CN207036585U - 疲劳试验机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种疲劳试验机(100)，包括：驱动机构，所述驱动机构包括电机(122)、偏心轮驱动机构和连杆接头(130)，通过所述偏心轮驱动机构将所述电机(122)的旋转运动使所述连杆接头(130)产生振动；牵引机构，所述牵引机构包括球铰(162)；连杆(140)，所述连杆(140)通过所述球铰(162)与所述牵引机构连接，其中，所述牵引机构通过所述球铰(162)将所述驱动机构的所述连杆接头(130)的振动转变为往复运动。通过调节电机的转速可以方便地调节试验力的频率。

Description

疲劳试验机

技术领域

本实用新型涉及一种测试力学性能的装置，具体涉及一种测试疲劳力学性能的疲劳试验机。

背景技术

在工程实际中，机械零部件的使用寿命是机械设备或建筑结构的主要性能之一。许多零部件在机械设备或建筑结构的实际使用中受到动载荷作用。与受到静载荷作用时不同，这些零部件通常会在未发生明显变形与屈服的情况下可能发生疲劳破坏。疲劳破坏对机械设备或者建筑结构的使用性能及安全性能有重大影响。因此，对于零部件需要进行疲劳试验以检测其疲劳力学性能。

疲劳试验是指通过金属材料实验测定金属材料的σ-1，绘制材料的S-N曲线，进而观察疲劳破坏现象和断口特征，进而通过对称循环下测定金属材料疲劳极限的方法。检测设备一般使用疲劳试验机。

在足够大的交变应力作用下，在金属构件外形突变或表面刻痕或内部缺陷等部位，都可能因较大的应力集中引发微观裂纹。分散的微观裂纹经过集结沟通将形成宏观裂纹。已形成的宏观裂纹逐渐缓慢地扩展，构件横截面逐步削弱，当达到一定限度时，构件会突然断裂。金属因交变应力引起的上述失效现象，称为金属的疲劳。静载下塑性性能很好的材料，当承受交变应力时，往往在应力低于屈服极限没有明显塑性变形的情况下，突然断裂。疲劳断口明显地分为两个区域：较为光滑的裂纹扩展区和较为粗糙的断裂区。裂纹形成后，交变应力使裂纹的两侧时而张开时而闭合，相互挤压反复研磨，光滑区就是这样形成的。载荷的间断和大小的变化，在光滑区留下多条裂纹前沿线。至于粗糙的断裂区，则是最后突然断裂形成的。统计数据表明，机械零件的失效，约有70％左右是疲劳引起的，而且造成的事故大多数是灾难性的。因此，通过实验研究金属材料抗疲劳的性能是有实际意义的。

目前，国内外对于疲劳力学性能已积累一定经验方法与理论。并且基于这些现有理论和方法开发出了多种疲劳试验机，并且功能与应用范围持续不断增多，以满足不同材料疲劳试验的需求。

常见的疲劳试验机包括液压伺服式、电磁式和机械式几种类型。其中液压伺服式疲劳试验机是当前较先进的测试装置，但其通过液压控制进行试验，使得其试验成本高昂，低频工作状态下功率消耗大，测试成本高。电磁式疲劳试验机适用于高频工作状态，主要用于测试疲劳性能较好的黑色金属制件，但对于疲劳性能一般的试件效果较差。机械式疲劳试验机适用对频率要求不高的疲劳试验，功率小造价低，主要工作原理为活动杆在驱动器设定的固定频率下按照设定的行程上下反复动作，从而反复压缩，但机械式疲劳试验机在工作期间频率单一，并且无法进行调控，无法模拟出零部件的真实工况。

综上所述，有必要开发一种试验精度高、拉杆锁紧力可调控、操作简便、成本低且效率高的疲劳试验机。

实用新型内容

为解决上述问题，本实用新型一方面提供一种疲劳试验机，包括：驱动机构，所述驱动机构包括电机、偏心轮驱动机构和连杆接头，通过所述偏心轮驱动机构将所述电机的旋转运动使所述连杆接头产生振动；牵引机构，所述牵引机构包括球铰；连杆，所述连杆通过所述球铰与所述牵引机构连接，其中：所述牵引机构通过所述球铰将所述驱动机构的所述连杆接头的振动转变为往复运动。

进一步地，所述偏心轮驱动机构包括偏心轮传动轴、偏心轮、偏心轮轴承，所述偏心轮固定套设于所述偏心轮传动轴外，所述偏心轮轴承活动套设于所述偏心轮外，所述偏心轮轴承与所述连杆接头连接；所述偏心轮接收所述电机的旋转运动，带动所述偏心轮轴承而使得所述连杆接头产生振动。

进一步地，所述偏心轮驱动机构被充分润滑；并且所述偏心轮驱动机下方设置有节油板和油管接头，以接收所述偏心轮驱动机构溢出的润滑剂构下方设置有节油板和油管接头，以接收所述偏心轮驱动机构溢出的润滑剂。

进一步地，所述电机通过电机传动轴以及键与所述偏心轮传动轴连接。

进一步地，所述连杆包括力传感器、调节螺杆；所述连杆通过所述力传感器和所述调节螺杆连接至所述球铰，通过所述力传感器检测所述疲劳试验机所施加的试验力；所述调节螺杆上设置有螺母，通过调节所述螺母以调整所述疲劳试验机的所施加的试验力和试验初始间隙值。

进一步地，所述牵引机构还包括圆柱销、固定销座；所述球铰与所述圆柱销而固定在所述固定销座上。

进一步地，所述圆柱销的两端设置有挡环，所述挡环将所述圆柱销固定在所述固定销座上。

进一步地，所述牵引机构还包括转接块，所述牵引机构通过所述转接块连接至承载板；所述承载板设置在水平滑动机构上，所述承载板接收所述牵引机构的往复运动。

进一步地，所述电机为变频电机。

进一步地，所述驱动机构以及所述水平滑动机构均设置在所述疲劳试验机的机座上。

本实用新型的有益效果在于：通过调节电机的转速可以方便地调节试验力的频率；此外，通过调节螺母又可以调整疲劳试验机的所施加的试验力和试验初始间隙。从而在试件确定的情况下，本实用新型的疲劳试验机可以真实的模拟各种工况，直接得到疲劳力学性能测试中试件疲劳破坏时的临界值。

附图说明

图1是本实用新型的疲劳试验机的总体视图。

图2是本实用新型的疲劳试验机的驱动机构的视图。

图3是本实用新型的疲劳试验机的驱动机构的剖视图。

图4是本实用新型的疲劳试验机的牵引机构的视图

在所附图中，以相同参考标号表示等同或相似的构件。

具体实施方式

下面结合具体实施例来对本实用新型进行进一步说明，但并不将本实用新型局限于这些具体实施方式。本领域技术人员应该认识到，本实用新型涵盖了权利要求书范围内所可能包括的所有备选方案、改进方案和等效方案。

需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中相同的标号指代相同的部件，术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的术语在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

疲劳试验机的整体结构

请参考图1。图1示出了疲劳试验机100的整体结构示意图。疲劳试验机100具有机座110、安装座120、驱动机构(图中未标示)、连杆140、牵引机构(图中未标示)、承载板180。

驱动机构包括电机122(参见图2)、偏心轮驱动机构和连杆接头130，通过偏心轮驱动机构将电机122的旋转运动使连杆接头130产生振动；牵引机构包括球铰162；连杆140通过球铰162与牵引机构连接，牵引机构通过球铰162将驱动机构的连杆接头130的振动转变为往复运动。

试件190固定在机座110上，承载板180设在水平滑动机构186上。在试验过程中，承载板180通过工字钢与试件190接触作用。

牵引机构的往复运动通过承载板180而作用到试件190上，从而对试件190进行疲劳力学性能测试。通常而言，根据试件190的材料和真实工况要求，调节疲劳试验机100的施加的力的大小和作用频率，可以得到试件190疲劳破坏的临界值。

下文中，更详细地介绍疲劳试验机100的具体结构。

驱动机构

结合图2和图3所示，驱动机构包括电机122、偏心轮驱动机构和连杆接头130，通过偏心轮驱动机构将电机122的旋转运动使连杆接头130产生振动。

更具体地说，电机122通过电机支座122固定安装在安装座120上，电机122的输出轴126通过键127将旋转运动传递至偏心轮驱动机构和连杆结构130。

优选的，电机122为变频电机。为了使得驱动机构的结构更加紧凑，电机122可选择为卧式电机。

连杆接头130具有中空的圆筒部，偏心轮轴承134容纳在连杆接头130的中空圆筒部内，在外周一侧设置有接收连杆140的连杆连接部138。

偏心轮驱动机构将电机122的旋转运动转变为振动，使得连杆接头130产生振动。更具体地说，偏心轮驱动机构包括偏心轮传动轴132、偏心轮136、偏心轮轴承134，偏心轮136固定套设于偏心轮传动轴132外，偏心轮轴承134活动套设于偏心轮136外，偏心轮轴承134与连杆接头130连接。

进一步地，偏心轮126外套有偏心轮轴承134与套环135，套环135能使得两侧的偏心轮轴承134固定分隔开，其中的空间适于容纳润滑剂；在偏心轮传动轴132套有挡圈131以固定偏心轮136与偏心轮轴承134。

偏心轮传动轴132通过轴承座137固定在固定座128上，并且与安装座120固定连接。

从而偏心轮136接收电机122的旋转运动，带动偏心轮轴承134而使得所述连杆接头130产生振动。也就是说，电机122的输出轴126通过键127带动偏心轮传动轴132转动，继而带动偏心轮136转动，偏心轮136的转动带动偏心轮轴承134和连杆接头130振动。

进一步地，偏心轮驱动机构被润滑剂充分地润滑。偏心轮驱动机构下方设置有节油板121和油管接头123，以接收偏心轮驱动机构溢出的润滑剂。节油板121和油管接头123可通过螺钉固定，整体安装在安装座120上。

连杆

连杆140一端连接在连杆接头130上(参见图2)，另一端连接至球铰162(参见图4)。

更具体的说，连杆140包括了力传感器150、调节螺杆160。力传感器150通过接头142连接至连杆140的端部，调节螺杆160通过另一接头161连接至力传感器150的另一侧，调节螺杆160与球铰162连接。从而振动作用时，球铰162可以缓冲补偿各向位移差值，避免差值对结构的损伤。

进一步地，调节螺杆160上设置有螺母164，通过调节螺母164以调整疲劳试验机100的所施加的试验力和试验初始间隙值(承载板180与试件190之间的初始间隙值)。

牵引机构

牵引机构包括与球铰162连接的圆柱销178，圆柱销178穿过固定销座170，固定销座170通过固定螺栓172与转接块176固定。

进一步的，转接块176通过固定螺栓182连接至承载板180。承载板180设置在水平滑动机构186上，承载板180接收牵引机构的往复运动。由于球铰162可以缓冲补偿各向位移差值，而水平滑动机构186仅仅在水平向上移动，因此疲劳试验机100对试件190施加往复的水平方向上的动荷载。

而通过调节电机122的转速可以调节试验力的频率，通过调节螺母164又可以调整疲劳试验机100的所施加的试验力和试验初始间隙。从而在试件确定的情况下，本实用新型的疲劳试验机可以真实的模拟各种工况，直接得到疲劳力学性能测试中试件疲劳破坏时的临界值。

如上所示，本实用新型虽然已参照有限的实施例和附图进行了说明，但在本实用新型所属领域中具备通常知识的人均可以从此记载中进行各种修改和变形。由此，其他实施例及权利要求书与等同物均属于权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种疲劳试验机(100)，包括：

驱动机构，所述驱动机构包括电机(122)、偏心轮驱动机构和连杆接头(130)，通过所述偏心轮驱动机构将所述电机(122)的旋转运动使所述连杆接头(130)产生振动；

牵引机构，所述牵引机构包括球铰(162)；

连杆(140)，所述连杆(140)通过所述球铰(162)与所述牵引机构连接，

其特征在于：所述牵引机构通过所述球铰(162)将所述驱动机构的所述连杆接头(130)的振动转变为往复运动。

2.根据权利要求1所述的疲劳试验机(100)，其特征在于，

所述偏心轮驱动机构包括偏心轮传动轴(132)、偏心轮(136)、偏心轮轴承(134)，所述偏心轮(136)固定套设于所述偏心轮传动轴(132)外，所述偏心轮轴承(134)活动套设于所述偏心轮(136)外，所述偏心轮轴承(134)与所述连杆接头(130)连接；

所述偏心轮(136)接收所述电机(122)的旋转运动，带动所述偏心轮轴承(134)而使得所述连杆接头(130)产生振动。

3.根据权利要求2所述的疲劳试验机(100)，其特征在于，

所述偏心轮驱动机构被充分润滑；

并且所述偏心轮驱动机构下方设置有节油板(121)和油管接头(123)，以接收所述偏心轮驱动机构溢出的润滑剂。

4.根据权利要求2所述的疲劳试验机(100)，其特征在于，所述电机(122)通过电机传动轴(126)以及键(127)与所述偏心轮传动轴(132)连接。

5.根据权利要求1所述的疲劳试验机(100)，其特征在于，

所述连杆(140)包括力传感器(150)、调节螺杆(160)；所述连杆(140)通过所述力传感器(150)和所述调节螺杆(160)连接至所述球铰(162)，通过所述力传感器(150)检测所述疲劳试验机(100)所施加的试验力；

所述调节螺杆(160)上设置有螺母(164)，通过调节所述螺母(164)以调整所述疲劳试验机(100)的所施加的试验力和试验初始间隙值。

6.根据权利要求1所述的疲劳试验机(100)，其特征在于，

所述牵引机构还包括圆柱销(178)、固定销座(170)；

所述球铰(162)与所述圆柱销(178)而固定在所述固定销座(170)上。

7.根据权利要求6所述的疲劳试验机(100)，其特征在于，

所述圆柱销(178)的两端设置有挡环(174)，所述挡环(174)将所述圆柱销(178)固定在所述固定销座(170)上。

8.根据权利要求6所述的疲劳试验机(100)，其特征在于，

所述牵引机构还包括转接块(176)，所述牵引机构通过所述转接块(176)连接至承载板(180)；

所述承载板(180)设置在水平滑动机构(186)上，所述承载板(180)接收所述牵引机构的往复运动。

9.根据权利要求1所述的疲劳试验机(100)，其特征在于，所述电机(122)为变频电机。

10.根据权利要求8所述的疲劳试验机(100)，其特征在于，所述驱动机构以及所述水平滑动机构(186)均设置在所述疲劳试验机(100)的机座(110)上。