CN203719867U - 一种用于小应力疲劳碰撞试验的试验机 - Google Patents

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石世宏
赵晔婷
傅戈雁
张倩茹
邬明君
刘宇
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Abstract

本实用新型公开了一种用于小应力疲劳碰撞试验的试验机，该试验机包括机体、位于机体内部的冲击机构，驱动冲击机构往复运作的驱动机构，以及控制试验机运行的控制机构；驱动机构包括电动机、调节电动机输出频率的变频器、以及调节电动机输出转速的减速器；控制机构包括调节变频器工作频率与模式的操作面板。该试验机通过设置变频器可根据实验需要有效调节电动机的输出频率，实现电动机在一定范围内冲击频率的无级变化，变化的频率可以有不同的数量级。且该试验机结构简单合理，操作方便，省时省力，免去了更换凸轮的时间以及凸轮的设计，有效提高实验效率，降低实验成本。

Description

一种用于小应力疲劳碰撞试验的试验机
技术领域
本实用新型属于疲劳碰撞试验技术领域，具体涉及一种用于小应力疲劳碰撞试验的试验机。
背景技术
在日常生活中，经常会遇到物品由于使用次数过多而导致失效的情况，此类情况往往是没有征兆的，突然性的。在加工生产领域，零件的突然失效，可能会产生一系列的问题和危险，甚至是导致很严重的后果，所以，研究零件的疲劳特性，在其失效前进行强化或者及时的更换是一件需要得到重视的事情。比如：工程上一些机加工的机床会安装紧急刹车的开关，一旦开关失灵，机器不能得到及时的停止，严重的会导致人身伤亡的后果，严重影响操作人员的人身安全。
所以，一些材料、零件的疲劳特性是需要预知的，冲击实验可以模拟零件多次使用，最终失效的过程。冲击实验开始于20世纪初，现有的试验机中能够真正地模拟多冲碰撞工况的很少见。大多数冲击试验机仍然属于单次冲击试验机，现有的冲击实验设备有落锤冲击试验机、喷丸试验机、超声振动试验机等等。
现有技术中的落锤式的冲击试验机原理如图1所示，其结构图如图2，它利用电机运转传动继而带动凸轮，使凸轮做周期性的运动，凸轮作用在杠杆上，机构通过杠杠增力后，带动冲击体实现周期性的冲击动作。然而该类冲击试验机存在一些缺陷，比如在实验频率的精确控制，冲击力的精确控制，冲击行程的精确控制方面都存在一系列的问题。
研究者若是研究冲击频率对材料失效影响的话，上述缺陷会给实验带来一定的麻烦，因为该机构只能以通过固定的减速箱后的转速进行冲击，即该机构只能提供唯一一种冲击频率，若是想更改频率，只能通过更换凸轮来实现，这样的话，即便有多头凸轮等待更换，每次更换凸轮的时间也很长，实验效率较低，而且增加了实验成本。
鉴于以上问题，有必要提出一种新型的试验机，实现在实验时可根据需要调节机构的输出频率，免去了更换凸轮的时间以及凸轮的设计，有效提高实验效率，降低实验成本。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型提供了一种用于小应力疲劳碰撞试验的试验机，通过设置变频器可根据实验需要有效调节电动机的输出频率，实现实时的无级变速，操作简单，省时省力，免去了更换凸轮的时间以及凸轮的设计，有效提高实验效率，降低实验成本。
根据本实用新型的目的提出的一种用于小应力疲劳碰撞试验的试验机，所述试验机包括机体、位于所述机体内部的冲击机构，驱动所述冲击机构往复运作的驱动机构，以及控制所述试验机运行的控制机构；
所述驱动机构包括电动机、调节所述电动机输出频率的变频器、以及调节所述电动机输出转速的减速器；
所述驱动机构与所述冲击机构间还设置有动力传输机构，所述动力传输机构包括凸轮与杠杆，所述凸轮与所述冲击机构分别设置于所述杠杆的两端；
所述控制机构包括调节所述变频器工作频率与模式的操作面板。
优选的，所述变频器集成于所述电动机上形成变频电机。
优选的，所述动力传输机构为带轮传动，所述凸轮固定连接于从动带轮上。
优选的，所述动力传输机构为齿轮齿条传动，所述凸轮固定连接于从动齿轮上。
与现有技术相比，本实用新型公开的用于小应力疲劳碰撞试验的试验机的优点是：该试验机包括机体、位于机体内部的冲击机构，驱动冲击机构往复运作的驱动机构，以及控制试验机运行的控制机构；驱动机构包括电动机、调节电动机输出频率的变频器、以及调节电动机输出转速的减速器；控制机构包括调节变频器工作频率与模式的操作面板。该试验机通过设置变频器可根据实验需要有效调节电动机的输出频率，实现电动机在一定范围内冲击频率的无级变化，变化的频率可以有不同的数量级。且该试验机结构简单合理，操作方便，省时省力，免去了更换凸轮的时间以及凸轮的设计，有效提高实验效率，降低实验成本。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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实用新型的一些实施例，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他的附图。
图1为现有技术中冲击试验机的原理图。
图2为冲击试验机结构图。
图3为本实用新型中驱动机构的传动简图。
图4为本实用新型中试验机的流程图。
图中的数字或字母所代表的相应部件的名称：
11、试件12、冲击体13、大带轮14、皮带15、小带轮16、凸轮17、杠杆
21、双头螺柱22、螺母23、马鞍蹄24、质量块25、内六角圆头螺钉26、支撑板27、冲击机构28、动力连接轴29、机体30、夹具体31、高度调整片32、螺栓连接
33、减速器34、变频器35、制动电阻36、无熔丝断路器
具体实施方式
现有技术中的落锤式的冲击试验机是利用电机带动凸轮传动，使凸轮做周期性的运动，凸轮作用在杠杆上，机构通过杠杠增力后，带动冲击体实现周期性的冲击动作。然而该类冲击试验机只能以通过固定的减速箱后的转速进行冲击，即该机构只能提供唯一一种冲击频率，若是想更改频率，只能通过更换凸轮来实现，这样的话，即便有多头凸轮等待更换，每次更换凸轮的时间也很长，实验效率较低，而且增加了实验成本。
本实用新型针对现有技术中的不足，提供了一种用于小应力疲劳碰撞试验的试验机，通过设置变频器可根据实验需要有效调节电动机的输出频率，实现实时的无级变速，操作简单，省时省力，免去了更换凸轮的时间以及凸轮的设计，有效提高实验效率，降低实验成本。
下面将通过具体实施方式对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
请一并参见图3与图4，如图所示，一种用于小应力疲劳碰撞试验的试验机，该试验机包括机体29、位于机体内部的冲击机构27，驱动冲击机构27往复运作的驱动机构，以及控制试验机运行的控制机构。
驱动机构包括电动机、调节电动机输出频率的变频器34、以及调节电动机输出转速的减速器33；变频器34的一端接在三相电源上，另一端接电动机。控制机构包括调节变频器34工作频率与模式的操作面板。根据使用需要调节变频器，设定好工作模式，然后调节旋钮来实现不同频率的冲击实验。操作面板上还设置有液晶屏幕，实验频率会实时显示在液晶屏幕上，供工操作人员观察确认。
驱动机构与冲击机构间还设置有动力传输机构，动力传输机构包括凸轮16与杠杆17，凸轮16与冲击机构分别设置于杠杆17的两端。冲击机构为冲击体12，冲击体12的下方设置有冲击实验用的试件11。
电动机与凸轮间通过带轮传动，包括大带轮13、小带轮15、以及绕于大带轮13与小带轮15上的皮带14，大带轮13为主动带轮，小带轮15为从动带轮，凸轮16固定连接于从动带轮上。电动机运转将动力通过大带轮、皮带、小带轮依次传递传去，继而带动凸轮周期性转动，凸轮的转动带动杠杆以其支点为基准上下摆动，带动冲击体12做上下往复冲击的运动，实现对试件的检验目的。
其中，还可将变频器直接集成于电动机上形成变频电机，或直接选用变频电机使用。
此外，动力传输机构还可为齿轮齿条传动，凸轮固定连接于从动齿轮上。齿轮齿条传动相对平稳、精度高，不易打滑，承载力大。
本实用新型公开了一种用于小应力疲劳碰撞试验的试验机，该试验机包括机体、位于机体内部的冲击机构，驱动冲击机构往复运作的驱动机构，以及控制试验机运行的控制机构；驱动机构包括电动机、调节电动机输出频率的变频器、以及调节电动机输出转速的减速器；控制机构包括调节变频器工作频率与模式的操作面板。该试验机通过设置变频器可根据实验需要有效调节电动机的输出频率，实现电动机在一定范围内冲击频率的无级变化，变化的频率可以有不同的数量级。且该试验机结构简单合理，操作方便，省时省力，免去了更换凸轮的时间以及凸轮的设计，有效提高实验效率，降低实验成本。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (4)

1.一种用于小应力疲劳碰撞试验的试验机，其特征在于，所述试验机包括机体、位于所述机体内部的冲击机构，驱动所述冲击机构往复运作的驱动机构，以及控制所述试验机运行的控制机构；
所述驱动机构包括电动机、调节所述电动机输出频率的变频器、以及调节所述电动机输出转速的减速器；
所述驱动机构与所述冲击机构间还设置有动力传输机构，所述动力传输机构包括凸轮与杠杆，所述凸轮与所述冲击机构分别设置于所述杠杆的两端；
所述控制机构包括调节所述变频器工作频率与模式的操作面板。
2.如权利要求1所述的用于小应力疲劳碰撞试验的试验机，其特征在于，所述变频器集成于所述电动机上形成变频电机。
3.如权利要求1所述的用于小应力疲劳碰撞试验的试验机，其特征在于，所述动力传输机构为带轮传动，所述凸轮固定连接于从动带轮上。
4.如权利要求1所述的用于小应力疲劳碰撞试验的试验机，其特征在于，所述动力传输机构为齿轮齿条传动，所述凸轮固定连接于从动齿轮上。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN106370375A (zh) * 2015-07-21 2017-02-01 北京大学 一种新型热驱在线测试微结构冲击强度试验机及检测方法
CN107796586A (zh) * 2017-10-20 2018-03-13 广州大冷王测控设备有限公司 一种能够连续进行冲击试验的冲击试验箱
CN110608960A (zh) * 2019-09-05 2019-12-24 北京金辰西维科安全印务有限公司 一种测试装置和测试方法

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