CN110044697A - 拉扭疲劳试验装置 - Google Patents

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李家春
马敬志
倪海峰
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No 60 Institute of Headquarters of General Staff of PLA
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Abstract

本发明涉及一种拉扭疲劳试验装置，包括结构盒体、摆动驱动模块和独立试验模块，结构盒体由盒体底板、盒体侧板、盒体顶板、支撑立柱组成，结构盒体内部中空，在结构盒体内部空间内，设置摆动驱动模块及独立试验模块；所述摆动驱动模块包括驱动电机、主动带轮、从动带轮、凸轮、同步带及计次触发器，在独立试验模块上设置摆杆，所述凸轮与摆杆的端部接触。本发明通过设置多组独立试验模块以提高试验效率，同时通过调节加载螺母以给予试验件不同的轴向载荷以适应对不同的试验件进行测试，提高了本发明的使用范围，本发明整体结构紧凑，占地面积小。

Description

拉扭疲劳试验装置
技术领域
本发明是一种用于对试验件（如轴承、拉扭条、拉扭片等）在给定拉力作用下进行扭摆疲劳试验的装置，包括试验台的工作原理及机械结构。
背景技术
许多关键机械结构需要应用轴承、拉扭条等零件传递拉力同时进行高频扭摆，如直升机旋翼系统中的拉扭条或轴承在传递轴向力的同时还进行高频周期性的扭摆。为保证系统可靠性及确定零件更换周期，需要明确试验件在真实轴向力作用下的寿命。拉扭疲劳试验装置就是这样一种对承受轴向作用力的零件（如轴承、拉扭条、拉扭片等）进行扭摆疲劳试验的平台，用于测定试验件的寿命区间，以优化试验产品的设计和制造工艺、验证产品寿命的计算方法、指导编制应用该产品的系统的维护手册等。
通常情况下，轴承或拉扭条的扭摆寿命都非常长，而试验时扭摆运动的频率一般都不会特别高，因而要通过试验方法确定其真实寿命需要非常长的时间，而材料、工艺等分散性决定着要确定某型号产品的寿命需要进行多组试验，试验组数越多结果越准确。这就意味着产品的拉扭疲劳试验需要投入非常漫长的时间依次进行多组试验、或投入非常多的资金采用多套试验系统同时进行以缩短试验周期。提高了产品的生产成本，同时也浪费了工作场地。
发明目的
本发明旨在经济、安全、可靠地实现同时对多组试验件以较高频率进行拉扭疲劳试验，确定试验件的拉扭疲劳寿命。
发明内容
本拉扭疲劳试验机以电机为动力通过皮带驱动凸轮机构旋转，试验单元的摆杆在弹簧的拉力下仅贴凸轮表面实现循环摆动，试验件即随摆杆实现循环摆动。试验件轴向力通过螺纹加载，具体加载的载荷则通过与试验件串联的拉力传感组件测量并显示出来。
本发明通过如下技术手段来实现：一种拉扭疲劳试验装置，包括结构盒体、摆动驱动模块和独立试验模块，结构盒体由盒体底板、盒体侧板、盒体顶板、支撑立柱组成，结构盒体内部中空，在结构盒体内部空间内，设置摆动驱动模块及独立试验模块；
所述独立试验模块的底部设置在结构盒体的盒体底板上侧，顶部向上延伸穿出盒体顶板，在盒体顶板的对应位置设置通孔供独立试验模块穿出；
所述摆动驱动模块包括驱动电机、主动带轮、从动带轮、凸轮、同步带及计次触发器，所述驱动电机、主动带轮、从动带轮均设置在盒体底板上，主动带轮设置在驱动电机的驱动轴上，主动带轮与从动带轮通过同步带连接而同步运转，凸轮与从动带轮同轴设置， 在独立试验模块上设置摆杆，所述凸轮与摆杆的端部接触。
所述独立试验模块至少设置3组，从动带轮及凸轮的数量与独立试验模块数量相同。
所述独立试验模块包括试验模块底座，在试验模块底座上设置试验模块柱体，在试验模块柱体的顶部设置试验模块顶板，所述试验模块柱体内部中空，在试验模块柱体内中设置限摆接头、限摆座，试验模块底座下侧设置摆动轴，所述摆动轴的上端延伸穿入试验模块柱体，在限摆座与摆动轴之间设置试验件；
在限摆座的上方设置测力元件，所述测力元件的顶部设置加载轴，所述加载轴的顶部向上延伸穿出试验模块顶板，加载轴的顶部设置加载螺母与并紧螺母将其固定。
所述摆杆设置在摆动轴上，在摆动轴的下部设置轴承。
还包括张紧带轮组件，所述张紧带轮组件通过轴设置在盒体底板上，张紧带轮组件与同步带相接触。
本发明通过设置多组独立试验模块以提高试验效率，同时通过调节加载螺母以给予试验件不同的轴向载荷以适应对不同的试验件进行测试，提高了本发明的使用范围，本发明整体结构紧凑，占地面积小。
附图说明
图1是本发明的整体示意图；
图2是本发明的结构盒体示意图；
图3是本发明摆动驱动模块示意图；
图4是独立试验模块示意图。
图中标号：1、结构盒体，2、摆动驱动模块，3、独立试验模块，4、盒体底板，5、盒体侧板，6、盒体顶板，7、支撑立柱，8、驱动电机，9、主带轮组件，10、张紧带轮组件，11、同步带，12、从动带轮，13、凸轮，14计次触发器，15、轴承组件，16、摆动轴，17、试验模块底座，18、试验模块柱体，19、限摆接头，20、限摆座，21、测力元件，22、试验模块顶板，23、加载螺母，24、并紧螺母，25、加载轴，26、摆杆，27、试验件。
具体实施方式
参照附图1～4，本发明主要由结构盒体（1）、摆动驱动模块（2）和独立试验模块（3）三个部分组成。结构盒体是摆动驱动模块及独立试验模块的安装母体，主要由盒体底板（4）、盒体侧板（5）、盒体顶板（6）、支撑立柱（7）以及支撑结构、装配用的标准件等组成。盒体底板（4）和盒体顶板（6）用以定位和安装摆动驱动模块（2）和独立试验木块（3），盒体侧板（5）及支撑立柱（7）起到承受竖直方向载荷的作用，该竖直方向载荷主要为需要施加在试验件上的轴向力。
摆动驱动模块（2）用于驱动凸轮（13）旋转，主要由驱动电机（8）、主带轮组件（9）、张紧带轮组件（10）、同步带（11）、从动带轮（12）、凸轮（13）和计次触发器（14）组成。驱动电机（8）通过同步带（11）驱动从动带轮组件（12）旋转，带动与从动带轮（12）同轴的凸轮（13）和计次触发器（14）旋转。凸轮（13）用于驱动独立试验模块（3）中的摆杆（26）摆动，而计次触发器（14）则用于触发计数器，从而记录试验次数。从动带轮（12）的作用是调整同步带的张紧力，方便同步带的安装。
一套拉扭疲劳试验装置可以配备多个独立试验模块（3），凸轮每旋转一周，试验模块中的试验件扭转摆动一次，每套独立试验模块（3）中包含轴承组件（15）、摆动轴（16）、试验模块底座（17）、试验模块柱体（18）、限摆接头（19）、限摆座（20）、测力元件（21）、试验模块顶板（22）、加载螺母（23）、并紧螺母（24）、加载轴（25）、摆杆（26）和试验件（27）。摆杆（26）在弹簧的作用下紧贴凸轮（13）表面滑动，驱动摆动轴（16）旋转，带动试验件（27）按既定角度摆动。模块底座（17）安装固定在盒体顶板（6）上，轴承组件（15）安装固定在盒体底板（4）上，轴承组件（15）、摆动轴（16）、试验件（27）、限摆接头（19）、测力元件（21）和加载轴（25）串联在一起，在旋转、加载螺母（23）时试验件（27）将被施加轴向载荷，载荷将被测力元件（21）实时测量出来，在载荷达到预定载荷后旋紧并紧螺母（24），将载荷固定下来。限摆接头（19）卡在限摆座（20）内，限摆座（20）通过螺栓固定在试验模块柱体（18）上，从而避免试验件（27）整体刚体旋转而影响实际扭转角度。

Claims (5)

1.一种拉扭疲劳试验装置，其特征在于：包括结构盒体、摆动驱动模块和独立试验模块，结构盒体由盒体底板、盒体侧板、盒体顶板、支撑立柱组成，结构盒体内部中空，在结构盒体内部空间内，设置摆动驱动模块及独立试验模块；
所述独立试验模块的底部设置在结构盒体的盒体底板上侧，顶部向上延伸穿出盒体顶板，在盒体顶板的对应位置设置通孔供独立试验模块穿出；
所述摆动驱动模块包括驱动电机、主动带轮、从动带轮、凸轮、同步带及计次触发器，所述驱动电机、主动带轮、从动带轮均设置在盒体底板上，主动带轮设置在驱动电机的驱动轴上，主动带轮与从动带轮通过同步带连接而同步运转，凸轮与从动带轮同轴设置， 在独立试验模块上设置摆杆，所述凸轮与摆杆的端部接触。
2.根据权利要求1所述的拉扭疲劳试验装置，其特征在于：所述独立试验模块至少设置3组，从动带轮及凸轮的数量与独立试验模块数量相同。
3.根据权利要求1所述的拉扭疲劳试验装置，其特征在于：所述独立试验模块包括试验模块底座，在试验模块底座上设置试验模块柱体，在试验模块柱体的顶部设置试验模块顶板，所述试验模块柱体内部中空，在试验模块柱体内中设置限摆接头、限摆座，试验模块底座下侧设置摆动轴，所述摆动轴的上端延伸穿入试验模块柱体，在限摆座与摆动轴之间设置试验件；
在限摆座的上方设置测力元件，所述测力元件的顶部设置加载轴，所述加载轴的顶部向上延伸穿出试验模块顶板，加载轴的顶部设置加载螺母与并紧螺母将其固定。
4.根据权利要求3所述的扭疲劳试验装置，其特征在于：所述摆杆设置在摆动轴上，在摆动轴的下部设置轴承。
5.根据权利要求1所述的扭疲劳试验装置，其特征在于：还包括张紧带轮组件，所述张紧带轮组件通过轴设置在盒体底板上，张紧带轮组件与同步带相接触。
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