CN115389335A - 一种旋转弯曲疲劳试验机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种旋转弯曲疲劳试验机，用于材料的旋转弯曲疲劳试验，包括主轴部件、台面部件、尾架部件、加载部件、夹具和机架部件，精密机械主轴和高速电主轴运转稳定可靠，实践证明能够满足需要；整机运转噪音低，实际噪音达到68分贝以下；整机集成化程度高，占地面积小；台面部件上导轨组长度加长，可以安装高温炉、低温箱等附件，有扩展空间；通过更换不同规格的夹具，就可以安装不同类型及规格的试样，进行旋转弯曲疲劳试验，拆装试样方便，劳动强度低，生产效率高。

Description

一种旋转弯曲疲劳试验机
技术领域
本发明涉及一种试验机，尤其涉及一种旋转弯曲疲劳试验机。
背景技术
针对旋转弯曲疲劳试验的要求，第一，要求试样按规定转速旋转，最高转速10000转/分，转速波动不大于0.5％；其次是试样在旋转的同时承受试验要求的弯矩，弯矩误差不大于1％，最大弯矩60Nm；第三要求加力点静态径向跳动量不大于0.02mm，动态径向跳动量不大于0.06mm。
现有的旋转弯曲疲劳试验机如CN101236148B公开的旋转弯曲疲劳试验机，最大转速仅为6000r/Min，已经不能满足上述试验要求。此外，现有的试验机整机集成化程度较低，无扩展空间。因此，需要一种更为精密、运转稳定可靠、集成化程度更高的旋转弯曲疲劳试验机来满足需要。
发明内容
本发明的目的是提供一种旋转弯曲疲劳试验机。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种旋转弯曲疲劳试验机，包括：
主轴部件，固定于台面部件上，保证主轴中心线与台面平行并且对称分布于台面部件上的导轨组，包括精密机械主轴和高速电主轴，精密机械主轴通过联轴器与高速电主轴连接，精密机械主轴的最高转速达到11000 转/分，主轴径向静态跳动不大于0.005mm，动态跳动不大于0.01mm，弯矩不低于60Nm；高速电主轴的最高转速12000转/分、额定扭矩0.597NM、额定功率0.75KW，径向跳动0.005mm；
台面部件，其上布置有第一导轨组，第一导轨组用于安装尾架部件和加载部件；
尾架部件，安装在台面部件的第一导轨组上并能够纵向移动，并且带有用于固定位置的锁止装置；
加载部件，安装在尾架部件上，用于加载砝码，并通过杠杆及支臂将载荷加载到夹具的端部；
夹具，用于夹持试样；
机架部件，用于支撑主轴部件、台面部件、尾架部件、加载部件和夹具。
进一步地，所述主轴部件包括精密机械主轴、高速电主轴、联轴器、底座、计数器和防护罩，底座用于安装固定精密机械主轴和高速电主轴，底座的底面固定在工作台面上，保证主轴中心线与工作台面平行，并保证与台面导轨的对称度；计数器安装在高速电主轴一侧，利用光电开关的模式记录主轴转速，计数范围达0～109；防护罩安装在主轴部件的外侧，用于防止杂物落入主轴部件内。
进一步地，所述台面部件包括工作台面、第一导轨组和滑轨组，导轨组设置为相互平行的两条，用于安装尾架部件及加载部件；滑轨组设置为一条，用于安装活动护罩；第一导轨组和滑轨组安装在工作台面上。
进一步地，所述尾架部件包括尾架台板、第二导轨组和限位支臂，尾架台板通过滑块安装到第一导轨组上，尾架台板上布置一个第二导轨组，第二导轨组与主轴中心线垂直，第二导轨组上安装两个限位支臂，两个限位支臂通过第二导轨组滑动在尾架台板上，并且带有位置锁止装置，两个限位支臂的上端安装有两个限位块，限位块用铝合金材料对称制作，在闭环状态时中间形成一个锥形孔，套在夹具尾端，合理的控制与夹具尾端的径向间隙，用于限制试样断裂时夹具的摆幅。
进一步地，所述加载部件包括杠杆、支臂、砝码、断裂检测开关和砝码托架，杠杆的支点布置于中间位置，两侧力臂等长，一端连接砝码组，另一端安装支臂；支臂垂直布置，下端与杠杆通过轴承连接且能够绕杠杆端支点自由旋转，上端通过调心轴承与夹具端部连接，夹具末端设有定位台肩；砝码在重力的作用下对试样加载弯矩；断裂检测开关用于试样断裂后发讯信号到控制系统控制高速电主轴断电；砝码托架用于试样断裂后接住砝码。
进一步地，所述夹具包括主动端夹具和被动端夹具，主动端夹具的一端与试样连接，另一端连接精密机械主轴；所述被动端夹具的一端与试样连接，另一端通过调心轴承与加载部件的支臂连接。
进一步地，所述主动端夹具与精密机械主轴连接处设有一组锁紧螺钉和一组调整螺钉，分别用于锁紧和调整同轴度。
进一步地，机架部件的上部设有左护罩、右护罩和活动护罩，活动护罩滑动在左护罩、右护罩之间。
进一步地，所述机架部件的下部机架的底部装有高度可调的地脚盘。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明的旋转弯曲疲劳试验机，1、精密机械主轴和高速电主轴运转稳定可靠，实践证明能够满足需要；2、整机运转噪音低，实际噪音达到68 分贝以下；3、整机集成化程度高，占地面积小；4、台面部件上导轨组长度加长，可以安装高温炉、低温箱等附件，有扩展空间；5、通过更换不同规格的夹具，就可以安装不同类型及规格的试样，进行旋转弯曲疲劳试验，拆装试样方便，劳动强度低，生产效率高。
附图说明
图1为本发明实施例提供的旋转弯曲疲劳试验机的主视图。
图2为本发明实施例提供的旋转弯曲疲劳试验机的俯视图。
图3为本发明实施例提供的主轴部件的主视图。
图4为本发明实施例提供的主轴部件的侧视图。
图5为本发明实施例提供的主轴部件的俯视图(去掉防护罩)。
图6为本发明实施例提供的台面部件的主视图。
图7为本发明实施例提供的台面部件的俯视图。
图8为本发明实施例提供的尾架部件的立体图。
图9为本发明实施例提供的尾架部件的主视图。
图10为本发明的实施例提供的尾架部件的侧视图。
图11为本发明实施例提供的加载部件的主视图。
图12为本发明实施例提供的加载部件的俯视图。
图13为本发明实施例提供的加载部件的立体图。
图14为本发明实施例提供的夹具的主视图。
图15为本发明实施例提供的机架部件的主视图。
图16为本发明实施例提供的机架部件的俯视图。
图17为本发明实施例提供的机架部件的立体图。
附图标记说明：
1：主轴部件，101：精密机械主轴，102：高速电主轴，103：联轴器， 104：底座，105：计数器，106：防护罩；
2：台面部件，201：工作台面，202：第一导轨组，203：滑轨组；
3：尾架部件，301：尾架台板，302：第二导轨组，303：限位支臂；
4：加载部件，401：杠杆，402：支臂，403：砝码，404：断裂检测开， 405：和砝码托架；
5：夹具，501：主动端夹具，502：被动端夹具；
6：机架部件，601：左护罩，602：右护罩，603：活动护罩，604：机架。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合附图和实施例对本发明作进一步的详细介绍。
如图1-2所示，本发明提供的旋转弯曲疲劳试验机，用于材料的旋转弯曲疲劳试验，包括主轴部件1、台面部件2、尾架部件3、加载部件4、夹具5和机架部件6六部分。其中：
如图3-5所示，主轴部件1，固定于台面部件上，保证主轴中心线与台面平行并且对称分布于台面部件上的导轨组，包括精密机械主轴和高速电主轴，精密机械主轴通过联轴器与高速电主轴连接；精密机械主轴的最高转速达到11000转/分，主轴径向静态跳动不大于0.005mm，动态跳动不大于0.01mm，弯矩不低于60Nm，例如可选用中国台湾产精密机械主轴；高速电主轴的最高转速12000转/分、额定扭矩0.597NM、额定功率0.75KW，径向跳动0.005mm，例如可选用“上海福田”高速电主轴。联轴器103用于连接精密机械主轴101和高速电主轴102，例如可选用NBK品牌弹片联轴器，具有一定的自调整功能，能够满足本发明的需要。
具体地，所述主轴部件1包括精密机械主轴101、高速电主轴102、联轴器103、底座104、计数器105和防护罩106，其中底座104可采用45 #钢材料加工制成，用于安装固定精密机械主轴101和高速电主轴102，底座104的底面固定在工作台面201上，保证主轴中心线与工作台面平行，并保证与台面导轨的对称度；计数器105安装在高速电主轴102一侧，利用光电开关的模式记录主轴转速，主轴旋转，光电开关向控制系统发讯，记录主轴的转速，计数范围达0～109；防护罩106安装在主轴部件1的外侧，用于防止杂物落入主轴部件内。
如图6和7所示，台面部件2，其上布置有第一导轨组202，第一导轨组用于安装尾架部件3和加载部件4。
具体地，所述台面部件2包括工作台面201、第一导轨组202和滑轨组203，其中，工作台面201可由45#钢经热处理后经精密机械加工而成，整体平面度不大于0.02mm；第一导轨组202设置为相互平行的两条，用于安装尾架部件3及加载部件4，同时还可安装高温炉、低温箱等附件；滑轨组203设置为一条，用于安装活动护罩603；第一导轨组202和滑轨组203安装在工作台面201上。
如图8-10所示，尾架部件3，安装在台面部件2的第一导轨组202上并能够纵向移动，并且带有用于固定位置的锁止装置。
具体地，所述尾架部件3包括尾架台板301、第二导轨组302和限位支臂303，尾架台板301通过滑块安装到第一导轨组202上，尾架台板301 上布置一个第二导轨组302，第二导轨组302与主轴中心线垂直，用于安装两个限位支臂303，两个限位支臂303通过第二导轨组302滑动在尾架台板301上，两个限位支臂的相对位置可调，且位置可锁定，安装夹具时两个限位支臂打开，方便安装夹具，夹具安装完毕后，闭合并锁定两个限位支臂，两个限位支臂的上端安装有两个限位块，限位块用铝合金材料对称制作，在闭环状态时中间形成一个锥形孔，套在夹具尾端，合理的控制与夹具尾端的径向间隙，用于限制试样断裂时夹具的摆幅，保护高温炉等不被夹具碰坏。
如图11-13所示，加载部件4，安装在尾架部件3上，用于加载砝码，并通过杠杆及支臂将载荷加载到夹具的端部。
具体地，所述加载部件4包括杠杆401、支臂402、砝码403、断裂检测开关404和砝码托架405，杠杆401的支点布置于中间位置，两侧力臂等长，一端连接砝码组，另一端安装支臂402；支臂402垂直布置，下端与杠杆401通过轴承连接且能够绕杠杆端支点自由旋转，上端通过调心轴承与夹具5端部连接，夹具末端设有定位台肩；砝码403在重力的作用下对试样加载弯矩，保证了轴承支点到试样加力点距水平长度的恒定，即加载力臂(L)长度固定，从而实现了试样加力点所受的弯矩的大小与砝码403 的质量成线性比例关系(M弯矩＝F砝码质量×L加载力臂)，达到了加载弯矩的目的；断裂检测开关404是试验的保护元件，它的作用是用于试样断裂后断裂检测开关动作，发讯信号到控制系统，控制高速电主轴102断电，转动停止；试样断裂后，砝码在重力的作用下会向下运动，会造成散落，既不安全，又容易磕坏砝码，砝码托架405可用于试样断裂后，砝码向下运动一小段距离后接住砝码404，从而避免力砝码散落的问题。
如图14所示，用于夹持试样的夹具5，包括主动端夹具501和被动端夹具502，不同规格的试样只需更换不同的夹块即可。具体地，主动端夹具501的一端与试样连接，另一端连接精密机械主轴101；所述被动端夹具502的一端与试样连接，另一端通过调心轴承与加载部件4的支臂402 连接。进一步地，所述主动端夹具501与精密机械主轴101连接处设有一组锁紧螺钉和一组调整螺钉，分别用于锁紧和调整同轴度，实现精密配合。调整好同轴度后，被动端夹具502尾端连接加载部件4的支臂402，闭合并锁止两个限位支臂303，试样安装即完毕。被动端夹具(2)长度固定，承受加载力，对试样加力点形成弯矩，M弯矩＝F砝码质量×L加载力臂。
如图15-17所示，机架部件6，用于支撑主轴部件1、台面部件2、尾架部件3、加载部件4和夹具5。
具体地，机架部件6的上部设有左护罩601、右护罩602和活动护罩 603和机架604，活动护罩603滑动在左护罩601、右护罩602之间。左护罩601和右护罩602分别用于防护尾架部件3及主轴部件1，避免杂物落入其中，此外右护罩602也可用于布置控制面板；活动护罩603可沿台面部件2的滑轨左右移动，用于在试验过程中对夹具及高温炉部分进行遮挡的防护，防护试验过程外部杂物进入试验区域，同时也防止试样、夹具等零件飞出伤人。
由于本旋转弯曲疲劳试验机的加载方式是靠砝码的重力加载，所以要求工作台面必须水平，因此，本发明在所述机架部件的下部机架的底部装有四个高度可调的地脚盘，用于调整设备的水平度，调整好后锁止地脚盘，设备水平度调整完毕。
使用时，首先按照试样尺寸选择合适的夹具，先将主动端夹具、试样和被动端夹具安装到一起，要保证安装精度；再将整体夹具安装到精密机械主轴上，利用调整螺钉，调整好夹具的同轴度；移动尾架部件3至合适位置，安装加载部件4的支臂于夹具尾端的台肩上，锁止尾架部件3即可。试样通过夹具可靠的装夹到设备上，满足试样的安装精度，加载系统安装简易、方便。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，但这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种旋转弯曲疲劳试验机，其特征在于，包括：
主轴部件，固定于台面部件上，保证主轴中心线与台面平行并且对称分布于台面部件上的导轨组，包括精密机械主轴和高速电主轴，精密机械主轴通过联轴器与高速电主轴连接，精密机械主轴的最高转速达到11000转/分，主轴径向静态跳动不大于0.005mm，动态跳动不大于0.01mm，弯矩不低于60Nm；高速电主轴的最高转速12000转/分、额定扭矩0.597NM、额定功率0.75KW，径向跳动0.005mm；
台面部件，其上布置有第一导轨组，第一导轨组用于安装尾架部件和加载部件；
尾架部件，安装在台面部件的第一导轨组上并能够纵向移动，并且带有用于固定位置的锁止装置；
加载部件，安装在尾架部件上，用于加载砝码，并通过杠杆及支臂将载荷加载到夹具的端部；
夹具，用于夹持试样；
机架部件，用于支撑主轴部件、台面部件、尾架部件、加载部件和夹具。
2.根据权利要求1所述的旋转弯曲疲劳试验机，其特征在于，所述主轴部件包括精密机械主轴、高速电主轴、联轴器、底座、计数器和防护罩，底座用于安装固定精密机械主轴和高速电主轴，底座的底面固定在工作台面上，保证主轴中心线与工作台面平行，并保证与台面导轨的对称度；计数器安装在高速电主轴一侧，利用光电开关的模式记录主轴转速，计数范围达0～109；防护罩安装在主轴部件的外侧，用于防止杂物落入主轴部件内。
3.根据权利要求1所述的旋转弯曲疲劳试验机，其特征在于，所述台面部件包括工作台面、第一导轨组和滑轨组，第一导轨组设置为相互平行的两条，用于安装尾架部件及加载部件；滑轨组设置为一条，用于安装活动护罩；第一导轨组和滑轨组安装在工作台面上。
4.根据权利要求1所述的旋转弯曲疲劳试验机，其特征在于，所述尾架部件包括尾架台板、第二导轨组和限位支臂，尾架台板通过滑块安装到第一导轨组上，尾架台板上布置一个第二导轨组，第二导轨组与主轴中心线垂直，第二导轨组上安装两个限位支臂，两个限位支臂安装在第二导轨组上，能够前后移动，并且位置能够锁止，通过第二导轨组滑动在尾架台板上，用于限制试样断裂时夹具的摆幅。
5.根据权利要求1所述的旋转弯曲疲劳试验机，其特征在于，所述加载部件包括杠杆、支臂、砝码、断裂检测开关和砝码托架，杠杆的支点布置于中间位置，两侧力臂等长，一端连接砝码组，另一端安装支臂；支臂垂直布置，下端与杠杆通过轴承连接且能够绕杠杆端支点自由旋转，上端通过调心轴承与夹具端部连接，夹具末端设有定位台肩；砝码在重力的作用下对试样加载弯矩；断裂检测开关用于试样断裂后发讯信号到控制系统控制高速电主轴断电；砝码托架用于试样断裂后接住砝码。
6.根据权利要求1所述的旋转弯曲疲劳试验机，其特征在于，所述夹具包括主动端夹具和被动端夹具，主动端夹具的一端与试样连接，另一端连接精密机械主轴；所述被动端夹具的一端与试样连接，另一端通过调心轴承与加载部件的支臂连接。
7.根据权利要求6所述的旋转弯曲疲劳试验机，其特征在于，所述主动端夹具与精密机械主轴连接处设有一组锁紧螺钉和一组调整螺钉，分别用于锁紧和调整同轴度。
8.根据权利要求1所述的旋转弯曲疲劳试验机，其特征在于，机架部件的上部设有左护罩、右护罩和活动护罩，活动护罩滑动在左护罩、右护罩之间。
9.根据权利要求1所述的旋转弯曲疲劳试验机，其特征在于，所述机架部件的下部机架的底部装有高度可调的地脚盘。
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