CN102564874B - 疲劳试验机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种疲劳试验机，包括位于被测试件(1)上方的定滑轮I(3)、定滑轮II(5)和张力传感器I(4)以及位于被测试件(1)下方的定滑轮III(7)、定滑轮IV(9)和张力传感器II(8)；绳索I(2)的一端与被测试件(1)的上表面固定相连，绳索I(2)的另一端依次绕过定滑轮I(3)、张力传感器I(4)和定滑轮II(5)后与圆盘(6)相连；绳索II(10)的一端与被测试件(1)的下表面固定相连，绳索II(10)的另一端依次绕过定滑轮IV(9)、张力传感器II(8)和定滑轮III(7)后与圆盘(6)相连。采用本发明的疲劳试验机能精确测量加载力。

Description

疲劳试验机

技术领域

本发明涉及一种疲劳试验机，特别涉及一种采用张力传感器和绳子加载的疲劳试验机。

背景技术

目前现有的疲劳试验机一般采用加载机构，加载机构(气动、液压或电动机等)的输出轴连接传感器，再通过工装夹具连接到被测试件上。如图1所示：在气缸100的汽缸活塞200上设有力传感器300和安装夹具400，被测试件1能被固定于安装夹具400。

该疲劳试验机存在着以下技术问题：

存在问题1：

由于疲劳试验过程中被测试件1产生变形，变形方向与力加载方向不可能完全重叠，疲劳试验过程中，变形量会逐步增大，该变形导致加载的方向与运动方向不一致，对于力传感器300来说一方面会影响力传感器300的测量值，更重要的是会导致力传感器300因承受侧向力而大大降低使用寿命，在被测试件1做疲劳试验的同时，力传感器300也在做疲劳试验，因此对力传感器300的寿命要求很高。

存在问题2：

疲劳试验过程中，力传感器300跟随被测试件1一起做加速运动，由于力传感器300本身具有一定的质量，力传感器300检测到的力值是加载机构作用到力传感器300表面的力值，而通过力传感器300作用到被测试件1时，被测试件1承受的力值还包含因力传感器300及安装夹具400等对应的质量做加速运动所带来的惯性力影响。该惯性力往往导致实际加载到被测试件1的作用力与显示值严重不符。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种利用绳子加载，采用张力传感器精确测量加载力的疲劳试验机。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种疲劳试验机，包括位于被测试件上方的定滑轮I、定滑轮II和张力传感器I以及位于被测试件下方的定滑轮III、定滑轮IV和张力传感器II；

绳索I的一端与被测试件的上表面固定相连，绳索I的另一端依次绕过定滑轮I、张力传感器I和定滑轮II后与圆盘相连；

绳索II的一端与被测试件的下表面固定相连，绳索II的另一端依次绕过定滑轮IV、张力传感器II和定滑轮III后与圆盘相连。

作为本发明的疲劳试验机的改进：定滑轮I、定滑轮II和张力传感器I位于同一高度，定滑轮III、定滑轮IV和张力传感器II位于同一高度。

作为本发明的疲劳试验机的进一步改进：定滑轮IV位于定滑轮I的正下方，定滑轮III位于定滑轮II的正下方。

作为本发明的疲劳试验机的进一步改进：定滑轮I、定滑轮II、定滑轮III和定滑轮IV均采用空气轴承。

本发明的疲劳试验机，存在着以下三个创新点：

创新点一：

采用绳子连接被测试件，在被测试件上下作用点各连接一根绳子，利用对绳子施加力，从而作用到被测试件的加载点。优点：结构简单，无复杂的连接工装夹具，无附加质量的影响。

创新点二：

采用张力传感器代替普通的力传感器。张力传感器通过检测绳子张力，从而得知作用在被测试件上的拉力。在测试过程中，绳子运动而张力传感器不发生运动，因此不存在传感器惯性力对被测试件的影响。张力传感器的测量值直接等于加载到被测试件上的拉力。

创新点三：

为了能够实现拉、压两个方向的力加载，在被测试件作用点上下两个方向各安装一根绳索加载。2根绳索分别通过对应的2个定滑轮连接到一个圆盘上，圆盘正反转时刚好实现对一根绳索作收绳处理，而对另一根绳索作放绳处理；从而使一根绳索拉紧受力，而另一根绳索放松无承受拉力。并且采用两个张力传感器，分别测试两个方向的绳索张力。往上作用力方向的张力传感器安装在位于被测试件上方的两个定滑轮之间，同理，往下作用力方向的张力传感器安装在位于被测试件下方的两个定滑轮之间，这样安装的优点在于：无论疲劳试验过程中被测试件和绳索做什么运动，四个定滑轮的位置都不会发生变化，因此张力传感器仅承受绳子的张力，其作用方向不发生变化，也不承受其它附加的力，每个张力传感器的显示值与通过绳子作用在被测试件上的力之间仅存在张力传感器与被测试件间的一个定滑轮的摩擦力，该值对于疲劳试验力值来说通常可以忽略不计，实在测量精度要求高的，可以采用空气轴承代替普通轴承从而减少摩擦力的影响。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。

图1是现有的用气缸加载的疲劳试验机的结构示意图，

图2是本发明的采用张力传感器和绳子加载的疲劳试验机的结构示意图。

具体实施方式

图2给出了一种疲劳试验机，包括位于被测试件1上方的定滑轮I 3、定滑轮II 5和张力传感器I 4以及位于被测试件1下方的定滑轮III7、定滑轮IV9和张力传感器II 8；定滑轮I 3、定滑轮II 5和张力传感器I 4位于同一高度，定滑轮III7、定滑轮IV9和张力传感器II8也位于同一高度；为了确保检测数据的准确性，定滑轮I 3、定滑轮II 5、定滑轮III7和定滑轮IV9均为采用空气轴承的定滑轮。

在定滑轮I 3和定滑轮II 5之间设置张力传感器I 4，在定滑轮III7和定滑轮IV9设置张力传感器II8。

绳索I 2的一端与被测试件1的上表面固定相连，绳索I 2的另一端依次绕过定滑轮I3、张力传感器I 4和定滑轮II 5后与圆盘6相连；圆盘6起到对绳索I 2收、放绳的作用。

绳索II 10的一端与被测试件1的下表面固定相连，绳索II 10的另一端依次绕过定滑轮IV9、张力传感器II 8和定滑轮III7后与圆盘6相连；同理，圆盘6起到对绳索II 10收、放绳的作用。

绳索II 10与被测试件1的连接点位于绳索I 2和被测试件1的连接点的正下方，定滑轮IV9位于定滑轮I 3的正下方，定滑轮III7位于定滑轮II 5的正下方，张力传感器II 8位于张力传感器I 4的正下方。

实际使用时，被测试件1的左端被固定于操作台上，绳索I 2的一端与被测试件1靠近其右端的上表面固定相连，同理，绳索II 10的一端与被测试件1靠近其右端的下表面固定相连。圆盘6与操作台转动相连，即，圆盘6可相对于操作台发生转动，并且圆盘6接电机等机构实现加载。定滑轮I 3、定滑轮II 5、张力传感器I 4、定滑轮III7、定滑轮IV9和张力传感器II 8均被定位于操作台上。

当电机正转时，圆盘6顺时针旋转，圆盘6对绳索I 2作收绳处理，对绳索II 10作放绳处理；从而使绳索I 2拉紧受力，绳索II 10放松无承受拉力。此时，张力传感器I 4获得绳索I 2所受到的拉力。

相反，当电机反转时，圆盘6逆时针旋转，圆盘6对绳索II 10作收绳处理，对绳索I 2作放绳处理；从而使绳索II 10拉紧受力，绳索I 2放松无承受拉力。此时，张力传感器II 8获得绳索II 10所受到的拉力。

上述过程交替进行，就能实现对被测试件1进行疲劳试验的检测。

最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本发明的一个具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。

Claims (4)

1.疲劳试验机，其特征是：包括位于被测试件(1)上方的定滑轮I(3)、定滑轮II(5)和张力传感器I(4)以及位于被测试件(1)下方的定滑轮III(7)、定滑轮IV(9)和张力传感器II(8)；

绳索I(2)的一端与被测试件(1)的上表面固定相连，绳索I(2)的另一端依次绕过定滑轮I(3)、张力传感器I(4)和定滑轮II(5)后与圆盘(6)相连；

绳索II(10)的一端与被测试件(1)的下表面固定相连，绳索II(10)的另一端依次绕过定滑轮IV(9)、张力传感器II(8)和定滑轮III(7)后与圆盘(6)相连。

2.根据权利要求1所述的疲劳试验机，其特征是：所述定滑轮I(3)、定滑轮II(5)和张力传感器I(4)位于同一高度，所述定滑轮III(7)、定滑轮IV(9)和张力传感器II(8)位于同一高度。

3.根据权利要求2所述的疲劳试验机，其特征是：所述定滑轮IV(9)位于定滑轮I(3)的正下方，所述定滑轮III(7)位于定滑轮II(5)的正下方。

4.根据权利要求1、2或3所述的疲劳试验机，其特征是：所述定滑轮I(3)、定滑轮II(5)、定滑轮III(7)和定滑轮IV(9)均采用空气轴承。

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