專利名稱：一種低頻疲勞試驗(yàn)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種機(jī)械測(cè)試設(shè)備，具體地說(shuō)是提供一種測(cè)試金屬材料疲勞強(qiáng)度，特別是能在腐蝕介質(zhì)中應(yīng)用的測(cè)試設(shè)備疲勞試驗(yàn)機(jī)。
疲勞試驗(yàn)機(jī)是測(cè)試金屬(或非金屬)疲勞強(qiáng)度的一種測(cè)試設(shè)備，主要有電磁式、液壓伺服式和機(jī)械式幾種類型。其中電磁式疲勞機(jī)由于頻率高，不適合做腐蝕疲勞試驗(yàn)。液壓伺服式疲勞機(jī)是一種較先進(jìn)的測(cè)試裝置，可以模擬各種試驗(yàn)條件，試驗(yàn)精度高。但在低頻下工作時(shí)，功率消耗大、成本高，需與其它低頻疲勞試驗(yàn)機(jī)配合起使用，才更加合理。機(jī)械式的測(cè)試設(shè)備，大多采用彈簧配重調(diào)心式結(jié)構(gòu)和組合式調(diào)速系統(tǒng)，其機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作額定功率小、造價(jià)低(其成本僅為液壓伺服式的1/5～1/10)。此外由于避開(kāi)了高壓油路，因此噪音較小，無(wú)油污，且可以通過(guò)微機(jī)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。目前性能較好的機(jī)械式低頻疲勞試驗(yàn)機(jī)由四個(gè)主要部分組成1)試驗(yàn)機(jī)主體;2)動(dòng)力裝置;3)調(diào)心配重裝置;4)控制系統(tǒng)。

圖1為該疲勞機(jī)整機(jī)結(jié)構(gòu)，圖2為其調(diào)心配重裝置部分結(jié)構(gòu)圖。上述疲勞機(jī)的主體1)是測(cè)試試樣部分，由機(jī)身11、杠桿5、拉桿6及夾頭(包括試樣)7組成。上下夾頭7之間固定有試樣，并可安裝充有腐蝕介質(zhì)的容器，使試驗(yàn)機(jī)能測(cè)試腐蝕介質(zhì)存在狀態(tài)下的疲勞強(qiáng)度。動(dòng)力裝置2)提供試驗(yàn)動(dòng)力，它由電機(jī)1、無(wú)級(jí)變速器和擺線變速器2、應(yīng)力自動(dòng)平衡電機(jī)10及自動(dòng)平衡蝸輪、蝸桿傳動(dòng)裝置組成?？刂葡到y(tǒng)4)是整機(jī)電控系統(tǒng)，由傳感器6、控制儀8、電源開(kāi)關(guān)等組成。調(diào)心配重裝置3是測(cè)試機(jī)的重要的組成部分，它由調(diào)節(jié)滑塊14、調(diào)節(jié)滑座13、配重彈簧15、調(diào)解手輪17、連動(dòng)桿16、調(diào)解螺柱19及鎖母18組成。調(diào)解滑座13和滑塊14的軸心距，使滑座13隨動(dòng)力裝置的無(wú)級(jí)輸出軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，滑塊14沿豎直方向往復(fù)運(yùn)動(dòng)。滑塊14帶動(dòng)連動(dòng)桿16，將其作用力通過(guò)配力彈簧15和配重管套17傳遞到調(diào)解螺柱19，鎖母18是將調(diào)解螺柱19固定在配重管套17上，調(diào)解螺柱19用螺母與拉桿4連結(jié)并固定。上述疲勞機(jī)的工作過(guò)程是無(wú)級(jí)調(diào)速和擺線針輪減速器2將電機(jī)1的轉(zhuǎn)速調(diào)到疲勞試驗(yàn)時(shí)所需的轉(zhuǎn)速，并由無(wú)級(jí)輸出軸輸出其動(dòng)力，調(diào)心配重裝置將電機(jī)輸出的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩，轉(zhuǎn)變?yōu)樨Q直往復(fù)運(yùn)動(dòng)，連動(dòng)桿16施加給配重彈簧15一脈沖式的正弦變力，即只有當(dāng)滑塊14帶動(dòng)連動(dòng)桿16壓縮彈簧15的半周，配重管套16才將其力傳給拉桿4，并通過(guò)杠桿5在其另一臂，將對(duì)試樣產(chǎn)生一向上的拉力，完成測(cè)試過(guò)程。轉(zhuǎn)感器6，控制儀8是測(cè)量并顯示試樣受力情況的裝置，控制儀8并能控制自動(dòng)平衡電機(jī)10，通過(guò)自動(dòng)平衡蝸輪、蝸桿傳動(dòng)裝置9，調(diào)解實(shí)際載荷偏差，使試樣恒定的受到外力作用。當(dāng)試樣裂斷時(shí)，控制儀8能自控試驗(yàn)機(jī)停機(jī)，顯示和記錄試測(cè)結(jié)果。上述這種機(jī)械式疲勞試驗(yàn)機(jī)，雖然具有很多優(yōu)點(diǎn)，但仍存在只能測(cè)試?yán)炱趶?qiáng)，而不能測(cè)量壓縮條件的或測(cè)量與實(shí)際應(yīng)用更接近的拉伸，壓縮復(fù)合狀態(tài)。此外，這類設(shè)備體積較大，結(jié)構(gòu)也比較復(fù)雜，電機(jī)載荷變化快，不但影響電機(jī)壽命，也降低功率利用率。
本發(fā)明的目的是克服上述機(jī)械式疲勞試驗(yàn)機(jī)的不足，提供一種結(jié)構(gòu)更為簡(jiǎn)便，能耗低，并能對(duì)試樣進(jìn)行拉伸、壓縮及控制多種性能進(jìn)行實(shí)測(cè)的測(cè)試設(shè)備。
為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，對(duì)目前應(yīng)用的疲勞機(jī)進(jìn)行了較大的改進(jìn)，而提出一種新的設(shè)計(jì)方案。本發(fā)明的疲勞機(jī)仍然由試驗(yàn)機(jī)主體、動(dòng)力裝置、調(diào)心配重裝置及控制系統(tǒng)四個(gè)主要部分組成，其特征在于作為試驗(yàn)機(jī)主體部分的機(jī)身11改為框架式結(jié)構(gòu)，調(diào)心配重裝置輸出動(dòng)力的調(diào)解螺柱與夾頭連結(jié)在一起，直接將作用力施加到夾頭(及試樣)上，應(yīng)力自動(dòng)平衡電機(jī)及傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)在機(jī)身框架上，通過(guò)調(diào)解上夾頭來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)整載荷偏差。這種設(shè)計(jì)能減小主體體積和結(jié)構(gòu)。同時(shí)，在調(diào)心配重裝置的配重管套中增加一配重彈簧，使連動(dòng)桿在豎有上、下往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)均能與配重彈簧作用，將正弦交變力通配重彈簧及配重管套施加到試樣上。附圖3為本發(fā)明低頻疲勞試驗(yàn)機(jī)的結(jié)構(gòu)圖。圖中1、電機(jī);2、無(wú)級(jí)變速器及擺線針輪減速器;7、夾頭(包括試樣);8、控制儀;9、自動(dòng)平衡傳動(dòng)裝置;10、應(yīng)力自動(dòng)平衡電機(jī);11、機(jī)身;12、機(jī)座;13、調(diào)節(jié)滑座;14、調(diào)節(jié)滑塊;16、連動(dòng)桿;17、調(diào)重管套;19、調(diào)解螺柱;20、上配重彈簧;21、下配重彈簧;23、拉壓傳感器;24、加強(qiáng)板。
由圖3所示的本發(fā)明試驗(yàn)機(jī)，其主體由框架式機(jī)身11及上、下夾頭(包括試樣)7組成，上夾頭上安裝有拉壓傳感器23，應(yīng)力自動(dòng)平衡電機(jī)10安裝機(jī)身框架上部通過(guò)自動(dòng)平衡傳動(dòng)裝置9將修正應(yīng)力施加到上夾頭頂部。該機(jī)動(dòng)力裝置仍由電機(jī)1、無(wú)級(jí)變速器及擺線針輪減速器2及上述自動(dòng)平衡傳動(dòng)裝置9和應(yīng)力自動(dòng)平衡電機(jī)10組成，其作用過(guò)程和結(jié)構(gòu)可與公知技術(shù)的相應(yīng)部分相同。本發(fā)明試驗(yàn)機(jī)中的調(diào)心配重裝置仍有調(diào)節(jié)滑座13、調(diào)節(jié)滑塊14、配重彈簧、連動(dòng)桿16，調(diào)重管套17及調(diào)解螺柱18組成，但其配重筒套17較長(zhǎng)，且筒套17內(nèi)安裝有上、下兩個(gè)配重彈簧20、21，連動(dòng)桿16的端平臺(tái)處于上、下配重彈簧20、21的中間。調(diào)重管套17外帶一手輪，轉(zhuǎn)動(dòng)手輪，調(diào)整調(diào)解螺柱19與配重彈簧的距離，使連動(dòng)桿16的端平臺(tái)處于其豎直往復(fù)運(yùn)動(dòng)的中心時(shí)，當(dāng)連動(dòng)桿16向下運(yùn)動(dòng)將壓縮下配重彈簧，帶動(dòng)調(diào)重管套17向下移動(dòng)對(duì)試樣將產(chǎn)生拉伸作用。而上連動(dòng)桿16由中心位置向上運(yùn)動(dòng)將壓縮上配重彈簧，帶動(dòng)調(diào)重管套17(或直接頂?shù)秸{(diào)解螺柱19上)上移，給試樣施加一壓縮應(yīng)力。這樣由連動(dòng)桿16輸出的正弦交變作用力，將通過(guò)上、下配重彈簧20、21，對(duì)試樣進(jìn)行拉伸和壓縮狀態(tài)下的疲勞強(qiáng)度測(cè)試。當(dāng)需要只對(duì)試樣進(jìn)行拉伸疲勞性能的測(cè)試時(shí)，只要轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)重管套17上的手輪，使其上移或下調(diào)連動(dòng)桿16壓縮下配重彈簧21，使連動(dòng)桿16只在壓縮下配重彈簧21半周往復(fù)運(yùn)動(dòng)中給試樣施壓拉伸作用力，而因連動(dòng)桿16端平臺(tái)離上配重彈簧存在一定間距(大于連動(dòng)桿16最大位移量的一半)，當(dāng)連動(dòng)桿16通過(guò)中心位置上移時(shí)，對(duì)上配重彈簧無(wú)法施加作用力。這種測(cè)度情況，同目前應(yīng)用的疲勞機(jī)測(cè)試性能相同。相似處理，只要調(diào)整連動(dòng)桿16上移、壓縮上配重彈簧20，而在其往復(fù)運(yùn)動(dòng)中不能對(duì)下配重彈簧施加作用力時(shí)，加在試樣上的將為間斷的交變壓力，即實(shí)現(xiàn)對(duì)試樣進(jìn)行壓縮疲勞性能的測(cè)試。本發(fā)明的試驗(yàn)機(jī)為測(cè)量和顯示拉壓應(yīng)力情況，其傳感器采用拉壓轉(zhuǎn)感器23，通過(guò)控制儀8可顯示出試樣受力情況?？刂葡到y(tǒng)的其它部分，同公知疲勞機(jī)相應(yīng)部分類似，可參考公知技術(shù)設(shè)計(jì)出。附圖3所示的疲勞機(jī)可作為本發(fā)明的一個(gè)具體的實(shí)施例。動(dòng)力裝置安裝在機(jī)座12內(nèi)，機(jī)座12上安置有框架式機(jī)身11與使之成為一整體，中間可加入一加強(qiáng)板24，以防止機(jī)身11在長(zhǎng)時(shí)間的測(cè)試過(guò)程中發(fā)生斷裂?？刂苾x8安裝在加強(qiáng)板24上，便于操作和觀測(cè)。該試驗(yàn)機(jī)的其它部分如上述對(duì)結(jié)構(gòu)的說(shuō)明中所指出的進(jìn)行安裝組裝成整機(jī)。調(diào)整無(wú)級(jí)變速器及擺線針輪減速器2，可使該機(jī)工作頻率在0.1～1.2赫茲范圍內(nèi)任意可調(diào)，調(diào)整調(diào)節(jié)滑座13和調(diào)節(jié)滑塊14的軸心間距可使測(cè)試作用力于0～1，200kg范圍內(nèi)變化。此外，這種疲勞機(jī)也可以利用微機(jī)進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測(cè)試。
由上述本發(fā)明的低頻疲勞試驗(yàn)機(jī)與目前采用的同類型設(shè)備相比，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、測(cè)試精度高、自控性能好，可對(duì)試樣進(jìn)行多種狀態(tài)下(拉、壓)疲勞強(qiáng)度性能的測(cè)試。同時(shí)，該設(shè)備能耗小、工作噪音低、無(wú)油污，且造價(jià)低廉。適于作為各種材料拉伸壓縮疲勞強(qiáng)度性能的通用測(cè)試設(shè)備。
權(quán)利要求
1.一種低頻疲勞試驗(yàn)機(jī)由試驗(yàn)機(jī)主體、動(dòng)力裝置、調(diào)心配重裝置和控制系統(tǒng)四個(gè)主要部分組成，其特征在于1)主體的機(jī)身為框架式結(jié)構(gòu)，且調(diào)心配重裝置輸出動(dòng)力的調(diào)解螺柱19與夾頭7連結(jié)在一起；2)、調(diào)心配重裝置的配重管套17中安裝有上、下兩個(gè)配重彈簧20、21，連動(dòng)桿16的端平臺(tái)處于上、下配重彈簧中間。
2.按照權(quán)利要求1所述的試驗(yàn)機(jī)，其特征在于控制系統(tǒng)中安裝在夾頭7上的傳感器為拉壓傳感器23。
全文摘要
一種低頻疲勞試驗(yàn)機(jī)是采用彈簧配重調(diào)心和組合調(diào)速的機(jī)械式設(shè)備。由于該機(jī)使用上、下兩個(gè)配重彈簧，因而可實(shí)現(xiàn)拉伸，壓縮多種狀態(tài)下對(duì)測(cè)試樣品的疲勞強(qiáng)度的測(cè)試。此外，由于采用調(diào)心配重裝置輸出的作用力直接加到夾頭上的設(shè)計(jì)，使整機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、便于操作、減少能耗，工作噪音低、且造價(jià)低。該機(jī)也可配置微機(jī)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制測(cè)試工作，其測(cè)試精度高，可作為各種材料拉壓疲勞強(qiáng)度性能的通用測(cè)試設(shè)備。
文檔編號(hào)G01N3/08GK1072260SQ9110629
公開(kāi)日1993年5月19日 申請(qǐng)日期1991年11月12日 優(yōu)先權(quán)日1991年11月12日
發(fā)明者柯偉, 常殿林, 鄭宇禮, 朱自勇 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院金屬腐蝕與防護(hù)研究所