JPS5819980B2

JPS5819980B2 - 疲労試験機

Info

Publication number: JPS5819980B2
Application number: JP53131194A
Authority: JP
Inventors: 弓田泰男; 斉藤忠弘
Original assignee: Toyo Radiator Co Ltd
Current assignee: Toyo Radiator Co Ltd
Priority date: 1978-10-25
Filing date: 1978-10-25
Publication date: 1983-04-21
Also published as: JPS5558435A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、被試験体に繰返し、曲げ、ねじり、引張り、
圧縮等の応力を与えることにより、被試験体の疲れ強さ
を試験する疲労試験機に関する。

従来の疲労試験機には、テーブル上に立設された左右一
対の保持具に、被試験体の各端部を把持せしめ、その被
試験体の中間部を、テーブル下に設けた振動体に連結し
、該振動体を上下に振動させることにより、被試験体に
繰返し曲げ応力を与えるようにしたものがある。

しかし、このような従来型疲労試験機においては、被試
験体に繰返し引張り、圧縮又はねじり等の応力を与える
ようにしたり、又は被試験体通過後の荷重の変化を、例
えば、ロードセルを介してオシロスコープ等により視認
し得るようにすることにより、疲労試験中における被試
験体の異常を検出し得るようにするには、極めて大損り
な付属装置を必要とするとともに、被試１験体に定角の
ねじりを与えた状態で、この被試験体を装置に把持させ
るには、かなりの熟練を必要とするなどの欠点がある。

本発明は、上述のような欠点を解消した新規な多用途疲
労試験機を提供することを目的とするもので、以下添付
図面に示す実施例に基づいて説明する。

なお、図示の実施例は、熱交換チューブの両端部に小型
のタンクをろう付したものを被試験体とし、かつこの熱
交換チューブ等に温水を循環させた状態で、この被試験
体に静荷重と動荷重とからなる引張り応力を与えること
により、実際に熱交換チューブ等を自動車用ラジェータ
等として使用した場合と類似の状況下において、熱交換
チューブおよびそれとタンクとのろう付部分等の疲労試
験を行う場合のものとしである。

第１図に示すように、台１上には、実線で示す単位装置
Ａを中央として、その左右に、想像線で示す単位装置Ａ
’、Ａ“が並設されている。

これらの３つの単位装置Ａ’、Ａ、Ａ“はすべて同一構
成としであるので、以下の説明では、中央の単位装置Ａ
についてのみ詳述することとし、他の単位量Ａ’、Ａ
“については詳細な説明を省略する。

第１図から第３図に示すように、単位装置Ａは台１の前
部に立設された正面形が門形をなす前部フレーム２と、
その後方に設けられた適宜の高さをなす台枠状の後部フ
レーム３と、前部フレーム３の上端近傍および後部フレ
ーム３の後端近傍に各端部を固着された後方下向傾斜す
る左右一対の補強杆４，４等からなるフレーム５を備え
ている前部フレーム２における前面中位部には、中央に
角孔６を切設された前板７が固着されるとともに、前部
フレーム２の前面下端部と台１との間の接続部には、側
面形がＬ字形をなす補強板８が固着されている。

前板７の後面における上下部には、左右一対をなすブロ
ック９，９が固着され、該ブロック９，９の後面には、
前後方向をなす軸１０，１０をもって、ローラ１１，１
１がそれぞれ軸着されている１２は振動体で、この振動
体１２は、上下方向をなす前板１９と後板１４との上下
部に、中間体１５．１５を挟んだ状態で、それらを互い
に固着することにより形成されている。

振動体１２における上下部の中間体１５，１５の各側面
には、上下方向の凹溝１５ａ、１５ａが切設され該
凹溝１５ａ、１５ａには、上記ローラ１１．１１が凹溝
１５ａ、１５ａの内面に沿って転勤可能として嵌合され
ている。

しかして、振動体１２は、これらのローラ１１・・・に
より、フレーム５に対して上下方向には摺動可能である
が、前後、左右には移動不能として拘束されている。

振動体１２における前板１３および後板１４の中央部に
は、前後方向をなす回転軸１６の各端部が軸受されてお
り、この回転軸１６における前板１３と後板１４との間
には、該回転軸１６の半径方向を向く不釣合重錘１７を
突設されたスリーブ１８が、止めねじ１９をもって固着
されている。

この不釣合重錘１７は、スリーブ１８の半径方向に突設
されたねじ棒１７ａと、このねじ棒１７ａに螺着された
重錘１７ｂとからなり、この重錘１７ｂを適宜の方向に
回転することにより、重錘１７ｂの重心と回転軸１６の
中心との間の距離を変えることができるとともに、重量
の異なる別の重錘と取り替えることもできるようになっ
ている。

この回転軸１６の後端には、伝動軸２０が連成され、こ
の伝動軸２０の適宜の中間部には、適度の弾性を有する
合成樹脂材量又は焼結合金等により形成された円筒形の
可撓継手２１が設けられている。

この可撓継手２１は、回転軸１６が上下に振動している
状況下においても、伝動軸２０の後端に伝えられた回転
力を、回転軸１６に適確に伝えるためのもので、例えば
コイルはね状のもの、又はユニサーバル継手状のものと
してもよい。

２２は、平面形が概ね０字形をなす軸受部材で、その前
壁中央部をもって、伝動軸２０の後端近傍を軸受すると
ともに、左右の側端に突設された左右方向の軸部２２ａ
、２２ａを１、後部フレーム３の適所に固着された軸
受２３．２３に、左右方向に若干摺動可能として、かつ
軸部２２ａ、２２ａの中心軸線まわりに若干回動可能と
して装架されることにより、伝動軸２０の後端を、左右
方向に若干移動可能で、かつ左右軸まわりに若干摺動可
能として支持している。

軸受部材２２内に突入する伝動軸２０の後端には、プー
リ２４が止着され、該プーリ２４と台１上に固設された
モータ２５における回転軸２５ａに止着されたプーリ２
６とのまわりには、ベルト２７が巻回されている。

しかして、モータ２５における回転軸２５ａの回転力は
、プーリ２６、ベルト２Ｔ、プーリ２４、伝動軸２０、
可撓継手２１を介して回転軸１６に伝えられる。

振動体１２の下端中央には、振動体１２に下向きの静荷
重を与えるコイル状のばね２８の上端が止着されている
。

ばね２８の下端は、前部フレーム２の下端近傍に横架さ
れた、はり板２９の中央部を貫通するねじ棒３０の上端
に止着されている。

はり板２９の下方におけるねじ棒３０には、静荷重調整
バンドル３１が螺合しており、この静荷重調整ハンドル
３１を左右に回転させることにより、振動体１２に対す
るはね２８の引張力を調整することができる。

３２は振動体１２が所定高さを越えて下降するのを阻止
するためのストッパで、ばね２８を取り巻くようにはり
板２９上に固着された外筒３３とその内面に螺合する内
筒３４とからなり、内筒３４を回転させることにより、
内筒３４の上端の高さを調節することができる。

振動体１２の上端には、被試験体３５の下端を把持する
下部材料把持装置３６が固着されているこの実施例にお
いては、下部材料把持装置３６は、第４図に明示するよ
うに、上端が開放した篩形状のものとし、その右側面に
おける上端中央にＵ字溝３７を切設されるとともに、そ
の前面中央と左側面中央とに締付ねじ３８．３９を螺着
されたものとしである。

下部材料把持装置３６の直上部における前部フレーム２
の上端部には、上下方向をなすスリーブ４０が貫通され
、このスリーブ４０内には、上下方向をなす支杆４１が
遊貫されている。

支杆４１の上端から下端近傍までの外周面にはねじ部４
１ａと、上下方向のキー溝４１ｂとが切設されている。

支杆４１は、ねじり角度調節機構４２と高さ調節機構４
３とを備える支杆保持装置４４により、その中心軸線ま
わりの回転角度位置と高さの調節可能として、フレーム
５に対して支持されている第５図に明示するように、ね
じり角度調節機構４３は、スリーブ４０上において、支
杆４１に嵌装されたウオーム歯車４５と、それに歯合す
る前後方向のウオーム４５と、前部フレーム２の上端よ
り若干上方に突出するべく、前部フレーム２の前面およ
び後面適所に固着され、かつその上方突出端部をもって
ウオーム４５の前後の各端部近傍を軸受するブラケット
４７．４７と、前部のブラケット４７より前方に突出す
るウオーム４６の前端に相対回転不能として嵌着された
キャップ４８と、ウオーム４６に対して丁字形をなすべ
く、キャップ４８の直径方向に貫設された棒状のハンド
ル４９とからなっている。

なお、ウオーム歯車４５には、支杆４１におけるキー溝
４Ｉｂ内に突入するキー４５ａが突成されており、支杆
４１は、このキー４５ａにより、ウオーム歯車４５に対
して相対回転不能となっている。

ただし、支杆４１は、ウオーム歯車４５に対して、上下
方向には自由に摺動することができる。

しかして、ハンドル４９をもって、ウオーム４６を回転
することにより、ウオーム歯車４５を介して、支杆４１
をその中心軸線まわりの適宜の回転位置に設定すること
ができる。

高さ調節機構４３は、ウオーム歯車４５の上方において
、支杆４１のねじ部４１ａに螺着された高さ調節ハンド
ル５０と、スリーブ４０の下方において、支杆４１のね
じ部４１ａに螺着された固定用ハンドル５１とからなっ
ており、固定用ハンドル５１を緩めた状態で、高さ調節
ハンドル５０を左右に回転して、支杆４１のねじ部４１
ａのねじ送り作用により、支杆４１を上下移動した後、
再び固定用ハンドル５１をスリーブ４０の下端に向けて
締付けることにより、支杆４１の高さを調節することが
できる。

支杆４１の下端には、例えばロードセルなどの荷重検出
装置５２の上端部が固着されている。

この荷重検出装置５２は、それ自体に及ぼされる荷重の
大きさを電気量に変換して、その電気信号を、導線５３
を介して、図示しないオシロスコープ又は適宜の記録装
置等に与えるようにしたものである。

この荷重検出装置５２の下端には、被試験体３５の上端
を把持する上部材料把持装置５４が固着されている。

第４図に明示するように、この上部材料把持装置５４は
、下部材料把持装置３６と上下対称構造をなし、下部材
料把持装置３６におけるＵ字溝３７、締付ねじ３８．３
９と同様なＵ字溝、５５、締付ねじ５６．５７を備えて
いる。

この実施例においては、被試験体３５は、第４図に明示
するように、各右側面に上部送水管３５ａおよび下部送
水管３５ｂをそれぞれ接続された上部タンク３５ｃおよ
び下部タンク３５ｄ間に、熱交換チューブ３５ｅがろう
付された構造のものとしてあり、疲労試験中に、図示を
省略した送水ポンプにより、温水を、上部送水管３５ａ
−上部タンク３５ｃ−熱交換チューブ３５ｅ−下部タン
ク３５ｄ−下部送水管３５ｂを介して循環させることに
より、実際の熱交換器における状態と同様な状態下にお
いて、熱交換チューブ３５ｅおよびその上下におけるろ
う何部分等の疲労状１験が行なえるようにしである。

しかして、被試験体３５は、上部送水管３５ａおよび下
部送水管３５ｂがＵ字溝および３７にそれぞれ嵌合する
べく、上部タンク３５ｃおよび下部タンク３５ｄを、上
部材料把持装置５４および下部材料把持装置３６にそれ
ぞれ嵌合し、かつ締付ねじ５６．５７および３８．３９
を締付けることにより、上部材料把持装置５４および下
部材料把持装置３６に確実に把持されている。

次に上述の疲労試験機を用いて、被試験体３５である熱
交換チューブ３５ｅ等の疲労試験を行なう場合の疲労試
験機の作動および取扱いについて説明する。

被試験体３５の上端および下端を、上部材料把持装置５
４および下部材料把持装置３６に取付けることにより支
杆４１、荷重検出装置５２、被試験体３５、振動体１２
が互いに上下に一直線状をなすように固定するとともに
、高さ調節機構４３における固定用バンドル５１を緩め
た状態で、高さ調節バントプレ５０を締ｍ、支杆４１を
上方に引き上げることにより、被試験体３５を介して振
動体１２を持ち上げ、振動体１２内μする回転軸１６戟
伝動軸２０とほぼ水平な一直線状をなすようにする。

次に必要に応じて、ねじり角度調節機構４２におけるバ
ンドル４９を適宜の方向に回転させることにより、ウオ
ーム４６、ウオーム歯車４５等を介して支杆４１を軸線
まわりに回動し、上部材料把持装置５４を下部材料把持
装置３６に対して所望角度だけ回動させることにより、
被試験体３５に所望の定角ねじりを与える。

このねじり角度の調節は、ウオーム歯車４５等に付した
目盛（図示せず）に従って行なうと便利である。

その後、固定用バンドル５１を締付けることにより、支
杆４１をフレーム５に対して完全に締着する。

次に、ストッパ３２における内筒３４を適宜の方向に回
転させることにより、内筒３４の上端を振動体１２の上
下振動の妨げとならない適宜の高さに維持するとともに
、静荷重調整バンドル３１を回転することにより、ばね
２８の張力、すなわち静荷重を所望の値に調節する。

この静荷重の調節は、図示を省略した適宜の張力調節用
ゲージに従って行なうと便利である。

この状態で、被試験体３５における上部送水管３５ａよ
り上部タンク３５ｃ、熱交換チューブ３５ｅ１下部タン
ク３５ｄおよび下部送水管３５ｂを介して、図示しない
ポンプにより温水を循環させるとともに、モータ２５を
作動し、ベルト２７、伝動軸２０、可撓継手２１等を介
して、回転軸１６および不釣合重錘１７を回転させて、
振動体１２を上下に振動させることにより、被試験体３
５である熱交換チューブ３５ｅ等の、実際に自動車用ラ
ジェータ等として使用された場合と同様の状況下におけ
る疲労試験を行なうことができる。

すなわち、被試験体３５内を温水が循環する状況下にお
いて、被試験体３５に必要に応じて定角ねじりが加えら
れ、かつその被試験体３５に、ばね２８による静荷重と
不釣合重錘１７の回転による動荷重とが重畳されて、引
張り応力として与えられた状態での疲労試験を行なうこ
とができる。

この疲労試験中における被試験体３５通過後の荷重変化
は、荷重検出装置５２により検出され、その荷重変化の
様子は、荷重検出装置５２に接続されたオシロスコープ
等により試認することができる。

この荷重変化を検出することによって、疲労試験中にお
ける被試験体３５の異常又は被試験体３５の取付状態の
不備等を検出することができる。

例えば、オシロスコープに現われる線形が、第６図に実
線イで示すようなサインカーブを描く場合は、すべてが
正常であることがわかるが、線形が第６図に想像線口で
示すような異形のカーブを描く場合には、何らかの異常
があることがわかる。

この異常状態が疲労試験の初期から生じた場合には、被
試験体３５の取付不備であることが、またその後に生じ
た場合には、被試験体３５に亀裂やろう何部の剥離など
の何らかの異常が生じたことが確認できる。

以上の実施例は、被試験体３５に繰返し、引張り又は圧
縮応力を与える場合のものであるが、例えば第７図に示
すように、上部材料把持装置５４に、下向コ字形をなす
２叉状の上部ブラケット５８を固定し、この上部ブラケ
ット５８の下端両側部をもって横向きとした被試験体５
９の両端部を把持するとともに、被試験体５９の中間部
に嵌合した下部ブラケット６０の下端を、下部材料把持
装置３６に固定することにより、被試験体５９に繰返し
曲げ応力を与えるようにすることもできる。

また、第８図に示すように、下部材料把持装置３６に適
宜の打撃板６１を固定するとともに、この打撃板６１上
に被試験体６２の下端が対峙するべく、被試験体６２の
上端を上部材料把持装置５４に把持させることにより、
被試験体６２に繰返し打撃応力を与えるようにしたり、
又は図示しないが、その他の比較的簡単な付属装置を用
いることにより、被試験体のねじり試験、離心引張試験
、その他の各種の疲労試験を行なうことができる。

さらに、第９図に示すように、上部材料把持装置５４お
よび下部材料把持装置３６の適宜の側面に、例えば差動
トランス６３ａを備える歪み計６３を固設することによ
り、被試験体３５に与えられる荷重と、被試験体３５の
歪との関係を計測することもできる。

以上から明らかなように、本発明の疲労試験においては
、被試験体に繰返し引張り又は圧縮応力を与えるような
疲労試験はもちろんのこと、極めて簡単な付属装置をも
って、被試験体に繰返し曲げ、ねじれ又は打撃応力を与
えるような疲労試験などの各種の疲労試験を行なうこと
ができるので、多くの用途に使用することができるとと
もに、荷重検出装置によって、被試験体通過後の荷重を
検出することにより、被試験体の取付不備や、試験中に
おける波状１験体の異常を知ることができるので極めて
有意義である。

また、本発明の疲労試験機においては、静荷重用のばね
の張力を静荷重調整バンドル等をもって調節するととも
に、回転軸の回転速度を変えるか、又は不釣合重錘の重
量又はその重心から回転軸の中心までの距離を変えるこ
とにより、被試験体に与える静荷重と動荷重とを、互い
に独立して調節することができ、しかも、これらの静荷
重および動荷重に加えて、必要に応じて、被試験体に定
角のねじりを与えることもできるので、極めて便利であ
る。

また、本発明においては、支杆、荷重検出装置、被試験
体、振動体、静荷重用のばね等を、上下に一直線に配置
した縦型構造としであるので、複数の単位装置を、適宜
の台上に並設して使用することができるとともに、構造
が比較的簡単で、取扱いも便利であるなどの利点もある
。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の疲労試験機の一例を示すもので、中
央の単位装置を実線で、かつその左右の単位装置を想像
図で示す正面図。第２図は、第１図の線ＩＩ−Ｉｆに沿う縦断側面図、第
３図は、第２図の線■−■に沿う縦断横面図、第４図は
、被試験体の取付部分を示す分解斜視図、第５図は、第
２図の線Ｖ−Ｖに沿う横断面図、第６図は、荷重検出装
置により検出された荷重変化をオシロスコープで表わし
た場合の線形の一例を示す図、第７図は、繰返し曲げ疲
労試験を行なう場合の被試験体の取付状態を示す正面図
、第８図は、繰返し打撃疲労試験を行なう場合の被試験
の取付状態を示す正面図、第９図は、歪み計を上下部の
材料把持装置に取付けた状態を示す正面図である。Ａ、Ａ’、Ａ″・・・・・・単位装置、１・・・
・・・台、２・・・・・・前部フレーム、３・・・・・
・後部フレーム、４・・・・・・補強杆、５・・・・・
・フレーム、６・・・・・・角孔、７・・・・・・前板
、８・・・・・・補強板、９・・・・・・ブロック、１
０・・・・・・軸、１１・・・・・・ローラ、１２・・
・・・・振動体、１３・・・・・・前板、１４・・・・
・・後板、１５・・・・・・中間体、１５ａ・・・・・
・凹溝、１６・・・・・・回転軸、１７・・・・・・不
釣合重錘、１７ａ・・・・・・ねじ棒、１７ｂ・・・・
・・重錘、１８・・・・・・スリーブ、１９・・・・・
・止めねじ、２０・・・・・・伝動軸、２１・・・・・
・可撓継手、２２・・・・・・軸受部材、２２ａ・・・
・・・軸部、２３・・・・・・軸受、２４・・・・・・
プーリ、２５・−・・・・モータ、２５ａ・・・・・・
回転軸、２６・・・・・・プーリ、２７・・・・・・ベ
ルト、２８・・・・・・ばね、２９・・・・・・はり板
、３０・・・・・・ねじ棒、３１・・・・・・静荷重調
整バンドル、３２・・・・・・ストッパ、３３・・・・
・・外筒、３４・・・・・・内筒、３５・・・・・・被
試験体、３５ａ・・・・・・上部送水管、３５ｂ・・・
・・・下部送水管、３５ｃ・・・・・・上部タンク、３
５ｄ・・・・・・下部タンク、３５ｅ・・・・・・熱交
換チューブ、３６・・・・・・・・・下部材料把持装置
、３７・・・・・・Ｕ字溝、３８，３９・・・・・・締
付ねじ、４０・・・・・・スリーブ、４１・・・・・・
支杆、４１ａ・・・・・・ねじ部、４１ｂ・・・・・・
キー溝、４２・・・・・・ねじり角度調節機構、４３・
・・・・・高さ調節機構、４４・・・支杆保持装置、４
５・・・・・・ウオーム歯車、４５ａ・・・・・・キー
、４６・・・・・・ウオーム、４７・・・・・・ブラケ
ット、４８・・・・・・キャップ、４９・・・・・・バ
ンドル、５０・・・・・・高さ調節バンドル、５１・・
・・・・固定用バンドル、５２・・・・・・荷重検出装
置、５３・・・・・・導線、５４・・・・・・上部材料
把持装置、５５・・曲Ｕ字溝、５６、５７・・・・・
・締付ねじ。

Claims

【特許請求の範囲】

１フレームに対して上下方向にのみ摺動可能として装
架された振動体内に、前後方向の回転軸を軸承せしめ、
該回転軸を適宜の可撓継手を介して駆動源に連係すると
ともに、前記回転軸の半径方向に不釣合重錘を突設し、
かつ前記振動体の上端に、被試験体下端を把持する下部
材料把持装置を固設し、前記振動体とフレームとの間に
、該振動体を下向付勢するばねを設け、さらに、前記下
部材料把持装置の上方におけるフレームの適所に、上下
方向をなす支杆の高さを調節する高さ調節機構と、前記
支杆のその軸線まわりの回転角度位置を調節するねじり
角度調節機構とを備える支杆保持装置を設け、該支杆保
持装置によって保持された支杆の下端に、荷重検出装置
を固設するとともに、該荷重検出装置の下端に、被試験
体の上端を把持する上部材料把持装置を固設してなる疲
労試験機。