CN103471843A - 一种拉弯多轴疲劳试验机构 - Google Patents

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Abstract

一种拉弯多轴疲劳试验机构，它是由固持端部分、弯曲振动部分、柔性机构部分、拉伸加载连接部分和叶形试样组成；其最左侧是一个固持端部分，它夹持住叶形试样的下端部；弯曲振动部分夹持叶形试样的另一端，之后又与柔性机构部分、拉伸加载连接部分连接到一起；该固持端部分使叶形试样的受力状态与真实工作叶片的约束一样；用激振器对弯曲振动部分施加弯曲振动载荷，柔性机构部分与弯曲振动部分连接减小了整个拉弯多轴疲劳试验机构的弯曲刚度，有利于弯曲振动载荷加载；拉伸加载连接部分与柔性机构部分连接用于加载主轴方向上的拉伸载荷。本发明实现了叶形试样主轴方向受到拉伸载荷的同时，可以在垂直于主轴的方向施加弯曲振动载荷。

Description

一种拉弯多轴疲劳试验机构
技术领域
本发明涉及一种拉弯多轴疲劳试验机构，属于力学测试设备技术领域。 
背景技术
叶轮动力机械广泛用来作为航空、电站、舰船、导弹、坦克、重载机车等高端领域的核心动力以及冶金、勘探、化工、土木等一般工业领域的主要或辅助动力，在国民经济尤其是整个重工业体系中占有十分重要的地位。叶轮机械的主要部件是工作叶片，其在叶轮机械工作时除了受到巨大的离心力载荷，同时还受到因内部流场畸变及系统机械振动导致的弯曲振动载荷。弯曲振动载荷是一种交变载荷，容易导致叶片发生疲劳断裂。而目前，市面上多轴疲劳试验机有双轴拉压疲劳机和拉扭复合疲劳机两类。双轴拉压疲劳机配以十字形平板试样，试验时可以在两个相互垂直的方向上独立施加所要求的循环载荷；拉扭复合疲劳机可以对管状试样独立施加拉压及扭转循环载荷。现有的多轴疲劳试验机无法实现拉弯多轴疲劳试验。 
发明内容
1、目的：本发明的目的是提供一种拉弯多轴疲劳试验机构，它可以模拟工作叶片所受到的载荷，用叶形试样代替工作叶片，对叶形试样施加轴向拉伸载荷的同时，用激振器可以对叶形试样施加弯曲振动载荷。 
2、技术方案： 
在疲劳试验中，通常试样在被加载了轴向拉伸载荷的时候，会导致试样刚度变大，这时的试样是非常难以施加弯曲振动载荷的。本试验机构通过在夹持试样的一端连接一片板簧和轴承铰链，可以减小整个机构的刚度，实现试样在受到轴向拉伸载荷的同时，可以在另一个方向施加弯曲振动载荷。图1为拉弯多轴疲劳试验机构示意图。 
本发明一种拉弯多轴疲劳试验机构，它是由固持端部分（1）、弯曲振动部分（2）、柔性机构部分（3）、拉伸加载连接部分（4）四部分和叶形试样（29）组成，它们之间的位置连接关 系是：拉弯多轴疲劳试验机构最左侧是一个固持端部分（1），它夹持住叶形试样（29）的下端部；弯曲振动部分（2）夹持叶形试样（29）的另一端，之后又与柔性机构部分（3）连接到一起，再连接到拉伸加载连接部分（4）上。固持端部分（1）用于约束叶形试样（29）的下端部，使叶形试样（29）的受力状态与真实工作叶片的约束一样。用激振器对弯曲振动部分（2）施加弯曲振动载荷，如双箭头所示。柔性机构部分（3）与弯曲振动部分（2）连接减小了整个拉弯多轴疲劳试验机构的弯曲刚度，有利于弯曲振动载荷加载。拉伸加载连接部分（4）与柔性机构部分（3）连接用于加载主轴方向上的拉伸载荷。 
所述固持端部分是由两块带约束圆杆10、11的带槽矩形块8、9和一个带台阶的圆柱状件组成，带槽矩形块上均布6个螺纹孔用于两个带槽矩形块8、9的夹紧和螺纹连接，带槽矩形块8、9内部两端分别设有和定心连接器7及叶形试样29下端部外形吻合的凹槽。该带台阶的圆柱状件头部设有梯形状的定心连接器7，其中部圆柱设置有通孔，以供销钉6穿过；固持端主轴方向圆拉杆5与疲劳试验机夹头连接。 
所述弯曲振动部分是两块矩形夹板组合而成，矩形夹板上均布多个螺纹孔用于两板的夹紧并和板簧连接，矩形夹板内部设有和叶形试样外形吻合的凹槽； 
所述柔性机构部分是由一片板簧和两个轴承铰链组合而成。板簧是由弹簧钢制作的矩形薄板件。轴承铰链里包括轴承、垫圈、带轴颈的方轴和轴承座。轴承和垫圈是按需选购的市购件；左右两半边带轴颈的方轴是两块矩形板和四个半圆柱连接而成，矩形板上均布螺纹孔用于夹紧板簧，半圆柱部分组成轴颈与轴承配合；轴承座是两块头部带圆弧形、尾部为矩形的条形板料；头部圆弧形设有圆形凹槽和小孔，供放置轴承，尾部矩形处设有通孔便于与拉伸加载连接部分螺接；垫板（右）19和垫板（左）20是根据现场情况用于调整夹紧板簧14。 
所述拉伸加载连接部分是矩形板和圆柱杆的组合件，矩形板两端设有螺纹孔与轴承座螺接，圆柱杆与疲劳试验机的夹头连接。 
所述叶形试样是外形模拟工作叶片的带圆弧形的薄片件。 
3、优点及功效：本发明一种拉弯多轴疲劳试验机构，它与现有技术比，其优点是：实现了叶形试样主轴方向受到拉伸载荷的同时，可以在垂直于主轴的方向施加弯曲振动载荷。这样叶形试样的受力状态就类似于叶轮动力机械中的工作叶片受力状态。作用于工作叶片上的旋转离心力由叶形试样所受主轴方向上的拉伸载荷模拟，施加到工作叶片上的弯曲振动载荷由叶形试样所受垂直主轴方向的弯曲振动模拟。 
附图说明
图1为本发明一种拉弯多轴疲劳试验机构示意图； 
图2为固持端部分拆装示意图； 
图3为弯曲振动部分拆装示意图； 
图4为柔性机构部分拆装示意图。 
图中符号说明如下： 
1-固持端部分、2-弯曲振动部分、3-柔性机构部分、4-拉伸加载连接部分、5-固持端主轴方向圆拉杆、6-销钉、7-定心连接器、8-带槽矩形块（左）、9-带槽矩形块（右）、10-约束圆杆（左）、11-约束圆杆（右）、12-矩形夹板（左）、13-矩形夹板（右）、14-板簧、15-轴承（上）、16-垫圈（上）、17-带轴颈的方轴（右半边）、18-带轴颈的方轴（左半边）、19-垫板（右）、20-垫板（左）、21-垫圈（下）、22-轴承（下）、23-轴承座（上）、24-轴承座（下）、25-大螺母（上）、26-大螺母（下）、27-带螺纹的方轴、28-主轴方向圆拉杆、29-叶形试样。 
具体实施方式
见图1-4，本发明一种拉弯多轴疲劳试验机构，它是由固持端部分1、、弯曲振动部分2、柔性机构部分3和拉伸加载连接部分4四部分和叶形试样29组成，它们之间的位置连接关系是：拉弯多轴疲劳试验机构最左侧是一个固持端部分1，它夹持住叶形试样29的下端部；弯曲振动部分2夹持叶形试样29的另一端，之后又与柔性机构部分3连接到一起，再连接到拉伸加载连接部分4上。固持端部分1用于约束叶形试样29的下端部，使叶形试样29的受力状态与真实工作叶片的约束一样。激振器对弯曲振动部分2施加弯曲振动载荷，如双箭头所示。柔性机构部分3与弯曲振动部分2连接减小了整个拉弯多轴疲劳试验机构的弯曲刚度，有利于弯曲振动载荷加载。拉伸加载连接部分4与柔性机构部分3连接用于加载主轴方向上的拉伸载荷。 
所述固持端部分1是由两块带约束圆杆10、11的带槽矩形块8、9和一个带台阶的圆柱状件组成，带槽矩形块上均布6个螺纹孔用于两个带槽矩形块8、9的夹紧和螺纹连接，带槽矩形块8、9内部两端分别设有和定心连接器7及叶形试样29下端部外形吻合的凹槽；该带台阶的圆柱状件头部设有梯形状的定心连接器7，其中部圆柱设置有通孔，以供销钉6穿过；固持端主轴方向圆拉杆5与疲劳试验机夹头连接。 
所述弯曲振动部分2是由两块矩形夹板12（左）、13（右）组合而成，矩形夹板12（左）、13（右）上均布多个螺纹孔用于两板的夹紧和板簧14连接，矩形夹板内部设有和叶形试样外形吻合的凹槽； 
所述柔性机构部分3是由一片板簧14和两个轴承铰链组合而成；板簧14是由弹簧钢制作的矩形薄板件，轴承铰链里包括上下两个轴承15（上）、22（下）、垫圈16（上）、21（下）、左右两半边带轴颈的方轴17（右半边）、18（左半边）和轴承座23（上）、24（下）。轴承15（上）、22（下）和垫圈16（上）、（21）（下）是按需选购的市购件；左右两半边带轴颈的方轴17（右半边）、18（左半边）是两块矩形板和四个半圆柱焊接而成，矩形板上均布螺纹孔用于夹紧板簧14，半圆柱部分组成轴颈与轴承15（上）、22（下）配合；轴承座23（上）、24（下）是两块头部带圆弧形、尾部为矩形的条形板料；头部圆弧形设有圆形凹槽和小孔，供放置轴承，尾部矩形处设有通孔便于与带螺纹的方轴27螺接；通过大螺母25（上）、26（下）旋紧到带螺纹的方轴27上。垫板（右）19和垫板（左）20是根据现场情况用于调整夹紧板簧14。 
所述拉伸加载连接部分4是带螺纹的方轴27和主轴方向圆拉杆28的组合件，带螺纹的方轴27与轴承座23（上）、24（下）螺接，主轴方向圆拉杆28与疲劳试验机的夹头连接。 
所述叶形试样29是外形模拟工作叶片的带圆弧形的薄片件。 

Claims (1)

1.一种拉弯多轴疲劳试验机构，其特征在于：它是由固持端部分（1）、弯曲振动部分（2）、柔性机构部分（3）、拉伸加载连接部分（4）四部分和叶形试样（29）组成；拉弯多轴疲劳试验机构最左侧是一个固持端部分（1），它夹持住叶形试样（29）的下端部；弯曲振动部分（2）夹持叶形试样（29）的另一端，之后又与柔性机构部分（3）连接到一起，再连接到拉伸加载连接部分（4）上；该固持端部分（1）用于约束叶形试样（29）的下端部，使叶形试样（29）的受力状态与真实工作叶片的约束一样；用激振器对弯曲振动部分（2）施加弯曲振动载荷，柔性机构部分（3）与弯曲振动部分（2）连接减小了整个拉弯多轴疲劳试验机构的弯曲刚度，有利于弯曲振动载荷加载；拉伸加载连接部分（4）与柔性机构部分（3）连接用于加载主轴方向上的拉伸载荷；
所述固持端部分（1）是由两块带约束圆杆（10）、（11）的带槽矩形块（8）、（9）和一个带台阶的圆柱状件组成，带槽矩形块上均布6个螺纹孔用于两个带槽矩形块（8）、（9）的夹紧和螺纹连接，带槽矩形块（8）、（9）内部两端分别设有和定心连接器（7）及叶形试样（29）下端部外形吻合的凹槽；该带台阶的圆柱状件头部设有梯形状的定心连接器（7），其中部圆柱设置有通孔，以供销钉（6）穿过；固持端主轴方向圆拉杆（5）与疲劳试验机夹头连接；
所述弯曲振动部分（2）是两块矩形夹板组合而成，矩形夹板上均布复数个螺纹孔用于两板的夹紧并和板簧连接，矩形夹板内部设有和叶形试样外形吻合的凹槽；
所述柔性机构部分（3）是由一片板簧和两个轴承铰链组合而成；板簧是由弹簧钢制作的矩形薄板件，轴承铰链里包括轴承、垫圈、带轴颈的方轴和轴承座；左右两半边带轴颈的方轴是两块矩形板和四个半圆柱连接而成，矩形板上均布螺纹孔用于夹紧板簧，半圆柱部分组成轴颈与轴承配合；轴承座是两块头部带圆弧形、尾部为矩形的条形板料；头部圆弧形设有圆形凹槽和小孔，供放置轴承，尾部矩形处设有通孔便于与拉伸加载连接部分螺接；右、左垫板（19）和（20）是用于调整夹紧板簧（14）；
所述拉伸加载连接部分（4）是矩形板和圆柱杆的组合件，矩形板两端设有螺纹孔与轴承座螺接，圆柱杆与疲劳试验机的夹头连接；
所述叶形试样（29）是外形模拟工作叶片的带圆弧形的薄片件。
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