一種復合疲勞試驗的測量方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種復合疲勞試驗的測量方法，包括以下步驟：將試件固定于工作臺面上，并在工作臺面長度方向的一側面、寬度方向的一側面、底端面上各安裝至少一個力傳感器；在工作臺面的中心建立直角坐標系，三坐標分別為沿工作臺面長度方向的X軸、沿寬度方向的Y軸和垂直于工作臺面的Z軸；在試件的頂端施加模擬其工作狀態(tài)下的復合力；建立數學模型，X軸方向的力為，Y軸方向的力為，Z軸方向的力為，X軸方向的彎矩為Mx=×Ly，Y軸方向的彎矩為My=×Lx，Z軸方向的扭矩為Mz=×Ly+×Lx。本發(fā)明通過將力傳感器感應到的力值通過數學模型進行計算，從而實現(xiàn)了被測試件所受復合力的測量，該測量方法不僅易于實施，且切實有效。
【專利說明】一種復合疲勞試驗的測量方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及疲勞試驗技術范圍，尤其涉及一種復合疲勞試驗的測量方法。
【背景技術】
[0002]隨著航空、航天科技的飛速發(fā)展，對關鍵零件的質量和性能要求越來越高。例如飛機發(fā)動機主軸是飛機的關鍵零件之一，在高速、高溫、受力復雜的條件下運轉，其質量和性能直接影響到發(fā)動機性能、壽命和可靠性。為了保證發(fā)動機主軸的質量和性能，其在工作時必須具備足夠的疲勞強度。而，為了保證發(fā)動機主軸具有足夠的疲勞強度，在其試制和批量生產的過程中，必須對其疲勞強度的進行模擬測量，用以評估其疲勞強度是否符合實際要求。
[0003]但是由于飛機發(fā)動機主軸的受力情況較為復雜，目前還沒有相關的測量力的方法用于借鑒。因此一種易于實施、有效的疲勞試驗的測量方法亟待出現(xiàn)。

【發(fā)明內容】

[0004]為了解決上述技術問題，本發(fā)明的目的在于提供一種易于實施、有效的疲勞試驗的測量方法。
[0005]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明技術方案如下:
一種復合疲勞試驗的測量方法，包括以下步驟:
(1)將試件的一端固定設置于工作臺面上，并在所述工作臺面長度方向的一側面上安裝至少一個第一力傳感器，在所述工作臺面寬度方向的一側面上安裝至少一個第二力傳感器，在所述工作臺面的底端面上安裝至少一個第三力傳感器；
(2)在所述工作臺面的中心建立直角坐標系，三坐標分別為沿所述工作臺面長度方向的X軸、沿所述工作臺面寬度方向的Y軸和垂直于所述工作臺面的Z軸；
(3)在所述試件的頂端施加模擬其工作狀態(tài)下的復合力；
(4)建立數學模型，在直角坐標系中，設所述第一力傳感器感應的X軸方向的力為 ，所述第二力傳感器感應的Y軸方向的力為務，所述第三力傳感器感應的Z軸方向的軸
向力為S ,則X軸方向的彎矩為:Mx= S XLy，Y軸方向的彎矩為:My=冗XLx，Z軸方向的扭矩為:Mz= $ XLy+ Fy XLx,其中，Lx和Ly為力臂。
[0006]作為本發(fā)明的優(yōu)選方案之一，在所述工作臺面長度方向的一側面對稱地安裝一對所述第一力傳感器，在所述工作臺面寬度方向的一側面的中心安裝一個所述第二力傳感器，在所述工作臺面的底端面對稱地安裝四個所述第三力傳感器。
[0007]作為本發(fā)明的優(yōu)選方案之一，設該些第三力傳感器感應的Z軸方向的力分別為m ，該些第一力傳感器感應的x軸方向的力分別為,所述第二力
傳感器感應的Y軸方向的力為$,則冗=?ν? + M2 +N3 + N4^Fx = N5 + m=NI ;
X軸方向的彎矩為:MX= M Liy+ M2 L2y+ Wi L3y+ m L4Y，Y軸方向的彎矩為:MY= M
L!x+ hi A L2x+ 2/3 L3x+ J/4 L4X，Z 軸方向的扭矩為:MZ- 3,5 L5y+ //6 L6Y，其中，L1Y、L2Y、L3Y、L4Y、Lix、L2X、L3x λ L4x λ L5y λ L6y為力臂。
[0008]作為本發(fā)明的優(yōu)選方案之一，所述第一力傳感器、第二力傳感器、第三力傳感器分別與計算單元相連接，其輸出的信號傳遞給計算單元，所述計算單元對所述信號進行處理和計算，并將計算結果傳遞給顯示器，以顯示各方向的力以及力矩值。
[0009]本發(fā)明通過建立數學模型，將力傳感器感應到的力值通過數學模型進行計算，從而實現(xiàn)了飛機發(fā)動機主軸復雜受力的測量，該測量方法不僅易于實施，且切實有效。此外，該測量方法不僅適用于飛機發(fā)動機主軸的力學測量，還適用于其它軸類零件的力學測量，且該測量方法不僅限于疲勞試驗，也可作為普通力的測量。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]為了更清楚地說明本發(fā)明結構特征和技術要點，下面結合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明進行詳細說明。
[0011]圖1為本發(fā)明實施例所公開的一種復合疲勞試驗的測量方法的主視圖；
圖2為本發(fā)明實施 例所公開的一種復合疲勞試驗的測量方法的俯視圖。
[0012]附圖標記說明:1_工作臺面、2-第一傳感器、3-第二傳感器、4-第三傳感器、5-試件。
【具體實施方式】
[0013]下面將結合本實施例中的附圖，對實施例中的技術方案進行具體、清楚、完整地描述。
[0014]一種復合疲勞試驗的測量方法可借助如圖1-2所示的系統(tǒng)實施，其包括:用于固定安裝試件5 (發(fā)動機主軸)進行測試的工作臺面1、安裝于工作臺面I長度方向的一側面上第一力傳感器2、安裝于工作臺面I寬度方向的一側面上第二力傳感器3以及安裝于工作臺面I的底端面的第三力傳感器4。
[0015]該復合疲勞試驗的測量方法的實施過程包括以下步驟:
參見圖1-2所示，將試件5的一端垂直地剛性固定設置于工作臺面I上的中心位置，優(yōu)選的，在工作臺面I長度方向的一側面的兩端對稱地安裝兩個第一力傳感器2，在工作臺面I寬度方向的一側面的中心安裝一個第二力傳感器3，在工作臺面I的底端面上對稱地安裝四個第三力傳感器4;
在工作臺面I的中心建立直角坐標系，三坐標分別為沿工作臺面I長度方向的X軸、沿工作臺面I寬度方向的Y軸和垂直于工作臺面I的Z軸；
在發(fā)動機主軸的頂端施加模擬其工作狀態(tài)下的復合力，可以運用液壓油缸施加復合
力；
建立數學模型，在直角坐標系中，設裝設于工作臺面I底端面的四個第三力傳感器4感應的力分別為跖m，裝設于工作臺面I長度方向一側面的兩個第一力傳感器2感應的力分別為及5、訴，裝設于工作臺面I寬度方向一側面的一個第二力傳感器3感應的力為$ ;
則X軸方向所受的軸向力=疋+訴;
Y軸方向所受的力' Py = Wi ; z軸方向所受的力:冗= Μ+ ?+ ?^ + ?^;
X 軸方向所受的彎矩=Mx= M Liy+ Ni L2y+ m L3Y+ m L4y ；
Y 軸方向所受的彎矩=My= M Lix+ m L2x+ m L3X+ m L4x; z 軸方向所受的扭矩:MZ= m l5Y+ m l6Y+ Ni XO，所以 Mz= m l5Y+ m l6Y ；
其中， L1Y、L2Y Λ L3Y Λ L4Y Λ L1X、L2X Λ L3X、L4X Λ L5Y Λ L6y 為計算力矩時各力的力臂。
[0016]各力傳感器可以與計算單元相連接，其輸出的信號傳遞給計算單元，計算單元對信號進行處理和計算，并將計算結果傳遞給顯示器，以顯示各方向的力以及力矩值。
[0017]本發(fā)明提供的復合疲勞試驗的測量方法，通過布置合理數量的力學傳感器進行力學感應以及通過建立數學模型結構，將力傳感器感應的力通過數學模型進行計算，從而實現(xiàn)了對試件5所承受的復合力的測量。該測量方法不僅易于實施，且切實有效。此外，該測量方法不僅適用于飛機發(fā)動機主軸的力學測量，還適應于其它的軸類零件的力學測量。
[0018]上述【具體實施方式】，僅為說明本發(fā)明的技術構思和結構特征，目的在于讓熟悉此項技術的相關人士能夠據以實施，但以上所述內容并不限制本發(fā)明的保護范圍，凡是依據本發(fā)明的精神實質所作的任何等效變化或修飾，均應落入本發(fā)明的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種復合疲勞試驗的測量方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)將試件的一端固定設置于工作臺面上，并在所述工作臺面長度方向的一側面上安裝至少一個第一力傳感器，在所述工作臺面寬度方向的一側面上安裝至少一個第二力傳感器，在所述工作臺面的底端面上安裝至少一個第三力傳感器； (2)在所述工作臺面的中心建立直角坐標系，三坐標分別為沿所述工作臺面長度方向的X軸、沿所述工作臺面寬度方向的Y軸和垂直于所述工作臺面的Z軸； (3)在所述試件的頂端施加模擬其工作狀態(tài)下的復合力； (4)建立數學模型，在直角坐標系中，設所述第一力傳感器感應的X軸方向的力為 ，所述第二力傳感器感應的Y軸方向的力為Fy，所述第三力傳感器感應的Z軸方向的軸向力為瓦，則X軸方向的彎矩為:Mx= S XLy，Y軸方向的彎矩為:My=冗XLx，Z軸方向的扭矩為:Mz=U XLy+系XLx，其中，Lx和Ly為力臂。
2.根據權利要求1所述的一種復合疲勞試驗的測量方法，其特征在于，在所述工作臺面長度方向的一側面對稱地安裝一對所述第一力傳感器，在所述工作臺面寬度方向的一側面的中心安裝一個所述第二力傳感器，在所述工作臺面的底端面對稱地安裝四個所述第三力傳感器。
3.根據權利要求2所述的一種復合疲勞試驗的測量方法，其特征在于，設該些第三力傳感器感應的z軸方向的力分別為M hH ,該些第一力傳感器感應的X軸方 向的力分別為疋、訴，所述第二力傳感器感應的Y軸方向的力為E，則€ =m+m+ m + m^Fx = m + m^y = Ni ； X軸方向的彎矩為=Mx= m Liy+ M2 L2y+ m L3Y+ M4 L4y, Y軸方向的彎矩為:MY= MLix+ M2 L2X+ iV3 L3x+ L4X，Z 軸方向的扭矩為:ΜΖ- L5y+ J*/ζ L6Y，其中，L1y、L2y、L3y、L4y、Lix、L2x、L3x、L4x、L5y > L6y為力臂。
4.根據權利要求1所述的一種復合疲勞試驗的測量方法，，其特征在于，所述第一力傳感器、第二力傳感器、第三力傳感器分別與計算單元相連接，其輸出的信號傳遞給計算單元，所述計算單元對所述信號進行處理和計算，并將計算結果傳遞給顯示器，以顯示各方向的力以及力矩值。
【文檔編號】G01M13/00GK104006959SQ201410274065
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2014年6月18日 優(yōu)先權日:2014年6月18日
【發(fā)明者】仝寧可, 王述成 申請人:蘇州東菱科技有限公司