CN1053500C - 无级调速交变加载装置及疲劳机 - Google Patents

Abstract

一种无级调速交变加载装置是采用弹簧调心加载系统，并在无级变速器的输出端又加装一个摆线针轮变速器，利用这种加载装置可制作一种低频疲劳试验机。该疲劳机其结构简单、操作方便、测试精度高，自控性能好。同时，该设备能耗小、工作噪音低、无油污、造价低廉，可作为测试各种材料拉伸疲劳强度性能的通用测试设备。

Description

无级调速交变加载装置及疲劳机

本发明涉及一种机械测试设各机电式无级调速交速加载装置及采用该装置的疲劳度验机，具体地说是提供一种测试金属材料疲劳强度，特别是能在腐蚀介质中应用的测试设备疲劳试验机。

疲劳试验机是测试金属(或非金属)疲劳强度的一种测试设备，主要有电磁式、液压伺服式和机械式几种类型。其中电磁式疲劳机由于频率高，不适合做腐蚀疲劳试验。液压伺服式疲劳机是一种较先进的测试装置，可以模拟各种试验条件，试验精度高。但在低频下工作时，功率消耗大、成本高，需与其它低频疲劳试验机配合起使用，才更加合理。机械式的疲劳试验设备，常采用旋转弯曲配重加载或凸轮式配重轴向加载，这些轴向的循环加载波形是突变形式，即所施加载的载荷是一次到位。这种机械式疲劳试验机，虽然具有机械传动结构简单、造价低等优点，但设备体积较大，电机载荷变化快，其有效功率低。

本发明的目的是克服上述机械式疲劳试验机的不足，提供一种机电式无级调速交变加载装置并利用这种装置制作疲劳试验机。

为实现上述目的，本发明对目前应用的机械式疲劳进行了较大的改进，设计出一种机电式无级调速交变加载装置，并且利用这种加载装置制造出疲劳试验机。本发明的无级调速交变加载装置包括动力装置和调心配重装置两部分。其中动力装置由电机和无级变速器组成，电机通过无级调速器将动力输出，其特征在于无级调速器的输出端又加装一个摆线针轮变速器，这样可以避免无级调速器在低转速时温升过高，不能在低转速长期运行的缺点。调心配重装置是无级调速交变加载装置的重要组成部分，其特征在于它是采用弹簧调心加载装置，具体地说它由调节滑块，调节滑座，调节丝杠、配重弹簧、配重管套、调节手轮、连动杆，调节螺柱及锁母组成。调节滑座为一带有一槽道的圆盘，它同轴安装固定在动力装置的无级调速输出轴上，调节滑块置于调节滑座的槽道中，通过调节丝杠调整滑块在槽道中的位置，调节滑块上安装有连动杆。当滑块旋转轴线与滑座转动重合时，虽然滑座转动时将带动滑块转动，但滑块沿旋转轴并没有相对位移，与滑块连动的连动杆将处于相对静止状态。如果调整调节丝杠，使滑块与滑座有一定心距时，滑座转动使滑块沿一定圆周转动，其结果滑块将带动连动杆上、下移动，即沿竖直方向往复运动。配重管套内安装有配重弹簧，连动杆另一端穿入配重弹簧内其顶端带有一平台置于配重弹簧上。配重管套上端通过螺纹联接有调节螺柱，当调节螺柱拧入配重管套上到一定位置后利用锁母将其固定在配重管套上。在配重管套上带有一调节手轮，通过旋转调节手轮使调节螺柱、配重弹簧和连动杆顶端平台处于一定适当的位置。上述结构的调心配重装置的工作过程是，当滑块带动连动杆沿往复运动中心向下移动时，连动杆顶端平台将压缩配重弹簧，并通过配重管套将作用力传递到调节螺柱上，带动调节螺柱向下运动。而当连动杆沿往复运动中心向上移动半周时，连动杆的顶端平台在配重管套内向上移动，但接触不到调节螺柱，所以并不对螺柱施加作用力，即连动杆在竖直往复运动中只有在压缩配重弹簧的半周，配重管套才将电机的动力通过配重弹簧，配重管套传递到调节螺柱上完成无级调速交变加载过程。本发明的疲劳试验机采用上述加载装置制成，它包括试验机主体、动力装置、调心配重装置和控制系统四个主要部分，其中试验机主体是测试试样部分，由机身、杠杆、拉杆、重砣及夹头(包括试样)组成，上、下夹头之间固定有试样，并可安装在有腐蚀介质的容器，使试验机能测试腐蚀介质存在状态下的疲劳强度。动力装置和调心配重装置组成了无级调速交变加载装置，其结构如前所述，电机输出动力通过调心配重装置的调节螺柱输出。其动力是通过拉杆、作用到杠杆的力臂，而在杠杆的另一臂通过夹头作用到试样上，完成对试样的试测。控制系统是整机电控系统，由传感器、控制仪、电源开关等组成，其结构同目前疲劳机采用的技术相似。下面通过附图对本发明的试验机的结构给予进一步地说明。

附图1为本发明的疲劳试验机整机结构示意图。附图2为无级调速交变加载装置结构图。在图中：1、电机、2、无级变速器及摆线针轮减速器；3、调心配重装置；4、拉杆；5、杠杆；6、传感器；7、夹头(包括试样)；8、控制仪；9、自动平衡传动装置；10、自动平衡电机；11、机身；12、机座，13、调节滑座；14、调节滑块；15、配重弹簧；16、连动杆；17、配重管套，18、锁母；19、调节螺柱；20、调节手轮；21、调节丝杠；22、重砣。

由附图2所示的无级调速交变加载装置，其电机的无级输出轴上安装有调节滑座13、调节滑块14一端置于滑座13的槽道内，由调节丝杠21调整滑块在槽道内的位置。调节滑块另一端与连动杆16连结，连动杆16带平台一端穿过配重弹簧15，加在其上。配重弹簧15安装在配重管套17内并加在配重管套17底座和连动杆16平台之间。调节螺柱19旋入配重管套17上部在一定位置用锁母18固定在管套17上。配重管套17外壁带有调节手轮20，转动手轮20可调整连动杆16的端平面与调节螺柱19的间距。由附图1所示疲劳机的拉杆4连结调节螺柱19上与杠杆5的力臂，杠杆5的重力臂与上夹头7相连，试样固定在上下夹头7之间。自动平衡传动装置(9)和自动平衡电机(10)位于下夹头上，由传感器(6)得到的应力变化信号通过控制仪(8)；自动控制平衡动装置9和平衡电机10动作以调整加载到试样上的实际载荷偏差，使试样受到一定周期交变的外力作用，当试样裂断时，控制仪8能自控停机，显示和记录结果。上述疲劳试验机的主体安装在机身11上，电机1，无级变速器及摆线针轮减速器2与调心配重装置安装在机座12内，综上所述一种采用无级调速交变加载装置制成的疲劳试验机，其由试验机主体、动力装置、调心配重装置和控制系统四个主要部位组成，其特征是：该试验机主体由机身、杠杆、拉杆、重砣及夹头等组成，其机身安装固定在机座上；电机、无机变速器及摆线针轮减速器与调心配重装置依次固装在机座内，其中电机的动力输出轴与调心配重装置上的调节滑座相连接，调节配重装置上的调节螺柱经疲劳试验机主体上的拉杆与杠杆连接，杠杆另一端的重力臂经传感器与上夹头相连接，在与上夹头对应位置处的机身上还设置有下夹头，其下方与固装在机座内的自动平衡传动装置相连接。疲劳机的工作过程如前所述。此外这种疲劳试验机也可以利用微机进行控制，实现自动测试。

由上述本发明的低频疲劳试验机与目前采用的同类型设备相比，其结构简单、操作方便、测试精度高、自控性能好。同时，该设备能耗小、工作噪音低、无油污，且造价低廉。适于作为测试各种材料拉伸疲劳强度性能的通用测试设备。

Claims (2)

1.一种无级调速交变加载装置是由动力装置和调心配重装置组成，其特征在于动力装置无级调整器的输出端又加装一个摆线针轮变速器；调心配重装置是采用弹簧调心加载装置，该装置是由调节滑块、调节滑座、调节丝杠、配重弹簧、配重管套、连动杆、调节螺柱及锁母组成，调节滑座为一带有一槽道的圆盘同轴安装固定在无级调速输出轴上，调节滑块置于调节滑座的槽道中，通过调节丝框调整滑块在槽道中的位置，调节滑块上安装有连动杆，配重管套内安装有配重弹簧，连动杆另一端穿入配重弹簧内，其顶端带有一平台置于配重弹簧上，配重管套上端通过螺纹联接有调节螺柱，利用锁母将其固定在配重管套上。

2.一种采用权利要求1所述无级调速交变加载装置制成的疲劳试验机，其由试验机主体、动力装置、调心配重装置和控制系统四个主要部位组成，其特征是：该试验机主体由机身、杠杆、拉杆、重砣及夹头组成，其机身安装固定在机座上；电机、无机变速器及摆线针轮减速器与调心配重装置依次固装在机座内，其中电机的动力输出轴与调心配重装置上的调节滑座相连接，调节配重装置上的调节螺柱经疲劳试验机主体上的拉杆与杠杆相连接，杠杆另一端的重力臂经传感器与上夹头相连接，在与上夹头对应位置处的机身上还设置有下夹头，其下方与固装在机座内的自动平衡传动装置相连接。