CN220120587U - 一种四点弯曲疲劳试验机 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种四点弯曲疲劳试验机，包括径向驱动机构，所述径向驱动机构包括第一安装座、设于所述第一安装座上的第一电动缸、与所述第一电动缸连接驱动的第一框体、设于所述第一框体上转动的第一旋转座组件和第一滑轨部件，所述第一滑轨部件连接于所述第一安装座之间，所述第一框体还连接于所述第一滑轨部件上，所述第一电动缸驱动所述第一框体沿径向水平方向在所述第一滑轨部件上移动；所述第一旋转座组件包括与所述第一框体转动连接的第一旋转座、设于所述第一旋转座上的第一轴承和可拆卸地设于所述第一轴承内圈的第一套件，所述第一套件设有供试样穿过的第一通孔，所述第一旋转座可相对于所述第一框体以径向垂直的轴线进行转动。

Description

一种四点弯曲疲劳试验机

技术领域

本申请属于金属试验设备技术领域，涉及一种四点弯曲疲劳试验机。

背景技术

金属材料在工程领域中扮演着重要的角色，然而在使用过程中，由于外部环境和载荷作用等因素的影响，金属材料往往会产生疲劳损伤，这将导致材料失效甚至引发事故。因此，研究金属材料的疲劳性能及其疲劳寿命是非常必要的。

金属旋转弯曲疲劳试验是一种常用的疲劳试验方法，该方法主要用于评估金属材料在旋转弯曲载荷作用下的疲劳性能，该试验方法能够模拟金属材料在实际使用中的受力情况，具有较高的可靠性和准确性，因此被广泛应用于航空航天、汽车制造、机械制造等领域。

四点式弯曲疲劳试验机是检测材料旋转弯曲疲劳性能的重要设备，如公开号为CN110376075A的发明专利申请公开了旋转弯曲疲劳试验装置，包括径向驱动组件，其中第一调心旋转座组件与电缸连接，在试样弯曲且旋转时，仅靠电缸支撑的第一调心旋转座组件会不稳定而产生摆动，试验过程中力值控制、力保载不稳定，数值波动巨大，此外第一调心旋转座组件也不能适应各种直径大小的试样进行测试。

实用新型内容

为克服相关技术中存在的问题，本申请旨在提供一种四点弯曲疲劳试验机，对径向驱动组件进行改进，能够解决不稳定而产生摆动的问题。

本申请是通过如下的技术方案来实现的。

本技术方案是提供一种四点弯曲疲劳试验机，包括径向驱动机构，所述径向驱动机构包括第一安装座、设于所述第一安装座上的第一电动缸、与所述第一电动缸连接驱动的第一框体、设于所述第一框体上转动的第一旋转座组件和第一滑轨部件，所述第一滑轨部件连接于所述第一安装座之间，所述第一框体还连接于所述第一滑轨部件上，所述第一电动缸驱动所述第一框体沿径向水平方向在所述第一滑轨部件上移动；

所述第一旋转座组件包括与所述第一框体转动连接的第一旋转座、设于所述第一旋转座上的第一轴承和可拆卸地设于所述第一轴承内圈的第一套件，所述第一套件设有供试样穿过的第一通孔，所述第一旋转座可相对于所述第一框体以径向垂直的轴线进行转动。

本技术方案的技术效果在于，通过第一滑轨部件保证了第一框体的运动平滑与稳定性，减小了测试的摆动对电动缸造成的损伤，增加电动缸的使用寿命，另外通过设置可拆卸的第一套件来适配不同直径大小的试样，根据试样更换相对应大小第一通孔的第一套件。

在该技术方案的一个实施方式中，所述第一套件包括套筒、固定环和内管，所述套筒的一端形成有挡肩，所述套筒插接于所述第一轴承的内圈使所述挡肩抵接于所述第一轴承一侧，所述套筒的另一端连接所述固定环，所述内管设于所述套筒内，所述第一通孔设于内管上。内管可采用耐磨性及光滑性好的材料制成，减少试件与第二套件的磨损，也能减少第一轴承的转动负载。

在该技术方案的一个实施方式中，所述第一通孔与所述第一轴承同轴设置，所述第一通孔的内壁为弧形面并且所述第一通孔的直径从中间向两侧开口逐渐增大。

在该技术方案的一个实施方式中，所述第一框体与所述第一电动缸之间通过力传感器进行连接，所述力传感器用于检测所述径向驱动机构旋加试样径向受力的大小。

在该技术方案的一个实施方式中，还包括底座和轴向驱动机构，所述轴向驱动机构包括轴向设于所述底座上的丝杆和设于所述丝杆上移动的第一驱动组件，所述第一驱动组件与所述第一安装座相连接；

所述第一驱动组件包括用于与所述第一安装座相连接的连接座，与所述连接座转动连接且配合于所述丝杆上的螺母、以及设于连接座上的驱动电机，其中所述驱动电机的转轴通过传动结构驱动所述螺母在所述丝杆上转动；

所述底座上安装有沿轴向方向的第二滑轨部件，所述径向驱动机构的第一安装座设于所述第二滑轨部件上，所述驱动电机用于带动所述径向驱动机构沿轴向水平方向在所述第二滑轨部件上移动。

在该技术方案的一个实施方式中，所述传动结构包括蜗轮和蜗杆，所述蜗轮形成于所述螺母的外表面，所述蜗杆设于所述连接座上转动且与所述驱动电机的转轴相连接，所述蜗轮和所述蜗杆相配合。

在该技术方案的一个实施方式中，还包括旋转驱动机构，所述旋转驱动机构包括设于底座上的第二安装座、设于所所述第二安装座上进行摆动的摆动座、设于所述摆动座上的移动的活动座、与所述活动座转动连接的伺服电机，所述伺服电机的转轴连接有卡盘，卡盘用于夹持试样的第一端；

所述摆动座的第一端与所述第二安装座沿径向垂直的轴线转动连接，且所述摆动座的第一端设有第二轴承，所述第二轴承的内圈设有第二套件，所述第二套件与所述第一套件具有相同结构，所述第二套件设有供试样穿过的第二通孔。

在该技术方案的一个实施方式中，所述轴向驱动机构还包括第二驱动组件，所述第二驱动组件与所述第一驱动组件具有相同结构；

所述第二安装座设于所述第二滑轨部件上，所述第二驱动组件与述第二安装座相连接，所述第二驱动组件用于带动旋转驱动机构沿轴向水平方向在所述第二滑轨部件上移动。

在该技术方案的一个实施方式中，所述摆动座的第二端安装有水平方向的第三滑轨部件，所述活动座设于所述第三滑轨部件上移动，所述伺服电机连接有电机座，所述电机座与所述活动座以径向垂直的轴线进行转动连接。

在该技术方案的一个实施方式中，还包括夹持固定机构，所述夹持固定机构设置于所述径向驱动机构远离旋转驱动机构的一侧，所述夹持固定机构包括第三安装座和第二旋转座组件，所述第三安装座上形成有第二框体，所述第二旋转座组件与所述第二框体以径向垂直的轴线进行转动连接，其中所述第二旋转座组件与所述第一旋转座组件具有相同结构。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。

附图说明

通过结合附图对本申请示例性实施方式进行更详细的描述，本申请的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本申请示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。

图1是本申请一实施例中示出的四点弯曲疲劳试验机的结构示意图。

图2是本申请一实施例中示出的四点弯曲疲劳试验机的俯视状态的结构示意图。

图3是本申请一实施例中示出的底座与输向驱动机构的结构示意图。

图4是本申请一实施例中示出的径向驱动机构的结构示意图。

图5是本申请一实施例中示出的第一旋转座组件的剖面结构示意图。

图6是本申请一实施例中示出的第一旋转座组件的爆炸结构示意图。

图7是本申请一实施例中示出的旋转驱动机构的结构示意图。

图8是本申请一实施例中示出的旋转驱动机构的爆炸结构示意图。

图9是本申请一实施例中示出的夹持固定机构的结构示意图。

图10是本申请一实施例中示出的第一驱动组件的爆炸结构示意图。

附图标记说明：

11-底座；111-第二滑轨部件；20-轴向驱动机构；21-丝杆；22-连接座；23-螺母；24-驱动电机；25-蜗轮；26-蜗杆；30-旋转驱动机构；31-第二安装座；32-摆动座；321-第二轴承；322-第二套件；323-第二通孔；33-活动座；34-伺服电机；35-卡盘；36-第三滑轨部件；37-电机座；38-法兰盘；40-径向驱动机构；41-第一安装座；42-第一电动缸；43-第一框体；44-第一旋转座组件；441-第一旋转座；442-第一轴承；443-第一套件；4431-套筒；4432-固定环；4433-内管；4434-挡肩；444-第一通孔；45-第一滑轨部件；46-力传感器；50-夹持固定机构；51-第三安装座；52-第二旋转座组件；53-第二框体；54-接近开关；61-试样。

具体实施方式

下面将结合本申请一些实施例中的附图，对本申请一些实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

以下结合附图详细描述本申请实施例的技术方案。

如图1至3中所示，本实施例是提供一种四点弯曲疲劳试验机，包括底座11、轴向驱动机构20、旋转驱动机构30、两个径向驱动机构40和夹持固定机构50，其中，旋转驱动机构30、两个径向驱动机构40和夹持固定机构50共同构成试样61的四点弯曲中的四个力值加载点，旋转驱动机构30还用于带动试样61进行旋转。

如图4至6中所示，本实施例中，径向驱动机构40包括第一安装座41、设于第一安装座41上的第一电动缸42、与第一电动缸42连接驱动的第一框体43、设于第一框体43上转动的第一旋转座组件44和第一滑轨部件45，第一滑轨部件45连接于第一安装座41之间，第一框体43还连接于第一滑轨部件45上，第一电动缸42驱动第一框体43沿径向水平方向在第一滑轨部件45上移动。

具体地是，第一安装座41由水平的底板和竖直的安装板组装而成，安装板上设有避让孔，在第一电动缸42安装在安装板上时，第一电动缸42的驱动杆可以穿过避让孔至安装板的另一侧，第一框体43与第一电动缸42的驱动杆之间通过力传感器46进行连接，力传感器46用于检测径向驱动机构40旋加试样61径向受力的大小，力传感器46与电气系统组成闭环控制。

本实施例中，第一旋转座组件44包括与第一框体43转动连接的第一旋转座441、设于第一旋转座441上的第一轴承442442和可拆卸地设于第一轴承442442内圈的第一套件443，第一套件443设有供试样61穿过的第一通孔444，第一旋转座441可相对于第一框体43以径向垂直的轴线进行转动。

具体地是，第一框体43呈匚形结构，第一旋转座441的上端与下端分别设有连接轴，第一框体43上设有轴孔，连接轴插入轴孔内，并且利用轴承与轴孔连接实现第一旋转座441的可以转动，第一旋转座441的中部设贯通的轴承孔，轴承孔内安装有第一轴承442442，第一套件443可拆卸地安装在第一轴承442442的内圈上，使第一套件443可以相对于第一旋转座441进行转动。

需要说明地上，本实施例中，涉及到转动、转动连接的结构即可以是轴与孔直接接触滑动转动，也可以是轴与孔之间设置轴承进行转动，这些均属于本领域技术人员的常规技术手段。

本实施例中，通过第一滑轨部件45保证了第一框体43的运动平滑与稳定性，减小了测试的摆动对电动缸造成的损伤，增加电动缸的使用寿命，另外通过设置可拆卸的第一套件443来适配不同直径大小的试样61，根据试样61更换相对应大小第一通孔444的第一套件443。

本实施例中，第一套件443包括套筒4431、固定环4432和内管4433，套筒4431的一端形成有挡肩4434，套筒4431插接于第一轴承442442的内圈使挡肩4434抵接于第一轴承442442一侧，套筒4431的另一端连接固定环4432，内管4433设于套筒内，第一通孔444设于内管4433上。内管4433可采用耐磨性及光滑性好的材料制成，减少试件与第二套件322的磨损，也能减少第一轴承442442的转动负载。

由于处理第一通孔444内的试样61在受力后会产生弯曲，为了适应试样61的弯曲变形，第一通孔444与第一轴承442442同轴设置，第一通孔444的内壁为弧形面并且第一通孔444的直径从中间向两侧开口逐渐增大。如此可以减少试样61弯曲后与第一通孔444的摩擦，降低试样61转动的阻力。

如图3中所示，本实施例中，底座11上安装有沿轴向方向的两个第二滑轨部件111，两个第二滑轨部件111相对设置，旋转驱动机构30、两个径向驱动机构40和夹持固定机构50依次设置在两个第二滑轨上进行移动，轴向驱动机构20用于分别驱动旋转驱动机构30、两个径向驱动机构40和夹持固定机构50移动。

如图3和图10中所示，本实施例中，轴向驱动机构20包括轴向设于底座11上的丝杆21和设于丝杆21上移动的第一驱动组件，第一驱动组件与第一安装座41相连接；第一驱动组件包括用于与第一安装座41相连接的连接座22，与连接座22转动连接且配合于丝杆21上的螺母23、以及设于连接座22上的驱动电机24，其中驱动电机24的转轴通过传动结构驱动螺母23在丝杆21上转动；径向驱动机构40的第一安装座41设于第二滑轨部件111上，驱动电机24用于带动径向驱动机构40沿轴向水平方向在第二滑轨部件111上移动。

具体地是，传动结构可以蜗轮蜗杆结构，也可以是皮带轮结构，示例性地，传动结构包括蜗轮25和蜗杆26，蜗轮25形成于螺母23的外表面，蜗杆26设于连接座22上转动，蜗杆26的两端均通过轴承与连接座22相连接，并且蜗杆26与驱动电机24的转轴相连接，蜗轮25和蜗杆26相配合。如此，驱动电机24通过蜗杆26、蜗轮25使螺母23产生转动，螺母23转动产生在丝杆21上的移动，通过连接座22带动第一安装座41移动。

如图7和图8中所示，本实施例中，旋转驱动机构30包括设于底座11上的第二安装座31、设于所第二安装座31上进行摆动的摆动座32、设于摆动座32上的移动的活动座33、与活动座33转动连接的伺服电机34，伺服电机34的转轴通过法兰盘38连接有四爪的卡盘35，卡盘35用于夹持试样61的第一端；摆动座32的第一端与第二安装座31沿径向垂直的轴线转动连接，且摆动座32的第一端设有第二轴承321，第二轴承321的内圈设有第二套件322，第二套件322与第一套件443具有相同结构，第二套件322设有供试样61穿过的第二通孔323。

具体地是，摆动座32与第二安装座31之间采用设置轴承的轴与孔的方式进行转动连接，摆动座32上设有用于安装第二轴承321的轴承孔，第二轴承321的内圈安装有第二套件322，第二套件322第一套件443具有相同结构，其结构在此不再累述，其中第一轴承442442和第二轴承321也采用相同的轴承。

本实施例中，摆动座32的第二端安装有水平方向的第三滑轨部件36，活动座33设于第三滑轨部件36上移动，伺服电机34连接有电机座37，电机座37与活动座33以径向垂直的轴线进行转动连接。

需要说明地是，第二安装座31用于支撑摆动座32进行摆动，摆动座32用于承载活动座33和伺服电机34在第二安装座31上在一水平面上摆动，活动座33用于带动伺服电机34在水平方向上相对于摆动座32移动，其中第二安装座31、摆动座32和活动座33并不限于本实施例的附图所示的结构，也可以是其它的结构，只要能够实现上述功能即可。

本实施例中，轴向驱动机构20还包括第二驱动组件，第二驱动组件与第一驱动组件具有相同结构，在此不再累述；第二安装座31设于第二滑轨部件111上，第二驱动组件与述第二安装座31相连接，第二驱动组件用于带动旋转驱动机构30沿轴向水平方向在第二滑轨部件111上移动。还可以是省略第二驱动组件，即旋转驱动机构30固定在一位置上无需移动。

如图9所示，本实施例中，夹持固定机构50设置于径向驱动机构40远离旋转驱动机构30的一侧，夹持固定机构50包括第三安装座51和第二旋转座组件52，第三安装座51上形成有第二框体53，第二旋转座组件52与第二框体53以径向垂直的轴线进行转动连接，其中第二旋转座组件52与第一旋转座组件44具有相同结构，其详细结构再此不再累述。

本实施例中，在第二旋转组件上还安装接近开关54，接近开关54用于检测套件是还转动以判断试验是否停止。

本实施例中，第一滑轨部件45、第二滑轨部件111和第三滑轨部件36均为滑轨副，均包括滑轨和设于滑轨上滑动的滑台，其中每个滑轨上的滑台的数量可以根据实现承重需求进行选择。

以上已经描述了本申请的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

Claims (10)

1.一种四点弯曲疲劳试验机，其特征在于，包括径向驱动机构，所述径向驱动机构包括第一安装座、设于所述第一安装座上的第一电动缸、与所述第一电动缸连接驱动的第一框体、设于所述第一框体上转动的第一旋转座组件和第一滑轨部件，所述第一滑轨部件连接于所述第一安装座之间，所述第一框体还连接于所述第一滑轨部件上，所述第一电动缸驱动所述第一框体沿径向水平方向在所述第一滑轨部件上移动；

所述第一旋转座组件包括与所述第一框体转动连接的第一旋转座、设于所述第一旋转座上的第一轴承和可拆卸地设于所述第一轴承内圈的第一套件，所述第一套件设有供试样穿过的第一通孔，所述第一旋转座可相对于所述第一框体以径向垂直的轴线进行转动。

2.根据权利要求1所述的四点弯曲疲劳试验机，其特征在于，所述第一套件包括套筒、固定环和内管，所述套筒的一端形成有挡肩，所述套筒插接于所述第一轴承的内圈使所述挡肩抵接于所述第一轴承一侧，所述套筒的另一端连接所述固定环，所述内管设于所述套筒内，所述第一通孔设于内管上。

3.根据权利要求2所述的四点弯曲疲劳试验机，其特征在于，所述第一通孔与所述第一轴承同轴设置，所述第一通孔的内壁为弧形面并且所述第一通孔的直径从中间向两侧开口逐渐增大。

4.根据权利要求3所述的四点弯曲疲劳试验机，其特征在于，所述第一框体与所述第一电动缸之间通过力传感器进行连接，所述力传感器用于检测所述径向驱动机构旋加试样径向受力的大小。

5.根据权利要求1至3任一所述的四点弯曲疲劳试验机，其特征在于，还包括底座和轴向驱动机构，所述轴向驱动机构包括轴向设于所述底座上的丝杆和设于所述丝杆上移动的第一驱动组件，所述第一驱动组件与所述第一安装座相连接；

所述第一驱动组件包括用于与所述第一安装座相连接的连接座，与所述连接座转动连接且配合于所述丝杆上的螺母、以及设于连接座上的驱动电机，其中所述驱动电机的转轴通过传动结构驱动所述螺母在所述丝杆上转动；

所述底座上安装有沿轴向方向的第二滑轨部件，所述径向驱动机构的第一安装座设于所述第二滑轨部件上，所述驱动电机用于带动所述径向驱动机构沿轴向水平方向在所述第二滑轨部件上移动。

6.根据权利要求5所述的四点弯曲疲劳试验机，其特征在于，所述传动结构包括蜗轮和蜗杆，所述蜗轮形成于所述螺母的外表面，所述蜗杆设于所述连接座上转动且与所述驱动电机的转轴相连接，所述蜗轮和所述蜗杆相配合。

7.根据权利要求5所述的四点弯曲疲劳试验机，其特征在于，还包括旋转驱动机构，所述旋转驱动机构包括设于底座上的第二安装座、设于所所述第二安装座上进行摆动的摆动座、设于所述摆动座上的移动的活动座、与所述活动座转动连接的伺服电机，所述伺服电机的转轴连接有卡盘，卡盘用于夹持试样的第一端；

所述摆动座的第一端与所述第二安装座沿径向垂直的轴线转动连接，且所述摆动座的第一端设有第二轴承，所述第二轴承的内圈设有第二套件，所述第二套件与所述第一套件具有相同结构，所述第二套件设有供试样穿过的第二通孔。

8.根据权利要求7所述的四点弯曲疲劳试验机，其特征在于，所述轴向驱动机构还包括第二驱动组件，所述第二驱动组件与所述第一驱动组件具有相同结构；

所述第二安装座设于所述第二滑轨部件上，所述第二驱动组件与述第二安装座相连接，所述第二驱动组件用于带动旋转驱动机构沿轴向水平方向在所述第二滑轨部件上移动。

9.根据权利要求7所述的四点弯曲疲劳试验机，其特征在于，所述摆动座的第二端安装有水平方向的第三滑轨部件，所述活动座设于所述第三滑轨部件上移动，所述伺服电机连接有电机座，所述电机座与所述活动座以径向垂直的轴线进行转动连接。

10.根据权利要求5所述的四点弯曲疲劳试验机，其特征在于，还包括夹持固定机构，所述夹持固定机构设置于所述径向驱动机构远离旋转驱动机构的一侧，所述夹持固定机构包括第三安装座和第二旋转座组件，所述第三安装座上形成有第二框体，所述第二旋转座组件与所述第二框体以径向垂直的轴线进行转动连接，其中所述第二旋转座组件与所述第一旋转座组件具有相同结构。