專利名稱：金屬導(dǎo)線疲勞微型試驗(yàn)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種導(dǎo)線擺動(dòng)疲勞的微型試驗(yàn)機(jī)，屬于材料科學(xué)與機(jī)械制造技術(shù)的儀器與儀表領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
導(dǎo)線的擺動(dòng)疲勞是指結(jié)構(gòu)中由于各元件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)以及結(jié)構(gòu)本身的振動(dòng)弓I 起連接導(dǎo)線發(fā)生周期性的擺動(dòng)，從而在導(dǎo)線內(nèi)部和連接處出現(xiàn)單根或多根金屬絲疲勞斷裂的現(xiàn)象。航空航天產(chǎn)品中，導(dǎo)線通常由上百根很細(xì)的金屬絲纏繞而成，外層用絕緣皮包裹， 導(dǎo)線的擺動(dòng)疲勞破壞導(dǎo)致的單根或多根金屬絲的斷裂將對(duì)信號(hào)傳輸?shù)目煽啃援a(chǎn)生嚴(yán)重影響，甚至?xí)虼艘馂?zāi)難性的事故。之前有關(guān)疲勞方面的研究多關(guān)注于承力結(jié)構(gòu)在循環(huán)載荷下的疲勞破壞問(wèn)題，而沒(méi)有考慮導(dǎo)線等功能結(jié)構(gòu)的疲勞破壞，隨著航空航天產(chǎn)品對(duì)可靠性要求的不斷提高，對(duì)導(dǎo)線擺動(dòng)疲勞性能的分析研究是十分迫切，也是非常必要的。目前，關(guān)于導(dǎo)線疲勞性能的試驗(yàn)多是有載試驗(yàn)(即導(dǎo)線兩端施加有一定的拉載荷)，而實(shí)際中很多連接導(dǎo)線都是處于松弛狀態(tài)，其疲勞性能與有載狀態(tài)下的不同。導(dǎo)線的松緊比(導(dǎo)線長(zhǎng)度/導(dǎo)線兩固定點(diǎn)的距離)和擺角是影響其擺動(dòng)疲勞性能的主要因素， 目前國(guó)內(nèi)鮮有公開(kāi)發(fā)表的關(guān)于導(dǎo)線擺動(dòng)疲勞性能分析的文獻(xiàn)或報(bào)告，也沒(méi)有成型的實(shí)驗(yàn)設(shè)備。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明模擬導(dǎo)線一端固定一端周期性往復(fù)擺動(dòng)的情況，用于測(cè)試連接導(dǎo)線的擺動(dòng)疲勞性能。通過(guò)調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速，可以顯著加快試驗(yàn)速度，縮短試驗(yàn)時(shí)間。為實(shí)現(xiàn)以上的技術(shù)目的，本發(fā)明將采取以下的技術(shù)方案
一種金屬導(dǎo)線疲勞微型試驗(yàn)機(jī)包括驅(qū)動(dòng)裝置、機(jī)械傳動(dòng)裝置、擺盤裝置及用于固定上述裝置的基座；所述驅(qū)動(dòng)裝置包括電機(jī)、調(diào)速器及光電計(jì)數(shù)器，上述裝置固定在所述基座上，所述擺盤裝置包括動(dòng)盤和定盤，所述動(dòng)盤和定盤之間布置試驗(yàn)導(dǎo)線，驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)所述機(jī)械傳動(dòng)裝置帶動(dòng)所述動(dòng)盤往復(fù)擺動(dòng)；試驗(yàn)導(dǎo)線兩端還連有數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。所述動(dòng)盤和定盤包括至少一組，每組包括一個(gè)動(dòng)盤和一個(gè)定盤，每組動(dòng)盤和定盤之間可以沿環(huán)向布置多組試驗(yàn)導(dǎo)線。所述機(jī)械傳動(dòng)裝置包括連接頭，第一連桿、第二連桿、導(dǎo)桿、環(huán)形導(dǎo)軌及導(dǎo)軌支撐， 所述環(huán)形導(dǎo)軌通過(guò)導(dǎo)軌支撐固定在基座上，連接頭連接所述第一連桿，第一連桿與第二連桿通過(guò)導(dǎo)桿在環(huán)形導(dǎo)軌處連接，連接頭的另一端與所述電機(jī)的輸出軸連接。所述的導(dǎo)桿與環(huán)形導(dǎo)軌通過(guò)軸承連接。所述擺盤裝置包括定盤、動(dòng)盤、定盤支柱及轉(zhuǎn)軸，所述定盤支柱固定連接在基座上，定盤支柱上固定有至少兩個(gè)定盤，所述定盤中心通過(guò)軸承連有轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)軸上設(shè)置有可以上下移動(dòng)的緊固夾，緊固夾上緊固連接所述動(dòng)盤。所述緊固夾上設(shè)有兩個(gè)凸緣，用來(lái)限制所述動(dòng)盤的周向運(yùn)動(dòng)；在動(dòng)盤、定盤上開(kāi)有環(huán)形槽、壓邊圈及彈簧片，試驗(yàn)導(dǎo)線的兩端分別通過(guò)壓邊圈、彈簧片和硅膠固定在動(dòng)盤和定盤上。定盤支柱和轉(zhuǎn)軸底端設(shè)有穩(wěn)定架。所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)由光電計(jì)數(shù)器、多路測(cè)量電路、濾波電路、放大電路和單片機(jī)組成。由于導(dǎo)線中金屬絲的斷裂將引起導(dǎo)線電阻的變化，試驗(yàn)中為了檢測(cè)導(dǎo)線的損傷狀況，在試驗(yàn)導(dǎo)線兩端加恒定電壓，然后對(duì)其電流信號(hào)進(jìn)行濾波放大，當(dāng)導(dǎo)線中電流發(fā)生變化時(shí)認(rèn)為導(dǎo)線中有金屬絲發(fā)生斷裂，記下此時(shí)該通道的試驗(yàn)循環(huán)數(shù)即為該導(dǎo)線的疲勞壽命。本發(fā)明的有益效果是
1、可以進(jìn)行導(dǎo)線一端固定一端往復(fù)擺動(dòng)的疲勞試驗(yàn)；
2、能同時(shí)進(jìn)行多組導(dǎo)線的疲勞試驗(yàn)，減小試驗(yàn)分散性；
3、試驗(yàn)頻率(0Hz-50Hz)可調(diào)節(jié)，縮短試驗(yàn)時(shí)間；
4、試驗(yàn)最大擺角為6°；
5、能對(duì)各試驗(yàn)導(dǎo)線損傷狀況實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，自動(dòng)記錄試驗(yàn)數(shù)據(jù)；
6、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造、操作、維護(hù)方便。


圖I是本發(fā)明的立體圖2是本發(fā)明的正視圖3是動(dòng)盤與緊固夾連接部分的詳細(xì)剖視圖4是動(dòng)盤與緊固夾連接部分的俯視圖5是本發(fā)明外部設(shè)備的連接關(guān)系附圖中標(biāo)號(hào)名稱1、基座；2、定盤；3、環(huán)形導(dǎo)軌；4、導(dǎo)桿；5、定盤支柱；6、轉(zhuǎn)軸；7、動(dòng)盤；8、壓邊圈；10、緊固夾；12、連桿；13、連桿；14、彈簧片；15、連接頭；16、螺栓；17、直流電機(jī)；18、穩(wěn)定架；19、軸承；20、光電計(jì)數(shù)器的發(fā)射端；21、光電計(jì)數(shù)器的接收端；22、光電計(jì)數(shù)顯示器；23、電機(jī)調(diào)速器；24、緊固螺釘；25、開(kāi)關(guān)電源。
具體實(shí)施例方式圖I所示，變頻電機(jī)17與機(jī)座通過(guò)螺栓16連接，連桿13與電機(jī)17的連接頭15 通過(guò)軸承連接，連桿12兩端分別與轉(zhuǎn)軸6和導(dǎo)桿4連接，導(dǎo)桿4在環(huán)形導(dǎo)軌3上往復(fù)來(lái)回滑動(dòng)。定盤支柱5兩端分別與基座I和定盤2連接，轉(zhuǎn)軸6兩端分別通過(guò)軸承與基座I和定盤2連接，定盤2的3個(gè)孔穿過(guò)支柱5，并由緊固螺釘24定位和壓緊。定盤支柱5和轉(zhuǎn)軸 6底端設(shè)有穩(wěn)定架18。如圖2、圖3所示，動(dòng)盤7的中心孔穿過(guò)動(dòng)盤緊固夾10，緊固夾10上的兩個(gè)凸緣限制動(dòng)盤7的周向運(yùn)動(dòng)，在動(dòng)盤7上開(kāi)有環(huán)形槽，壓邊圈8卡在所述環(huán)形槽中，由彈簧片14壓緊固定。試驗(yàn)時(shí)，將導(dǎo)線兩端分別埋入某組動(dòng)盤和定盤環(huán)形槽內(nèi)，由壓邊圈、彈簧片和硅膠固定并外接測(cè)量電路。沿環(huán)向可布置多根導(dǎo)線，調(diào)整動(dòng)緊固夾可以調(diào)整兩固定槽之間的垂直距離，圖I所示的結(jié)構(gòu)可同時(shí)進(jìn)行4組實(shí)驗(yàn)。如圖4所示，通過(guò)打開(kāi)開(kāi)關(guān)電源25，電機(jī)調(diào)速器23調(diào)節(jié)電機(jī)17的轉(zhuǎn)速，通過(guò)光電計(jì)數(shù)顯示器22測(cè)定直至試驗(yàn)所需轉(zhuǎn)速和頻率。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)通過(guò)單片機(jī)控制，在每根導(dǎo)線兩端加恒定電壓，當(dāng)導(dǎo)線中出現(xiàn)斷裂破壞時(shí)其電流會(huì)發(fā)生劇變，單片機(jī)記錄此時(shí)的循環(huán)數(shù)即為該導(dǎo)線的疲勞壽命。
權(quán)利要求
1.一種金屬導(dǎo)線疲勞微型試驗(yàn)機(jī)，其特征在于包括驅(qū)動(dòng)裝置、機(jī)械傳動(dòng)裝置、擺盤裝置及用于固定上述裝置的基座；所述驅(qū)動(dòng)裝置包括電機(jī)、調(diào)速器及光電計(jì)數(shù)器，上述裝置固定在所述基座上，所述擺盤裝置包括動(dòng)盤和定盤，所述動(dòng)盤和定盤之間布置試驗(yàn)導(dǎo)線，驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)所述機(jī)械傳動(dòng)裝置帶動(dòng)所述動(dòng)盤往復(fù)擺動(dòng)；試驗(yàn)導(dǎo)線兩端還連有數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利I要求所述的一種金屬導(dǎo)線疲勞微型試驗(yàn)機(jī)，其特征在于所述動(dòng)盤和定盤包括至少一組，每組包括一個(gè)動(dòng)盤和一個(gè)定盤，每組動(dòng)盤和定盤之間可以沿環(huán)向布置多組試驗(yàn)導(dǎo)線。
3.根據(jù)權(quán)利I要求所述的一種金屬導(dǎo)線疲勞微型試驗(yàn)機(jī)，其特征在于所述機(jī)械傳動(dòng)裝置包括連接頭(15)，第一連桿(13)、第二連桿(12)、導(dǎo)桿(4)、環(huán)形導(dǎo)軌(3)及導(dǎo)軌支撐， 所述環(huán)形導(dǎo)軌(3)通過(guò)導(dǎo)軌支撐固定在基座(I)上，連接頭(15)連接所述第一連桿(13)，第一連桿(13)與第二連桿(12)通過(guò)導(dǎo)桿(4)在環(huán)形導(dǎo)軌(3)處連接，連接頭(15)的另一端與所述電機(jī)(17)的輸出軸連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種金屬導(dǎo)線疲勞微型試驗(yàn)機(jī)，其特征在于所述的導(dǎo)桿(4) 與環(huán)形導(dǎo)軌(3)通過(guò)軸承(19)連接。
5.根據(jù)權(quán)利I要求所述的一種金屬導(dǎo)線疲勞微型試驗(yàn)機(jī)，其特征在于所述擺盤裝置包括定盤、動(dòng)盤、定盤支柱(5 )及轉(zhuǎn)軸(6 )，所述定盤支柱(5 )固定連接在基座(I)上，定盤支柱(5)上固定有至少兩個(gè)定盤，所述定盤中心通過(guò)軸承連有轉(zhuǎn)軸(6)，轉(zhuǎn)軸(6)上設(shè)置有可以上下移動(dòng)的緊固夾(10)，緊固夾(10)上緊固連接所述動(dòng)盤。
6.根據(jù)權(quán)利I要求所述的一種金屬導(dǎo)線疲勞微型試驗(yàn)機(jī)，其特征在于所述緊固夾(10)上設(shè)有兩個(gè)凸緣，用來(lái)限制所述動(dòng)盤的周向運(yùn)動(dòng)；在動(dòng)盤、定盤上開(kāi)有環(huán)形槽、壓邊圈及彈簧片，試驗(yàn)導(dǎo)線的兩端分別通過(guò)壓邊圈、彈簧片和硅膠固定在動(dòng)盤和定盤上。
7.根據(jù)權(quán)利I要求所述的一種金屬導(dǎo)線疲勞微型試驗(yàn)機(jī)，其特征在于定盤支柱(5)和轉(zhuǎn)軸(6)底端設(shè)有穩(wěn)定架(18)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種微型疲勞試驗(yàn)機(jī)，主要針對(duì)金屬導(dǎo)線的擺動(dòng)疲勞，屬于材料科學(xué)與機(jī)械制造技術(shù)的儀器與儀表領(lǐng)域。本發(fā)明模擬導(dǎo)線一端固定一端周期性往復(fù)擺動(dòng)的情況，用于測(cè)試導(dǎo)線的擺動(dòng)疲勞性能，主要由基座、驅(qū)動(dòng)裝置、機(jī)械傳動(dòng)裝置、擺盤裝置和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)組成。機(jī)械傳動(dòng)裝置將電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)變成擺盤繞定軸的往復(fù)擺動(dòng)，擺盤裝置由多組定盤和動(dòng)盤組成，定盤和動(dòng)盤之間的距離在一定范圍內(nèi)可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)調(diào)節(jié)。試驗(yàn)時(shí)導(dǎo)線兩端分別由壓塊固定在動(dòng)盤和定盤上，光電計(jì)數(shù)器記錄導(dǎo)線擺動(dòng)次數(shù)，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)試驗(yàn)導(dǎo)線的損傷狀況。本發(fā)明實(shí)驗(yàn)裝置，結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，加工方便，能同時(shí)進(jìn)行多組試驗(yàn)，導(dǎo)線擺動(dòng)幅角可達(dá)6°，實(shí)現(xiàn)對(duì)試驗(yàn)頻率(最大為50Hz)的連續(xù)控制。
文檔編號(hào)G01N3/38GK102607975SQ20121004040
公開(kāi)日2012年7月25日 申請(qǐng)日期2012年2月22日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月22日
發(fā)明者姚衛(wèi)星, 張華 , 薛濟(jì)坤 申請(qǐng)人:南京航空航天大學(xué)