CN112098245A - 一种自动交变应力疲劳试验装置及方法 - Google Patents

Abstract

本公开实施例提供了一种自动交变应力疲劳试验装置，测试装置领域，具体包括凸轮机构、卡盒机构，凸轮机构与卡盒机构之间设有推杆机构。凸轮机构包括凸轮及电机，且凸轮设置在电机的输出轴上。卡盒机构内设有被测试件及复位机构，复位机构设置在被测试件一端，用于使发生位移的被测试件复位。推杆机构包括推杆，推杆的一端与凸轮的边缘接触，且推杆的另一端与被测试件的另一端接触。自动交变应力疲劳试验装置作用时，凸轮机构推动推杆机构，使推杆及被测试件在凸轮机构与复位机构之间沿推杆轴向做往复运动。本公开的疲劳试验装置运行良好、稳定，满足试验要求，可靠性高，能够提高了产品零部件疲劳测试的精确度。

Description

一种自动交变应力疲劳试验装置及方法

技术领域

本公开属于测试装置领域，涉及疲劳测试装置技术，尤其涉及一种自动交变应力疲劳试验装置及方法。

背景技术

目前，我国现有的具有交变应力环境的产品，如：航空机载产品中的机构部件，其在长期交变应力环境下，发生疲劳破坏的可能性及风险较大。而且由于航空机载产品机构部件尺寸相对较小，较精密，对于机载产品在交变应力环境下的疲劳测试工装较少，通常是通过经验和强度对机载产品进行设计。

目前，市场上的测试工件疲劳的工装，其测试原理是通过往复运动的机构进行的，测试工装的往复运动行程为10mm，但是，其在使用过程中具有以下几方面的问题：

1.推力较小(约几N左右)，无法满足快取记录器卡机构100N的使用要求；

2.如果选用较大推力的电机机构，其相应行程较大(约50mm以上)且无法调节，同样无法满足本试验的使用要求；

3.试验过程中，虽然齿条推杆往复式直线减速电机也可实现往复运动，但是其运动速度较慢，且行程需手动调节，调节精度较差；

4.虽然精密气缸也可以实现往复运动，但是其需气源及控制配合，安装受限。

综上所述，需要设计一种能够对产品进行疲劳测试的装置。

发明内容

有鉴于此，本公开实施例提供一种运行平稳、可靠性高、设计性强的自动交变应力疲劳试验装置及方法，其至少部分解决现有技术中存在的问题，其能够完全可满足本试验的使用要求。

实现本发明的技术方案如下：

本发明提供了一种自动交变应力疲劳试验装置，包括凸轮机构、卡盒机构，凸轮机构与卡盒机构之间设有推杆机构。

其中，凸轮机构包括凸轮及电机，且凸轮设置在电机的输出轴上。

其中，卡盒机构内设有被测试件及复位机构，复位机构设置在被测试件一端，用于使发生位移的被测试件复位。

其中，推杆机构包括推杆，推杆的一端与凸轮的边缘接触，且推杆的另一端与被测试件的另一端接触。

自动交变应力疲劳试验装置作用时，凸轮机构推动推杆机构，使推杆及被测试件在凸轮机构与复位机构之间沿推杆轴向做往复运动。

本发明的自动交变应力疲劳试验装置的工作原理是：采用模拟产品应用的交变应力环境，从而对产品进行疲劳测试。通过疲劳试验装置的使用，能够对航空机载产品中较小的零部件进行疲劳测试。

进一步的，上述推杆机构还包括导向件，推杆在导向件的导向通道内沿推杆的轴向做往复运动。导向件内导向通道的设置能够确保推杆沿导向通道的方形运行，避免在凸轮机构及复位机构的外力作用下，推杆的运动路径发生偏移。影响被测试测试结果的准确度，同时避免推杆的损坏，确保疲劳测试装置的使用寿命。

在本发明的一个实施方式中，为了避免与凸轮接触的推杆被磨损，使推杆机构还包括轴承组件，轴承组件包括轴承，轴承经轴固定在推杆的端部，且轴承的外壁与凸轮接触。装置使用时，轴承在凸轮的作用下转动，从而避免凸轮对推杆端部的磨损，在凸轮及轴承组件的作用下，推杆被推动发向复位机构方向运动。

在本发明的一个实施方式中，推杆机构还包括推块，推块固定在靠近卡盒机构一端的推杆上，推块的另一端与被测试件接触。推块的设置能够提高推杆机构与被测试件的接触面积，使被测试件上的各处受力均匀，确保被测试件疲劳测试结果的准确度。

进一步的，为了避免电机在高速旋转时凸轮从电机上脱落，上述凸轮机构还包括挡板，挡板设置在电机的输出轴上，且挡板位于凸轮的外侧。

进一步的，上述凸轮机构、卡盒机构、推杆机构均设置在装置支架上。装置支架包括固定板，电机设置在固定板的一端，固定板的另一端设有垫块组件，垫块组件上设有安装底板，安装底板上设有凸轮机构及卡盒机构。

进一步的，上述复位机构为弹性件，弹性件能够在推杆向被测试件运动挤压被测试件后，使推杆自动回复到原位，通过弹性件及凸轮机构的作用下，确保推杆机构的以固定频率做往复运动。

本发明还提供了一种自动交变应力疲劳试验方法，自动交变应力疲劳试验方法是通过上述自动交变应力疲劳试验装置对产品的零件进行疲劳测试的，自动交变应力疲劳试验方法包括以下步骤：

步骤1、凸轮机构的电机驱动凸轮转动，凸轮推动推杆机构的推杆沿轴向卡盒机构内的被测试件运动；

步骤2、被测试件在推杆的推动下向远离凸轮机构方向发生位移，被测试件挤压复位机构；

步骤3、复位机构驱动被测试件复位，被测试件推动推杆复位。

进一步的，作为对上述自动交变应力疲劳试验方法的改进，当凸轮机构的凸轮的回程角为0～90°，步骤3中，复位机构促使被测试件及推杆快速复位。由于凸轮的回程角设计很小，被测试件在复位机构的作用下可实现可快速复位，其能够模拟被测试件冲击复位的工况，提高测试的精度。

进一步的，作为对上述自动交变应力疲劳试验方法的改进，当凸轮机构的凸轮的回程角为大于90°，步骤3中，复位机构促使被测试件及推杆平缓复位。

与现有技术相比，本发明型的有益效果是：本发明的自动交变应力疲劳试验装置，能够通过凸轮机构自动提供交变应力，对被测试件进行交变应力载荷环境下的测试工作。例如：通过对航空机载的快取记录器的进行挠性板疲劳测试，凸轮机构能够提供平稳、可靠的推力，使得推杆机构的推杆的运行形成约为8mm，能够完全可满足快取记录器的进行挠性板疲劳测试的使用要求，且经试验验证自动交变应的力疲劳试验装置运行良好、稳定，满足试验要求，可靠性高。

附图说明

为了更清楚地说明本公开实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明自动交变应力疲劳试验装置的立体图；

图2为本发明自动交变应力疲劳试验装置的爆炸图；

其中，1.凸轮；2.电机；3.挡板；4.被测试件；5.卡盒；6.电源及印制板模块；7.推杆；8.导向件；9.轴承；10.轴；11.推块；12.固定板；13.垫块组件；14.安装底板。

具体实施方式

下面结合附图对本公开实施例进行详细描述。

以下通过特定的具体实例说明本公开的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本公开的其他优点与功效。显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。本公开还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本公开的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本公开中的实施例，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，都属于本公开保护的范围。

要说明的是，下文描述在所附权利要求书的范围内的实施例的各种方面。应显而易见，本文中所描述的方面可体现于广泛多种形式中，且本文中所描述的任何特定结构及/或功能仅为说明性的。基于本公开，所属领域的技术人员应了解，本文中所描述的一个方面可与任何其它方面独立地实施，且可以各种方式组合这些方面中的两者或两者以上。举例来说，可使用本文中所阐述的任何数目个方面来实施设备及/或实践方法。另外，可使用除了本文中所阐述的方面中的一或多者之外的其它结构及/或功能性实施此设备及/或实践此方法。

还需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本公开的基本构想，图式中仅显示与本公开中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

另外，在以下描述中，提供具体细节是为了便于透彻理解实例。然而，所属领域的技术人员将理解，可在没有这些特定细节的情况下实践所述方面。

实施例1：

如图1及图2所示，本实施例提供了一种自动交变应力疲劳试验装置，在本实施方式中自动交变应力疲劳试验装置包括凸轮机构、卡盒机构，凸轮机构与卡盒机构之间设有推杆机构。

其中，如图1及图2所示，凸轮机构包括凸轮1及电机2，且凸轮1设置在电机2的输出轴上。电机2转动时，带动其输出轴上的凸轮1进行转动。

在本实施方式中，为了避免电机2在高速旋转时凸轮1从电机2上脱落，上述凸轮机构还包括挡板3，挡板3设置在电机2的输出轴上，且挡板3位于凸轮1的外侧。

在本实施方式中，电机2可以采用减速电机，也可以采用其他形式可以使凸轮2转动的电机。

其中，如图1及图2所示，卡盒机构内设有被测试件4及复位机构(附图未画出)，复位机构设置在被测试件4一端，用于使发生位移的被测试件4复位。

在本实施方式中，被测试件4及复位机构均安装在卡盒5内，其中，被测试件4位于靠近凸轮机构的一端，复位机构位远离复位机构的一端。

在本实施方式中，如图1及图2所示，卡盒机构还包括有电源及印制板模块6，电源及印制板模块6与被测试件4电连接，用于采集被测试件4被推杆机构的作用的数据信息。

在本实施方式中，上述复位机构为弹性件，弹性件能够在推杆向被测试件运动挤压被测试件，使推杆自动回复到原位，通过弹性件及凸轮机构的作用下，确保推杆机构的以固定频率做往复运动。

其中，如图1及图2所示，推杆机构包括推杆7，推杆7的一端与凸轮1的边缘接触，且推杆7的另一端与被测试件4的另一端接触。自动交变应力疲劳试验装置作用时，凸轮机构推动推杆机构，使推杆7及被测试件在凸轮机构与复位机构之间沿推杆轴向做往复运动。

在本实施例方式中，如图1及图2所示，上述推杆机构还包括导向件8，推杆7在导向件8的导向通道内沿推杆7的轴向做往复运动。导向件8内导向通道的设置能够确保推杆7沿导向通道的方形运行，避免在凸轮机构及复位机构的外力作用下，推杆7的运动路径发生偏移。影响被测试测试结果的准确度，同时避免推杆7的损坏，确保疲劳测试装置的使用寿命。

在本实施例方式中，如图1及图2所示，为了避免与凸轮接触的推杆7被磨损，使推杆机构还包括轴承组件，轴承组件包括轴承9，轴承9经轴10固定在推杆7的端部，且轴承9的外壁与凸轮1接触。装置使用时，轴承9在凸轮1的作用下转动，从而避免凸轮1对推杆7端部的磨损，在凸轮1及轴承组件的作用下，推杆7被推动发向复位机构方向运动。

在本实施例方式中，如图1及图2所示，推杆机构还包括推块11，推块11固定在靠近卡盒机构一端的推杆7上，推块11的另一端与被测试件4接触。推块11的设置能够提高推杆机构与被测试件4的接触面积，使被测试件4上的各处受力均匀，确保被测试件疲劳测试结果的准确度。在本实施方式中，为了进一步确保推杆7沿导向件8的导向通道方向运动，推块11可部分插入卡盒5内，且为了避免推块11与卡盒5的摩擦，在推块11与卡盒5的接触部位进行润滑处理或者设置防摩擦结构。

其中，如图1及图2所示，上述凸轮机构、卡盒机构、推杆机构均设置在装置支架上。装置支架包括固定板12，电机2设置在固定板12的一端，固定板12的另一端设有垫块组件13，垫块组件13上设有安装底板14，安装底板14上设有凸轮机构及卡盒机构。在本实施例中，将凸轮机构、卡盒机构、推杆机构整体设置在固定板12上，能够方便对整个实验装置进行移动，且能够防止各个结构之间在测试是发生偏移。同时垫块组件13能够补充卡盒机构及推杆机构与凸轮1的高度差，确保推杆7、被测试件4、凸轮1在同一水平线上。

本发明的自动交变应力疲劳试验装置的工作原理是：采用模拟产品应用的交变应力环境，从而对产品进行疲劳测试。通过疲劳试验装置的使用，能够对航空机载产品中较小的零部件进行疲劳测试。

实施例2：

本实施例提供了一种自动交变应力疲劳试验方法，自动交变应力疲劳试验方法是通过上述自动交变应力疲劳试验装置对产品的零件进行疲劳测试的，自动交变应力疲劳试验方法包括以下步骤：

步骤1、凸轮机构的电机2驱动凸轮1转动，凸轮1推动推杆机构的推杆7沿轴向卡盒机构内的被测试件4运动；

步骤2、被测试件4在推杆7的推动下向远离凸轮机构方向发生位移，被测试件4挤压复位机构；

步骤3、复位机构驱动被测试件复位，被测试件推动推杆7复位。

在本实施例的一个优选方式中，作为对上述自动交变应力疲劳试验方法的改进，当凸轮机构的凸轮1的回程角为0～90°，步骤3中，复位机构促使被测试件4及推杆7快速复位。由于凸轮1的回程角设计很小，被测试件7在复位机构的作用下可实现可快速复位，其能够模拟被测试件4冲击复位的工况，提高测试的精度。

在本实施例的另一个优选方式中，，作为对上述自动交变应力疲劳试验方法的改进，当凸轮机构的凸轮4的回程角为大于90°，步骤3中，复位机构促使被测试件4及推杆7平缓复位。

以上所述，仅为本公开的具体实施方式，但本公开的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本公开揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本公开的保护范围之内。因此，本公开的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种自动交变应力疲劳试验装置，其特征在于：包括凸轮机构、卡盒机构，所述凸轮机构与所述卡盒机构之间设有推杆机构；

所述凸轮机构包括凸轮及电机，且所述凸轮设置在电机的输出轴上；

所述卡盒机构内设有被测试件及复位机构，所述复位机构设置在所述被测试件一端，用于使发生位移的所述被测试件复位；

所述推杆机构包括推杆，所述推杆的一端与所述凸轮的边缘接触，且所述推杆的另一端与所述被测试件的另一端接触；

所述凸轮机构推动所述推杆机构，使所述推杆及所述被测试件在所述凸轮机构与所述复位机构之间沿推杆轴向做往复运动。

2.根据权利要求1所述的自动交变应力疲劳试验装置，其特征在于：所述推杆机构还包括导向件，所述推杆在所述导向件的导向通道内沿推杆的轴向做往复运动。

3.根据权利要求1或2所述的自动交变应力疲劳试验装置，其特征在于：所述推杆机构还包括轴承组件，所述轴承组件包括轴承，所述轴承经轴固定在所述推杆的端部，且所述轴承的外壁与所述凸轮接触。

4.根据权利要求1或2所述的自动交变应力疲劳试验装置，其特征在于：所述推杆机构还包括推块，所述推块固定在靠近所述卡盒机构一端的所述推杆上，所述推块的另一端与所述被测试件接触。

5.根据权利要求1所述的自动交变应力疲劳试验装置，其特征在于：所述凸轮机构还包括挡板，所述挡板设置在电机的输出轴上，且所述挡板位于所述凸轮的外侧。

6.根据权利要求1所述的自动交变应力疲劳试验装置，其特征在于：所述凸轮机构、所述卡盒机构、所述推杆机构均设置在装置支架上；

所述装置支架包括固定板，所述电机设置在所述固定板的一端，所述固定板的另一端设有垫块组件，所述垫块组件上设有安装底板，所述安装底板上设有所述凸轮机构及所述卡盒机构。

7.根据权利要求1所述的自动交变应力疲劳试验装置，其特征在于：所述复位机构为弹性件。

8.一种自动交变应力疲劳试验方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1、凸轮机构的电机驱动凸轮转动，凸轮推动推杆机构的推杆沿轴向卡盒机构内的被测试件运动；

步骤2、被测试件在推杆的推动下向远离凸轮机构方向发生位移，被测试件挤压复位机构；

步骤3、复位机构驱动被测试件复位，被测试件推动推杆复位。

9.根据权利要求8所述的自动交变应力疲劳试验方法，其特征在于：当凸轮机构的凸轮的回程角为0～90°，步骤3中，复位机构促使被测试件及推杆快速复位。

10.根据权利要求8所述的自动交变应力疲劳试验方法，其特征在于：当凸轮机构的凸轮的回程角为大于90°，步骤3中，复位机构促使被测试件及推杆平缓复位。

Images