速达到7kN的过程中，钢球所承受的载荷与变形量呈线性关系，此阶段为弹性阶段，未出现明显屈服点。力与时间、应力应变的数据采集见图3、图4所示。图3力-时间曲线图4应力-应变曲线通过对测试后的钢球在电镜下检测，测量变形的大小，检测后已发生塑性变形，如图5所示，但未发生破裂情况，经实际检测，钢球发生弹性变形后的平面直径为1023μm。图5电镜下检测钢球示意图
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本文编号：2849846
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精密制造与自动化2020年第3期47钢球压碎载荷测试装置设计与试验分析探讨*王建修张旭(陕西汉江机床有限公司陕西汉中723003)摘要基于钢球性能要求和标准，依靠现有的装备条件，设计了一种压碎载荷测试专用装置，可快速对不同规格钢球进行压碎载荷值的测试，具有操作简单、快速、准确的特点。关键词钢球压碎载荷值弹性变形工装夹具滚动功能部件具有传动效率高、性能稳定、精度保持性好、承载力大等优点，随着机械制造行业的发展，应用范围不断扩大，而钢球作为滚动功能部件的重要组成部分，其性能直接影响到产品的承载力和耐磨性。滚动功能部件在承受工作载荷后，会产生一定的弹性变形，随着载荷的逐渐增大，钢球会产生永久变形甚至破碎，导致滚动功能部件失效。精度、硬度、组织及压碎载荷值是衡量钢球性能的重要指标，压碎载荷值的大小决定着滚动功能部件的承载能力，压碎载荷值的大小是选用钢球的重要依据之一。本文根据钢球压碎载荷值测试原理和规范，结合现有的实施装置和手段，设计专用的工装，完成对钢球压碎载荷值的测试与验证。1测试原理根据使用工况，钢球在滚动功能部件使用过程中，在承受外部载荷的同时进行滚动和滑动，与滚道部分通常为点接触，为模拟实际工况，钢球在压碎载荷测试过程中，选取3颗同规格钢球为一组，垂直放入设计好的工装夹具中，保证三颗钢球的中心在施加的外部载荷轴线上，上下两颗钢球与底座和压头上的锥形面环形成线接触，中间钢球为点接触，通过拉压实验机按加载要求对钢球进行垂直加载，直至钢球被压碎或达到预期载荷值。试验台的加载根据标准按980N/s的加载速度进行，实验中*陕西省重点研发计划项目—高档滚珠丝杠副关键技术研究及示范生产线建设编号?
精密制造与自动化2020年第3期48作面会使压头可移动距离缩短，可能导致有效加载力达不到钢球压碎载荷值的情况出现。底座设计90°锥孔用于固定钢球，深度为钢球直径尺寸的1/3～1/2比较合适，可满足多个规格钢球的测试需求。图2测试装置简图钢球保持架设计：保持架主要由V型块和压板，V型块可以很好的保证钢球的同轴，压板用来将钢球固定在V型槽中，方便垂直放置。V型块和压板的水平高度要高过最上侧钢球的1/2处，要低于最上侧钢球的2/3处，这样既能保证对钢球添加有效约束，又能留出允许钢球、压头和底座产生变形的足够允许变形量。3测试装置验证与测试分析为保证压碎载荷专用工装的可靠性和稳定性，基于现有的拉应力试验机，通过对不同钢球直径进行多次测试，验证测试数据的准确性和一致性。本次验证以Φ3.5钢球为例，对试验过程与结果进行分析。3.1试验步骤（1）将专用工装连接到拉压力试验机上，由于钢球测试过程产生的弹性变形较小，必须保证相关部分固定牢靠，不会随着压力的大小产生位移。（2）夹具安装在底座上，从V型槽放入钢球，保证最下侧钢球在底座的锥孔内，用压板消除钢球与V型槽的间隙，保证3颗钢球轴线与底座锥孔、压头力的中心同轴；（3）设置加载力的速度为980N/s，根据钢球理论压碎值设置试验最大载荷为7kN，采集力与时间、力与变形的数据，加载到设定值后，判断钢球是否破碎，保持10s后开始卸载；（4）试验完成后，检测钢球夹具是否变形，用光电显微镜观察钢球变形及损坏情况，判定钢球的压碎载荷指标是否合格。3.2实验结果与分析通过对Φ3.5钢球进行测
（3）设置加载力的速度为980N/s，根据钢球理论压碎值设置试验最大载荷为7kN，采集力与时间、力与变形的数据，加载到设定值后，判断钢球是否破碎，保持10s后开始卸载；（4）试验完成后，检测钢球夹具是否变形，用光电显微镜观察钢球变形及损坏情况，判定钢球的压碎载荷指标是否合格。3.2实验结果与分析通过对Φ3.5钢球进行测试，在加载力匀速达到7kN的过程中，钢球所承受的载荷与变形量呈线性关系，此阶段为弹性阶段，未出现明显屈服点。力与时间、应力应变的数据采集见图3、图4所示。图3力-时间曲线图4应力-应变曲线通过对测试后的钢球在电镜下检测，测量变形的大小，检测后已发生塑性变形，如图5所示，但未发生破裂情况，经实际检测，钢球发生弹性变形后的平面直径为1023μm。图5电镜下检测钢球示意图
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