CN109540698A - 扭矩疲劳测试装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种扭矩疲劳测试装置及方法，包括动力机构、第一夹具、第二夹具、缓冲机构、转速传感器、控制器和支架，所述动力机构和所述缓冲机构固定安装在所述支架上，所述第一夹具与所述动力机构固定连接，所述第二夹具与所述缓冲机构连接，所述动力机构能够提供旋转扭矩至所述第一夹具，所述第二夹具的夹持端与所述第一夹具的夹持端相对，所述第二夹具能够跟随所述缓冲机构相对支架移动，所述转速传感器与所述第一夹具固定连接，所述转速传感器用于检测第一夹具的转速，所述控制器电性连接所述动力机构和所述转速传感器。通过将动力机构、缓冲机构和夹具的相对位置及结构设计，能够简便并且快速的检测出样品的扭矩抗疲劳结果。

Description

扭矩疲劳测试装置及方法

技术领域

本发明涉及测试设备技术领域，具体为一种扭矩疲劳测试装置。

背景技术

皮带等产品是人们常用的生活部件，皮带扣是皮带前端的一个五金配件，用来装饰和固定整个皮带，旋转皮带扣可以正反向转动，在长期的旋转使用中，皮带扣容易产生磨损，脱漆，损坏等问题，影响产品质量及消费者的使用感受。

目前，还没有相应的皮带扭矩疲劳测试标准，在实际运用中采用的是人工手动旋转皮带扣正反1000次来评估，效率低下，准确度低，主观因素影响较大，且耗费了大量的人力。

发明内容

本发明的主要目的为提供一种操作快捷且测试数据准确度高的扭矩疲劳测试装置及方法。

本发明提出一种扭矩疲劳测试装置，包括动力机构、第一夹具、第二夹具、缓冲机构、转速传感器、控制器和支架，所述动力机构和所述缓冲机构固定安装在所述支架上，所述第一夹具与所述动力机构固定连接，所述第二夹具与所述缓冲机构连接，所述动力机构能够提供旋转扭矩至所述第一夹具，所述第二夹具的夹持端与所述第一夹具的夹持端相对，所述第二夹具能够跟随所述缓冲机构相对支架移动，所述转速传感器与所述第一夹具固定连接，所述转速传感器用于检测第一夹具的转速，所述控制器电性连接所述动力机构和转速传感器。

进一步地，所述动力机构包括电机、主动轮、从动轮、传送带和第一传动轴，所述电机固定安装于所述支架上，所述主动轮设置于所述电机输出端，所述从动轮通过所述传送带与所述主动轮配合转动，所述第一传动轴的一端与所述从动轮固定连接、另一端与所述第一夹具固定连接。

进一步地，所述缓冲机构包括导轨、缓冲轴和轴承，所述导轨固定设于所述支架上，所述导轨外连接所述轴承，所述导轨的铺设方向与所述第一传动轴轴线方向平行，所述缓冲轴一端连接所述第二夹具、另一端穿过所述轴承，且所述轴承与所述导轨相配合。

进一步地，所述导轨包括第一导轨和第二导轨，所述第一导轨与所述第二导轨依次前后设置于所述支架上，所述第一导轨与所述第二导轨在所述支架上的侧投影重合，所述轴承包括第一轴承与第二轴承，所述第一轴承与所述第一导轨相配合，所述第二轴承与所述第二导轨相配合，所述缓冲轴一端与所述第二夹具连接，所述缓冲轴的另一端底座连接所述第二轴承和所述第一轴承。

进一步地，所述缓冲机构还包括第二夹具支座，所述第二夹具支座一端与所述第二夹具连接、另一端与缓冲轴连接支架的一端固定连接。

进一步地，还包括壳体，所述壳体用于包覆所述动力机构，且所述壳体固定于所述支架上，所述壳体设有第一通孔，所述第一传动轴的一端与所述从动轮固定连接、另一端穿过所述第一通孔与所述第一夹具固定连接，所述控制器与所述壳体固定连接。

进一步地，所述转速传感器为光电式传感器。

进一步地，所述电机为变频电机。

本发明提出的一种扭矩疲劳测试方法，包括：

控制电机按预设的转动条件进行转动，并实时获取被测物在所述转动状态下的疲劳测试状况，其中，所述转动条件包括转动次数和转动方向。

进一步地，所述控制电机按预设的转动条件进行转动，并实时获取被测物在所述转动状态下的疲劳测试状况的步骤之后，包括：

判断所述疲劳测试次数是否在预设范围内；

若所述疲劳测试次数不在所述预设范围内，则结束转动。

本发明扭矩疲劳测试装置的有益效果为，通过将动力机构、缓冲机构、夹具和转速传感器的相对位置及结构设计，能够简便并且快速的检测出样品的扭矩抗疲劳结果。

附图说明

图1是本发明一实施例扭矩疲劳测试装置的结构示意图；

图2是本发明一实施例扭矩疲劳测试装置的右视图。

壳体1，支架2，第二导轨3，第一导轨4，控制器5，转速传感器6，电机7，从动轮11，第一传动轴12，第一夹具13，主动轮14，第二夹具21，第二夹具支座22，缓冲轴23，第一轴承24，第二轴承25。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变，所述的连接可以是直接连接，也可以是间接连接。

另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

如图1-2所示，提出本发明一优选实施例的一种扭矩疲劳测试装置，包括动力机构、第一夹具13、第二夹具21、缓冲机构、转速传感器6、控制器5 和支架2，动力机构和缓冲机构固定安装在支架2上，第一夹具13与动力机构固定连接，第二夹具21与缓冲机构连接，动力机构能够提供旋转扭矩至第一夹具13，第二夹具21的夹持端与第一夹具13的夹持端相对，第二夹具21 能够跟随缓冲机构相对支架2移动，转速传感器6与第一夹具13固定连接，转速传感器6用于检测第一夹具13的转速，控制器5电性连接动力机构和转速传感器6。

在本实施例中，一种扭矩疲劳测试装置具体用于皮带扣的扭矩疲劳测试，皮带扣是皮带前端的一个五金配件，是用来装饰和固定整个皮带的重要部件。在使用过程中旋转皮带扣可以正反向转动。在长期的旋转使用中，皮带扣容易产生磨损，脱漆，损坏等问题，影响产品质量及消费者的使用感受。为维护消费者利益，保证产品质量，需要在生产中、销售后都应该有检测方法可以管控该产品质量问题。目前国内外还没有相应的测试标准。在实际运用中采用的是人工手动旋转皮带扣正反1000次来评估，效率低下，准确度低，主观因素影响较大，且耗费了大量的人力。本实施例中设有动力机构，该动力机构与第一夹具13固定连接，动力机构能够产生旋转扭矩，带动第一夹具13 旋转，本实施例中将动力机构与控制器5电性连接，控制器5采用数控编程，能够通过编程控制动力机构的运转方向和转动速度，本实施例中的缓冲机构固定于支架2上，将第二夹具21固定连接缓冲机构，在进行样品测试时，将皮带扣一端固定在第一夹具13上，将皮带另一端固定在第二夹具21上。动力机构带动第一夹具13的扭转方向和扭转速度，实现样品的循环测试，达到测试量大的效果。

在本实施例中，动力机构包括电机7、主动轮14、从动轮11、传送带和第一传动轴12，电机7固定安装于支架2上，主动轮14设置于电机7输出端，从动轮11通过传送带与主动轮14配合转动，第一传动轴12的一端与从动轮 11固定连接、另一端与第一夹具21固定连接。本实施例中的动力机构是通过变频电机输出动力，变频电机采用“专用变频感应电动机+变频器”的交流调速方式，使机械自动化程度和生产效率大为提高设备小型化、增加舒适性，变频电机具备有启动功能，采用电磁设计，减少了定子和转子的阻值，能够适应不同工况条件下的频繁变速，具有节能的效果。测试前在控制器5上输入测试参数，通过控制器5控制电机7的工作参数，从而控制第一夹具13的转动方向和转动次数。主动轮14与电机7连接，从动轮11与第一传动轴12 的一端固定连接，第一传动轴12的另一端与第一夹具13固定连接，主动轮 14与从动轮11通过传送带配合转动。本实施例中的电机7的输出端与主动轮 14连接，从动轮11与第一夹具13连接，主动轮14与从动轮11通过皮带或者齿轮连接，电机7转动带动主动轮14转动，本实施例主动轮14与皮带啮合，皮带带动从动轮11转动，从而实现电机带动第一传动轴12转动，第一传动轴12带动第一夹具13转动，本实施例选配1:1的同步皮带轮及皮带，在其他实施例中，可以通过控制调整主动轮14与从动轮11的尺寸比例来调整皮带轮的传动比例，从而调整传动的速度，能够满足不同转速需求。当主动轮14和从动轮11直径相同时，输出的转矩大。

在本实施例中，缓冲机构包括导轨、缓冲轴23和轴承，导轨固定设于支架2上，导轨的铺设方向与第一传动轴12轴线方向平行，缓冲轴23一端连接第二夹具21，缓冲轴23另一端底座穿过轴承连接。本实施例中的导轨设置为无阻力光滑导轨，当皮带扣旋转时，凸起部分会产生阻力，皮带扣产生反向阻力，引用无阻力光滑导轨，能够最大程度还原测试结果。本实施例中将导轨固定设置在支架2上，导轨上设置有无阻力轴承，该轴承的长边方向与第一夹具12旋转扭矩的方向垂直，该缓冲机构的结构设计，既能够保证皮带扣的一端能随第一夹具12旋转，又能保证皮带的另一端不随着皮带扣的扭转而脱落，对其进行一个限位作用，在支架2上设置滑轨，是限制其皮带远离皮带扣的一端只能在垂直扭矩的方向上滑动，最大程度的还原测试的真实场景，保证测试结果的准确性。

在本实施例中，导轨包括第一导轨4和第二导轨3，第一导轨4与第二导轨3依次层叠设置于支架2上，第一导轨4与第二导轨3在支架2上的侧投影重合，轴承包括第一轴承24与第二轴承25，第一轴承24与第一导轨4相配合，第二轴承25与第二导轨3相配合，缓冲轴23一端与第二夹具21连接，缓冲轴23的另一端依次穿过第二轴承25和第一轴承24。缓冲机构还包括第二夹具支座22，第二夹具支座22一端与第二夹具21连接、另一端与缓冲轴 23连接支架2的一端固定连接。缓冲机构中的缓冲轴23为刚性轴，本实施例设有多个导轨，目的在于提高缓冲装置的稳定性，使得缓冲轴23传递至第二夹具的力更均匀的施加在滑轨上，避免产生不必要的摩擦力，避免测试过程中的误差。

在本实施例中，还包括壳体1，壳体1用于包覆动力机构，且壳体1固定于支架2上，壳体1设有第一通孔，第一传动轴12的一端与从动轮11固定连接、另一端穿过第一通孔与第一夹具13固定连接，控制器5与壳体1固定连接。通过壳体将动力机构与缓冲机构隔绝，能够防止在测试过程中，测试的皮带与动力机构缠绕，造成事故，保证了测试过程的安全。

在本实施例中，还包括控制器5，控制器5与动力机构电性连接，控制器 5固定设置于支架2上。本实施例中设有控制器5，该控制器5为一个PLC控制装置的输入端，在控制器5上可以输入测试的参数，例如旋转次数、旋转时间、旋转速度和旋转方向等参数，PLC控制装置接收到显示设备传动的工作参数后，控制电机执行相应的指令，在本实施例可以选择合适功率的变频电机、合适的变速箱、正反转控制电器、编程控制控制器5以及计数控制器。本实施例采用数控编程控制，用自动化设备代替手工操作。原理在皮带旋转扣生产，验测，测量中都有类似应用，根据皮带旋转扣自身需求，合理选择转动速度正反方向前后移动对样品进行测试。相比传统的手工旋转测试，本实施例结构合理，成本低，操作简便，对生产企业，检测，测量实验室应对特殊需要提供方便的技术。

在本实施例中，转速传感器6为光电式传感器。光电式传感器基于光电效应的传感器，在受到可见光照射后即产生光电效应，将光信号转换成电信号输出。它除能测量光强之外，还能利用光线的透射、遮挡、反射、干涉等测量多种物理量，光电测量时不与被测对象直接接触，光束的质量又近似为零，在测量中不存在摩擦和对被测对象几乎不施加压力，将该光电式传感器固定安装在第一夹具13上，且光电式传感器与控制器5电性连接。该光电式传感器检测第一夹具13的旋转速度，将该检测到的信号传递到控制系统中的计数控制器，计数控制器自动记录旋转次数，当计数控制器的次数达到预设的次数时，计数控制器传递信号至控制系统，控制系统控制电机停止运行。实现自动化的皮带扣扭矩疲劳测试。

提出本发明一优选实施例的一种扭矩疲劳测试方法，包括：

S1，控制电机7按预设的转动条件进行转动，并实时获取被测物在转动状态下的疲劳测试状况，其中，转动条件包括转动次数和转动方向；

在本实施例中，通过在控制器5上输入电机7转动的次数和转动的方向，进而实现电机7的变频控制，将被测物安装在第一夹具13和第二夹具21上，电机7带动第一夹具13按预设参数转动。通过转速传感器6获取被测物实时的转动速度，进而得到被测物转动的圈数和被测物的疲劳扭矩。

S3，根据疲劳测试得出被测物的扭矩疲劳次数。

在本实施例中，根据所述疲劳测试次数判断所述被测物的扭矩疲劳性能之前，包括：

S4，判断所述疲劳测试次数是否在预设范围内；

S5，若所述疲劳测试次数不在所述预设范围内，则结束转动。

在本实施例中，根据疲劳测试数据绘制出被测物的扭矩疲劳次数可以清晰直观地表示出被测物的疲劳扭矩状态。

在本实施例中，通过将获得的疲劳测试次数与预设的安全值进行比较，进而判断被测物是否到达疲劳测试的极限，当疲劳测试次数超出预设范围，则强行制动电机7，保证测试的自动化及安全性。

本发明的一种扭矩疲劳测试装置及方法，通过将动力机构、缓冲机构和夹具的相对位置及结构设计，能够简便并且快速的检测出样品的扭矩抗疲劳结果；自动设定正反转向，操作简便，测试结果准确度大，将缓冲机构设置为无阻力光滑导轨，能够最大程度还原测试的结果。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种扭矩疲劳测试装置，其特征在于，包括动力机构、第一夹具、第二夹具、缓冲机构、转速传感器、控制器和支架，所述动力机构和所述缓冲机构固定安装在所述支架上，所述第一夹具与所述动力机构固定连接，所述第二夹具与所述缓冲机构连接，所述动力机构能够提供旋转扭矩至所述第一夹具，所述第二夹具的夹持端与所述第一夹具的夹持端相对，所述第二夹具能够跟随所述缓冲机构相对支架移动，所述转速传感器与所述第一夹具固定连接，所述转速传感器用于检测第一夹具的转速，所述控制器电性连接所述动力机构和所述转速传感器。

2.根据权利要求1所述的扭矩疲劳测试装置，其特征在于，所述动力机构包括电机、主动轮、从动轮、传送带和第一传动轴，所述电机固定安装于所述支架上，所述主动轮设置于所述电机输出端，所述从动轮通过所述传送带与所述主动轮配合转动，所述第一传动轴的一端与所述从动轮固定连接、另一端与所述第一夹具固定连接。

3.根据权利要求2所述的扭矩疲劳测试装置，其特征在于，所述缓冲机构包括导轨、缓冲轴和轴承，所述导轨固定设于所述支架上，所述导轨外连接所述轴承，所述导轨的铺设方向与所述第一传动轴轴线方向平行，所述缓冲轴一端连接所述第二夹具、另一端底座连接所述轴承，且所述轴承与所述导轨相配合。

4.根据权利要求3所述的扭矩疲劳测试装置，其特征在于，所述导轨包括第一导轨和第二导轨，所述第一导轨与所述第二导轨前后设置于所述支架上，所述第一导轨与所述第二导轨在所述支架上的侧投影重合，所述轴承包括第一轴承与第二轴承，所述第一轴承与所述第一导轨相配合，所述第二轴承与所述第二导轨相配合，所述缓冲轴一端与所述第二夹具连接，所述缓冲轴的另一端底座连接在所述第二轴承和所述第一轴承上。

5.根据权利要求4所述的扭矩疲劳测试装置，其特征在于，所述缓冲机构还包括第二夹具支座，所述第二夹具支座一端与所述第二夹具连接、另一端与缓冲轴连接支架的一端固定连接。

6.根据权利要求5所述的扭矩疲劳测试装置，其特征在于，还包括壳体，所述壳体用于包覆所述动力机构，且所述壳体固定于所述支架上，所述壳体设有第一通孔，所述第一传动轴的一端与所述从动轮固定连接、另一端穿过所述第一通孔与所述第一夹具固定连接，所述控制器与所述壳体固定连接。

7.根据权利要求1所述的扭矩疲劳测试装置，其特征在于，所述转速传感器为光电式传感器。

8.根据权利要求2所述的扭矩疲劳测试装置，其特征在于，所述电机为变频电机。

9.一种扭矩疲劳测试方法，其特征在于，包括：

控制电机按预设的转动条件进行转动，并实时获取被测物在所述转动状态下的疲劳测试次数，其中，所述转动条件包括转动次数和转动方向。

10.根据权利要求9所述的扭矩疲劳测试方法，其特征在于，控制电机按预设的转动条件进行转动，并实时获取被测物在所述转动状态下的疲劳测试次数的步骤之后，包括：

判断所述疲劳测试次数是否在预设范围内；

若所述疲劳测试次数不在所述预设范围内，则结束转动。