一種拉彎多軸疲勞試驗(yàn)機(jī)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】一種拉彎多軸疲勞試驗(yàn)機(jī)構(gòu)，它是由固持端部分、彎曲振動(dòng)部分、柔性機(jī)構(gòu)部分、拉伸加載連接部分和葉形試樣組成；其最左側(cè)是一個(gè)固持端部分，它夾持住葉形試樣的下端部；彎曲振動(dòng)部分夾持葉形試樣的另一端，之后又與柔性機(jī)構(gòu)部分、拉伸加載連接部分連接到一起；該固持端部分使葉形試樣的受力狀態(tài)與真實(shí)工作葉片的約束一樣；用激振器對(duì)彎曲振動(dòng)部分施加彎曲振動(dòng)載荷，柔性機(jī)構(gòu)部分與彎曲振動(dòng)部分連接減小了整個(gè)拉彎多軸疲勞試驗(yàn)機(jī)構(gòu)的彎曲剛度，有利于彎曲振動(dòng)載荷加載；拉伸加載連接部分與柔性機(jī)構(gòu)部分連接用于加載主軸方向上的拉伸載荷。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了葉形試樣主軸方向受到拉伸載荷的同時(shí)，可以在垂直于主軸的方向施加彎曲振動(dòng)載荷。
【專利說明】一種拉彎多軸疲勞試驗(yàn)機(jī)構(gòu)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種拉彎多軸疲勞試驗(yàn)機(jī)構(gòu)，屬于力學(xué)測(cè)試設(shè)備【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]葉輪動(dòng)力機(jī)械廣泛用來作為航空、電站、艦船、導(dǎo)彈、坦克、重載機(jī)車等高端領(lǐng)域的核心動(dòng)力以及冶金、勘探、化工、土木等一般工業(yè)領(lǐng)域的主要或輔助動(dòng)力，在國民經(jīng)濟(jì)尤其是整個(gè)重工業(yè)體系中占有十分重要的地位。葉輪機(jī)械的主要部件是工作葉片，其在葉輪機(jī)械工作時(shí)除了受到巨大的離心力載荷，同時(shí)還受到因內(nèi)部流場畸變及系統(tǒng)機(jī)械振動(dòng)導(dǎo)致的彎曲振動(dòng)載荷。彎曲振動(dòng)載荷是一種交變載荷，容易導(dǎo)致葉片發(fā)生疲勞斷裂。而目前，市面上多軸疲勞試驗(yàn)機(jī)有雙軸拉壓疲勞機(jī)和拉扭復(fù)合疲勞機(jī)兩類。雙軸拉壓疲勞機(jī)配以十字形平板試樣，試驗(yàn)時(shí)可以在兩個(gè)相互垂直的方向上獨(dú)立施加所要求的循環(huán)載荷；拉扭復(fù)合疲勞機(jī)可以對(duì)管狀試樣獨(dú)立施加拉壓及扭轉(zhuǎn)循環(huán)載荷?，F(xiàn)有的多軸疲勞試驗(yàn)機(jī)無法實(shí)現(xiàn)拉彎多軸疲勞試驗(yàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]1、目的:本發(fā)明的目的是提供一種拉彎多軸疲勞試驗(yàn)機(jī)構(gòu)，它可以模擬工作葉片所受到的載荷，用葉形試樣代替工作葉片，對(duì)葉形試樣施加軸向拉伸載荷的同時(shí)，用激振器可以對(duì)葉形試樣施加彎曲振動(dòng)載荷。
[0004]2、技術(shù)方案:
[0005]在疲勞試驗(yàn)中，通常試樣在被加載了軸向拉伸載荷的時(shí)候，會(huì)導(dǎo)致試樣剛度變大，這時(shí)的試樣是非常難以施加彎曲振動(dòng)載荷的。本試驗(yàn)機(jī)構(gòu)通過在夾持試樣的一端連接一片板簧和軸承鉸鏈，可以減小整個(gè)機(jī)構(gòu)的剛度，實(shí)現(xiàn)試樣在受到軸向拉伸載荷的同時(shí)，可以在另一個(gè)方向施加彎曲振動(dòng)載荷。圖1為拉彎多軸疲勞試驗(yàn)機(jī)構(gòu)示意圖。
[0006]本發(fā)明一種拉彎多軸疲勞試驗(yàn)機(jī)構(gòu)，它是由固持端部分(I )、彎曲振動(dòng)部分(2 )、柔性機(jī)構(gòu)部分(3)、拉伸加載連接部分(4)四部分和葉形試樣(29)組成，它們之間的位置連接關(guān)系是:拉彎多軸疲勞試驗(yàn)機(jī)構(gòu)最左側(cè)是一個(gè)固持端部分(1)，它夾持住葉形試樣(29)的下端部；彎曲振動(dòng)部分(2)夾持葉形試樣(29)的另一端，之后又與柔性機(jī)構(gòu)部分(3)連接到一起，再連接到拉伸加載連接部分(4)上。固持端部分(I)用于約束葉形試樣(29)的下端部，使葉形試樣(29)的受力狀態(tài)與真實(shí)工作葉片的約束一樣。用激振器對(duì)彎曲振動(dòng)部分
(2)施加彎曲振動(dòng)載荷,如雙箭頭所不。柔性機(jī)構(gòu)部分(3)與彎曲振動(dòng)部分(2)連接減小了整個(gè)拉彎多軸疲勞試驗(yàn)機(jī)構(gòu)的彎曲剛度，有利于彎曲振動(dòng)載荷加載。拉伸加載連接部分(4)與柔性機(jī)構(gòu)部分(3 )連接用于加載主軸方向上的拉伸載荷。
[0007]所述固持端部分是由兩塊帶約束圓桿10、11的帶槽矩形塊8、9和一個(gè)帶臺(tái)階的圓柱狀件組成，帶槽矩形塊上均布6個(gè)螺紋孔用于兩個(gè)帶槽矩形塊8、9的夾緊和螺紋連接，帶槽矩形塊8、9內(nèi)部兩端分別設(shè)有和定心連接器7及葉形試樣29下端部外形吻合的凹槽。該帶臺(tái)階的圓柱狀件頭部設(shè)有梯形狀的定心連接器7，其中部圓柱設(shè)置有通孔，以供銷釘6穿過；固持端主軸方向圓拉桿5與疲勞試驗(yàn)機(jī)夾頭連接。
[0008]所述彎曲振動(dòng)部分是兩塊矩形夾板組合而成，矩形夾板上均布多個(gè)螺紋孔用于兩板的夾緊并和板簧連接，矩形夾板內(nèi)部設(shè)有和葉形試樣外形吻合的凹槽；
[0009]所述柔性機(jī)構(gòu)部分是由一片板簧和兩個(gè)軸承鉸鏈組合而成。板簧是由彈簧鋼制作的矩形薄板件。軸承鉸鏈里包括軸承、墊圈、帶軸頸的方軸和軸承座。軸承和墊圈是按需選購的市購件；左右兩半邊帶軸頸的方軸是兩塊矩形板和四個(gè)半圓柱連接而成，矩形板上均布螺紋孔用于夾緊板簧，半圓柱部分組成軸頸與軸承配合；軸承座是兩塊頭部帶圓弧形、尾部為矩形的條形板料；頭部圓弧形設(shè)有圓形凹槽和小孔，供放置軸承，尾部矩形處設(shè)有通孔便于與拉伸加載連接部分螺接；墊板(右)19和墊板(左)20是根據(jù)現(xiàn)場情況用于調(diào)整夾緊板簧14。
[0010]所述拉伸加載連接部分是矩形板和圓柱桿的組合件，矩形板兩端設(shè)有螺紋孔與軸承座螺接，圓柱桿與疲勞試驗(yàn)機(jī)的夾頭連接。
[0011]所述葉形試樣是外形模擬工作葉片的帶圓弧形的薄片件。
[0012]3、優(yōu)點(diǎn)及功效:本發(fā)明一種拉彎多軸疲勞試驗(yàn)機(jī)構(gòu)，它與現(xiàn)有技術(shù)比，其優(yōu)點(diǎn)是:實(shí)現(xiàn)了葉形試樣主軸方向受到拉伸載荷的同時(shí)，可以在垂直于主軸的方向施加彎曲振動(dòng)載荷。這樣葉形試樣的受力狀態(tài)就類似于葉輪動(dòng)力機(jī)械中的工作葉片受力狀態(tài)。作用于工作葉片上的旋轉(zhuǎn)離心力由葉形試樣所受主軸方向上的拉伸載荷模擬，施加到工作葉片上的彎曲振動(dòng)載荷由葉形試樣所受垂直主軸方向的彎曲振動(dòng)模擬。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為本發(fā)明一種拉彎多軸疲勞試驗(yàn)機(jī)構(gòu)示意圖；
[0014]圖2為固持端部分拆裝示意圖；
[0015]圖3為彎曲振動(dòng)部分拆裝示意圖；
[0016]圖4為柔性機(jī)構(gòu)部分拆裝示意圖。
[0017]圖中符號(hào)說明如下:
[0018]1-固持端部分、2-彎曲振動(dòng)部分、3-柔性機(jī)構(gòu)部分、4-拉伸加載連接部分、5-固持端主軸方向圓拉桿、6-銷釘、7-定心連接器、8-帶槽矩形塊(左)、9_帶槽矩形塊(右)、10-約束圓桿(左)、11 -約束圓桿(右)、12-矩形夾板(左)、13-矩形夾板(右)、14-板簧、15-軸承(上)、16-墊圈(上)、17-帶軸頸的方軸(右半邊)、18-帶軸頸的方軸(左半邊)、19-墊板(右)、20-墊板(左)、21-墊圈(下)、22_軸承(下)、23_軸承座(上)、24_軸承座(下)、25_大螺母(上)、26_大螺母(下)、27_帶螺紋的方軸、28-主軸方向圓拉桿、29-葉形試樣。
【具體實(shí)施方式】
[0019]見圖1-4，本發(fā)明一種拉彎多軸疲勞試驗(yàn)機(jī)構(gòu)，它是由固持端部分1、、彎曲振動(dòng)部分2、柔性機(jī)構(gòu)部分3和拉伸加載連接部分4四部分和葉形試樣29組成，它們之間的位置連接關(guān)系是:拉彎多軸疲勞試驗(yàn)機(jī)構(gòu)最左側(cè)是一個(gè)固持端部分1，它夾持住葉形試樣29的下端部；彎曲振動(dòng)部分2夾持葉形試樣29的另一端，之后又與柔性機(jī)構(gòu)部分3連接到一起，再連接到拉伸加載連接部分4上。固持端部分I用于約束葉形試樣29的下端部，使葉形試樣29的受力狀態(tài)與真實(shí)工作葉片的約束一樣。激振器對(duì)彎曲振動(dòng)部分2施加彎曲振動(dòng)載荷，如雙箭頭所示。柔性機(jī)構(gòu)部分3與彎曲振動(dòng)部分2連接減小了整個(gè)拉彎多軸疲勞試驗(yàn)機(jī)構(gòu)的彎曲剛度，有利于彎曲振動(dòng)載荷加載。拉伸加載連接部分4與柔性機(jī)構(gòu)部分3連接用于加載主軸方向上的拉伸載荷。
[0020]所述固持端部分I是由兩塊帶約束圓桿10、11的帶槽矩形塊8、9和一個(gè)帶臺(tái)階的圓柱狀件組成，帶槽矩形塊上均布6個(gè)螺紋孔用于兩個(gè)帶槽矩形塊8、9的夾緊和螺紋連接，帶槽矩形塊8、9內(nèi)部兩端分別設(shè)有和定心連接器7及葉形試樣29下端部外形吻合的凹槽；該帶臺(tái)階的圓柱狀件頭部設(shè)有梯形狀的定心連接器7，其中部圓柱設(shè)置有通孔，以供銷釘6穿過；固持端主軸方向圓拉桿5與疲勞試驗(yàn)機(jī)夾頭連接。
[0021]所述彎曲振動(dòng)部分2是由兩塊矩形夾板12 (左)、13 (右)組合而成，矩形夾板12(左)、13 (右)上均布多個(gè)螺紋孔用于兩板的夾緊和板簧14連接，矩形夾板內(nèi)部設(shè)有和葉形試樣外形吻合的凹槽；
[0022]所述柔性機(jī)構(gòu)部分3是由一片板簧14和兩個(gè)軸承鉸鏈組合而成；板簧14是由彈簧鋼制作的矩形薄板件，軸承鉸鏈里包括上下兩個(gè)軸承15 (上)、22 (下)、墊圈16 (上)、21(下)、左右兩半邊帶軸頸的方軸17 (右半邊)、18 (左半邊)和軸承座23 (上)、24 (下)。軸承15 (上)、22 (下)和墊圈16 (上)、(21)(下)是按需選購的市購件；左右兩半邊帶軸頸的方軸17 (右半邊)、18 (左半邊)是兩塊矩形板和四個(gè)半圓柱焊接而成，矩形板上均布螺紋孔用于夾緊板簧14，半圓柱部分組成軸頸與軸承15 (上)、22 (下)配合；軸承座23 (上)、24 (下)是兩塊頭部帶圓弧形、尾部為矩形的條形板料；頭部圓弧形設(shè)有圓形凹槽和小孔，供放置軸承，尾部矩形處設(shè)有通孔便于與帶螺紋的方軸27螺接；通過大螺母25 (上)、26 (下)旋緊到帶螺紋的方軸27上。墊板(右)19和墊板(左)20是根據(jù)現(xiàn)場情況用于調(diào)整夾緊板簧14。
[0023]所述拉伸加載連接部分4是帶螺紋的方軸27和主軸方向圓拉桿28的組合件，帶螺紋的方軸27與軸承座23 (上)、24 (下)螺接，主軸方向圓拉桿28與疲勞試驗(yàn)機(jī)的夾頭連接。
[0024]所述葉形試樣29是外形模擬工作葉片的帶圓弧形的薄片件。
【權(quán)利要求】
1.一種拉彎多軸疲勞試驗(yàn)機(jī)構(gòu)，其特征在于:它是由固持端部分(I)、彎曲振動(dòng)部分(2)、柔性機(jī)構(gòu)部分(3)、拉伸加載連接部分(4)四部分和葉形試樣(29)組成；拉彎多軸疲勞試驗(yàn)機(jī)構(gòu)最左側(cè)是一個(gè)固持端部分(1)，它夾持住葉形試樣(29)的下端部；彎曲振動(dòng)部分(2)夾持葉形試樣(29)的另一端，之后又與柔性機(jī)構(gòu)部分(3)連接到一起，再連接到拉伸加載連接部分(4)上；該固持端部分(I)用于約束葉形試樣(29)的下端部，使葉形試樣(29)的受力狀態(tài)與真實(shí)工作葉片的約束一樣；用激振器對(duì)彎曲振動(dòng)部分(2)施加彎曲振動(dòng)載荷，柔性機(jī)構(gòu)部分(3)與彎曲振動(dòng)部分(2)連接減小了整個(gè)拉彎多軸疲勞試驗(yàn)機(jī)構(gòu)的彎曲剛度，有利于彎曲振動(dòng)載荷加載；拉伸加載連接部分(4)與柔性機(jī)構(gòu)部分(3)連接用于加載主軸方向上的拉伸載荷； 所述固持端部分(I)是由兩塊帶約束圓桿(10)、(11)的帶槽矩形塊(8)、(9)和一個(gè)帶臺(tái)階的圓柱狀件組成，帶槽矩形塊上均布6個(gè)螺紋孔用于兩個(gè)帶槽矩形塊(8)、(9)的夾緊和螺紋連接，帶槽矩形塊(8 )、( 9 )內(nèi)部兩端分別設(shè)有和定心連接器(7 )及葉形試樣(29 )下端部外形吻合的凹槽；該帶臺(tái)階的圓柱狀件頭部設(shè)有梯形狀的定心連接器(7)，其中部圓柱設(shè)置有通孔，以供銷釘(6)穿過；固持端主軸方向圓拉桿(5)與疲勞試驗(yàn)機(jī)夾頭連接；所述彎曲振動(dòng)部分(2)是兩塊矩形夾板組合而成，矩形夾板上均布復(fù)數(shù)個(gè)螺紋孔用于兩板的夾緊并和板簧連接，矩形夾板內(nèi)部設(shè)有和葉形試樣外形吻合的凹槽； 所述柔性機(jī)構(gòu)部分(3)是由一片板簧和兩個(gè)軸承鉸鏈組合而成；板簧是由彈簧鋼制作的矩形薄板件，軸承鉸鏈里包括軸承、墊圈、帶軸頸的方軸和軸承座；左右兩半邊帶軸頸的方軸是兩塊矩形板和四個(gè)半圓柱連接而成，矩形板上均布螺紋孔用于夾緊板簧，半圓柱部分組成軸頸與軸承配合；軸承座是兩塊頭部帶圓弧形、尾部為矩形的條形板料；頭部圓弧形設(shè)有圓形凹槽和小孔，供放置軸承，尾部矩形處設(shè)有通孔便于與拉伸加載連接部分螺接；右、左墊板(19)和(20)是用于調(diào)整夾緊板簧(14)； 所述拉伸加載連接部分(4)是矩形板和圓柱桿的組合件，矩形板兩端設(shè)有螺紋孔與軸承座螺接，圓柱桿與疲勞試驗(yàn)機(jī)的夾頭連接； 所述葉形試樣(29)是外形模擬工作葉片的帶圓弧形的薄片件。
【文檔編號(hào)】G01M13/00GK103471843SQ201310480430
【公開日】2013年12月25日 申請(qǐng)日期:2013年10月15日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月15日
【發(fā)明者】章鵬, 候貴倉, 馮鈞, 居晨 申請(qǐng)人:北京航空航天大學(xué)