CN108827622A - 一种扭转疲劳试验台 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种扭转疲劳试验台，包括机械传动系统、测量系统和电气控制系统，机械传动系统包括机体和伺服电机，机体上方设置有张力装置、支座I、支座II和支座III；支座I和支座II之间设置有电磁离合器，支座II和支座III之间设置有传动轴Ⅱ，伺服电机依次通过联轴器Ⅰ、扭矩传感器、联轴器Ⅱ与传动轴Ⅰ的一端连接，传动轴Ⅰ的另一端与电磁离合器连接，传动轴Ⅱ的一端通过夹具与被试件的一端连接；被试件的另一端与移动单元连接，钢丝绳的一端与移动单元连接，钢丝绳的另一端通过张力装置与重物连接；传动轴Ⅱ的另一端穿过支座II与电磁离合器连接；测量系统包括角度传感器和扭矩传感器；电气控制系统包括控制器和伺服驱动器。
Description
技术领域
本发明属于扭转疲劳测试技术领域，尤其涉及一种扭转疲劳试验台。
背景技术
众所周知，扭转疲劳试验台是用于测量扭矩、扭转角的测试装置，目前，传统的扭转疲劳试验台仅能够实现扭矩、扭转角的测量，但是在一些特殊场所，需要测量偏转角、迟滞角的参数。而传统的扭转疲劳试验台由于不具备上述测试实验的硬件基础，因此，涉及开发一种不仅能够精确测量扭矩、扭转角、偏转角、迟滞角等参数，而且能够进行扭转破坏试验、扭转性能试验、扭转疲劳寿命试验的扭转疲劳试验台。
发明内容
针对现有技术的缺陷，本发明提供一种扭转疲劳试验台。使其不仅能够精确测量扭矩、扭转角、偏转角、迟滞角等参数，而且能够进行扭转破坏试验、扭转性能试验、扭转疲劳寿命试验等，可广泛应用于软轴类、弹性元件类(如扭杆、挠性接头等)、金属线材等扭转疲劳试验。
本发明将机械传动系统、电气控制系统以及测量系统集于一体，使扭转疲劳试验实现了自动化。
本发明所采用的具体技术方案为：
一种扭转疲劳试验台，至少包括：
机械传动系统，该机械传动系统包括机体(15)和伺服电机(1)，在机体(15)上方设置有张力装置(21)、支座I(8)、支座II(10)、支座III(13)；所述支座I(8)、支座II(10)、支座III(13)、张力装置(21)依次排列且位于同一直线上；所述张力装置(21)位于机体(15)的边沿位置；在所述支座I(8)和支座II(10)之间设置有电磁离合器(9)，在所述支座II(10)和支座III(13)之间设置有传动轴Ⅱ(12)，所述伺服电机(1)依次通过联轴器Ⅰ(3)、扭矩传感器(5)、联轴器Ⅱ(6)与传动轴Ⅰ(7)的一端连接，所述传动轴Ⅰ(7)的另一端穿过支座I(8)后与电磁离合器(9)连接，传动轴Ⅱ(12)的一端穿过支座III(13)后通过夹具(14)与被试件(16)的一端连接；被试件(16)的另一端与移动单元(17)连接，钢丝绳(20)的一端与移动单元(17)连接，钢丝绳(20)的另一端通过张力装置(21)后与重物连接；传动轴Ⅱ(12)的另一端穿过支座II(10)与电磁离合器(9)连接；
测量系统，该测量系统包括：检测传动轴Ⅱ(12)转动角度信息的角度传感器(11)、检测联轴器Ⅰ(3)和联轴器Ⅱ(6)之间相对扭矩的扭矩传感器(5)；
电气控制系统，该电气控制系统包括接收测量系统的数据，并控制伺服电机(1)动作的控制器。
进一步：所述移动单元(17)包括设置于机体(15)上表面的导轨(18)，在所述导轨(18)上设置有滑块(25)，所述滑块(25)上安装有光轴(24)，在上述光轴(24)上安装有直线轴承(23)。
进一步：所述控制器通过RS-232与扭矩传感器(5)连接。
进一步：所述控制器通过RS-232与角度传感器(11)连接。
进一步：所述控制器通过RS-232与伺服电机(1)连接。
本发明的优点及积极效果为：
通过采用上述技术方案，本发明具有如下的技术效果：
一、本发明适用于试验室和生产车间环境中，不但能够精确测量扭矩、扭转角、偏转角、迟滞角等参数，而且能够进行扭转性能试验、扭转疲劳寿命试验、扭转疲劳破坏试验等。
二、本发明结构合理紧凑、操作简便、自动化程度高、满足疲劳扭转试验要求、能够减轻操作者的劳动强度。
附图说明
图1是本发明优选实施例的结构图；
图2是本发明优选实施例中移动单元的结构图；
图3是本发明优选实施例的电路图。
其中：1、伺服电机；2、电机支座；3、联轴器Ⅰ；4、扭矩传感器支座；5、扭矩传感器；6、联轴器Ⅱ；7、传动轴Ⅰ；8、支座Ⅰ；9、电磁离合器；10、支座Ⅱ；11、角度传感器；12、传动轴Ⅱ；13、支座Ⅲ；14、夹具；15、机体；16、被试件；17、移动单元；18、导轨；19、丝杠；20、钢丝绳；21、张力装置；22、夹具；23、直线轴承；24、光轴；25、滑块。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下。
下面结合附图对本发明的结构作详细的描述。
请参阅图1至图3，一种扭转疲劳试验台，包括：
机械传动系统，该机械传动系统包括机体15和伺服电机1，在机体15上方设置有张力装置21、支座I8、支座II10、支座III13；所述支座I8、支座II10、支座III13、张力装置21依次排列且位于同一直线上；所述张力装置21位于机体15的边沿位置；在所述支座I8和支座II10之间设置有电磁离合器9，在所述支座II10和支座III13之间设置有传动轴Ⅱ12，所述伺服电机1依次通过联轴器Ⅰ3、扭矩传感器5、联轴器Ⅱ6与传动轴Ⅰ7的一端连接，所述传动轴Ⅰ7的另一端穿过支座I8后与电磁离合器9连接，传动轴Ⅱ12的一端穿过支座III13后通过夹具14与被试件16的一端连接；被试件16的另一端与移动单元17连接，钢丝绳20的一端与移动单元17连接，钢丝绳20的另一端通过张力装置21后与重物连接；传动轴Ⅱ12的另一端穿过支座II10与电磁离合器9连接；
测量系统，该测量系统包括：检测传动轴Ⅱ12转动角度信息的角度传感器11、检测联轴器Ⅰ3和联轴器Ⅱ6之间相对扭矩的扭矩传感器5；
电气控制系统，该电气控制系统包括接收测量系统的数据，并控制伺服电机1动作的控制器和伺服电机驱动器。
作为优选，请参阅图2：所述移动单元17包括设置于机体15上表面的导轨18，在所述导轨18上设置有滑块25，所述滑块25上安装有光轴24，在上述光轴24上安装有直线轴承23。
控制器优选的是计算机。
作为优选，所述计算机通过RS-232与扭矩传感器5电连接。
作为优选，所述计算机通过RS-232与角度传感器11电连接。
作为优选，所述计算机通过RS-232与伺服电机1连接。
上述优选实施例是一种机电一体化的综合性专用试验设备，主要由机械传动系统、电气控制系统、测量系统等组成，即既可以进行扭转破坏试验,又可以进行扭转性能试验和扭转疲劳试验。本发明将机械传动系统、电气控制系统、测量系统集成于一个试验台架上如图1所示。
工作原理：控制系统采用集中控制方式，伺服电机做动力源，伺服控制系统做驱动控制，扭矩传感器和仪表做扭矩测量元件，角度传感器做角度测量元件，电器控制原理图如图3所示。
如图2所示：伺服电机1通过联轴器Ⅰ3与扭矩传感器5相连，伺服电机1安装在电机支座2上，扭矩传感器5安装在扭矩传感器支座4上。扭矩传感器5通过联轴器Ⅱ6和传动轴Ⅰ7相连，电磁离合器9固定端与传动轴Ⅰ7安装在支座Ⅰ8上，电磁离合器9的铁芯与支座Ⅰ8通过键槽相连。电磁离合器9的摩擦片、角度传感器11和夹具14安装在传动轴Ⅱ12上。传动轴Ⅱ12安装在支座Ⅱ10和支座Ⅲ13上。夹具14与移动单元17的夹具22夹紧被试件16，移动单元17的直线轴承23可沿光轴24自由滑动，张力装置21通过钢丝绳20与移动单元17连接并拉紧被试件16。移动单元17的滑块25可通过丝杠9带动沿导轨18滑动调整距离，便于安装不同长度的被试件16。
测试原理为：
1、扭转破坏试验
在进行扭转破坏试验时，不挂张力装置21，利用丝杠19的自锁功能固定移动单元17。开始工作时，电磁离合器9失电通电吸合，伺服电机1作为动力源，通过联轴器Ⅰ3、扭矩传感器5、联轴器Ⅱ6、传动轴Ⅰ7、电磁离合器9、角度传感器11、传动轴Ⅱ12、夹具14带动被试件16进行扭转破坏试验，直至被试件6断裂或破坏，采集扭矩及扭转角度等参数。
2、扭转性能试验
在进行扭转性能试验时，挂张力装置21，并使移动单元17的直线轴承23位于光轴24的中间位置，可以滑快的运动。安装调整完毕后开始工作，电磁离合器9失电通电吸合，伺服电机1作为动力源，通过联轴器Ⅰ3、扭矩传感器5、联轴器Ⅱ6、传动轴Ⅰ7、电磁离合器9、角度传感器11、传动轴Ⅱ12、夹具14带动被试件16右旋施加扭矩，扭矩大小从0N.cm线性增加到扭矩设定值，此时扭矩传感器5通过计算机给伺服电机1信号，伺服电机1保持，数秒后角度传感器11采集此时扭转角度；然后反向旋转，反向旋转到一定角度后，电磁离合器9通电失电断开，伺服电机1端与被试件16端脱开，被试件16缓慢的恢复到自然状态，数秒后角度传感器11采集此时的角度；然后保持数秒后，电磁离合器9失电通电吸合，伺服电机1端与被试件16端连接，通电后伺服电机1带动被试件16左旋破劲，扭矩大小从0N.cm线性增加到扭矩设定值，此时扭矩传感器9通过计算机给伺服电机1信号，伺服电机1保持；此后伺服电机1保持数秒，角度传感器11采集此时扭转角度；然后反向旋转，反向旋转到一定角度后，电磁离合器11通电失电断开，伺服电机1与被试件16脱开，被试件16缓慢的恢复到自然状态，角度传感器11采集此时的角度。计算机通过采集的数据分别计算获得扭转角、偏转角、迟滞角等参数。
3、扭转疲劳试验
在进行扭转性能试验时，挂张力装置21，并使移动单元17的直线轴承23位于光轴24的中间位置，可以滑快的运动。安装调整完毕后开始工作，电磁离合器9失电通电吸合，伺服电机1作为动力源，通过联轴器Ⅰ3、扭矩传感器5、联轴器Ⅱ6、传动轴Ⅰ7、电磁离合器9、角度传感器11、传动轴Ⅱ12、夹具14带动被试件16右旋施加扭矩，扭矩大小从0N.cm线性增加到扭矩设定值，此时扭矩传感器5通过计算机给伺服电机1信号，伺服电机1保持，数秒后角度传感器11采集此时扭转角度；然后反向旋转，反向旋转到一定角度后，电磁离合器9通电失电断开，伺服电机1端与被试件16端脱开，被试件16缓慢的恢复到自然状态，数秒后角度传感器11采集此时的角度；然后保持数秒后，电磁离合器9失电通电吸合，伺服电机1端与被试件16端连接，通电后伺服电机1带动被试件16左旋破劲，扭矩大小从0N.cm线性增加到扭矩设定值，此时扭矩传感器9通过计算机给伺服电机1信号，伺服电机1保持；此后伺服电机1保持数秒，角度传感器11采集此时扭转角度；然后反向旋转，反向旋转到一定角度后，电磁离合器11通电失电断开，伺服电机1与被试件16脱开，被试件16缓慢的恢复到自然状态，角度传感器11采集此时的角度。计算机通过采集的数据分别计算获得扭转角、偏转角、迟滞角等参数。然后以此类推，循环试验。
扭转性能试验和扭转疲劳试验可以按照不同的加载曲线进行试验。
以上所述仅是对本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。
Claims (5)
1.一种扭转疲劳试验台，其特征在于：至少包括：
机械传动系统，该机械传动系统包括机体(15)和伺服电机(1)，在机体(15)上方设置有张力装置(21)、支座I(8)、支座II(10)、支座III(13)；所述支座I(8)、支座II(10)、支座III(13)、张力装置(21)依次排列且位于同一直线上；所述张力装置(21)位于机体(15)的边沿位置；在所述支座I(8)和支座II(10)之间设置有电磁离合器(9)，在所述支座II(10)和支座III(13)之间设置有传动轴Ⅱ(12)，所述伺服电机(1)依次通过联轴器Ⅰ(3)、扭矩传感器(5)、联轴器Ⅱ(6)与传动轴Ⅰ(7)的一端连接，所述传动轴Ⅰ(7)的另一端穿过支座I(8)后与电磁离合器(9)连接，传动轴Ⅱ(12)的一端穿过支座III(13)后通过夹具(14)与被试件(16)的一端连接；被试件(16)的另一端与移动单元(17)连接，钢丝绳(20)的一端与移动单元(17)连接，钢丝绳(20)的另一端通过张力装置(21)后与重物连接；传动轴Ⅱ(12)的另一端穿过支座II(10)与电磁离合器(9)连接；
测量系统，该测量系统包括：检测传动轴Ⅱ(12)转动角度信息的角度传感器(11)、检测联轴器Ⅰ(3)和联轴器Ⅱ(6)之间相对扭矩的扭矩传感器(5)；
电气控制系统，该电气控制系统包括接收测量系统的数据，并控制伺服电机(1)动作的控制器。
2.根据权利要求1所述的扭转疲劳试验台，其特征在于：所述移动单元(17)包括设置于机体(15)上表面的导轨(18)，在所述导轨(18)上设置有滑块(25)，所述滑块(25)上安装有光轴(24)，在上述光轴(24)上安装有直线轴承(23)。
3.根据权利要求1或2所述的扭转疲劳试验台，其特征在于：所述控制器通过RS-232与扭矩传感器(5)连接。
4.根据权利要求1或2所述的扭转疲劳试验台，其特征在于：所述控制器通过RS-232与角度传感器(11)连接。
5.根据权利要求1或2所述的扭转疲劳试验台，其特征在于：所述控制器通过RS-232与伺服电机(1)连接。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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