用于小變形零件的變載荷疲勞試驗的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于小變形零件的變載荷疲勞試驗機，設(shè)置有驅(qū)動機構(gòu)，驅(qū)動機構(gòu)帶動旋轉(zhuǎn)盤進行旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)盤的旋轉(zhuǎn)中心與自身的幾何中心重合或不重合；被測試的地錨固定在地基上，所述旋轉(zhuǎn)盤通過依次連接的連桿、滑桿、彈簧連接被測試的地錨，對地錨施加周期性變化的拉力；被測試的地錨和所述彈簧之間設(shè)置力傳感器，檢測地錨受到的拉力值。
【專利說明】用于小變形零件的變載荷疲勞試驗機
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于小變形零件的變載荷疲勞試驗機，具體涉及對射電望遠鏡地錨進行疲勞性能驗證的變載荷疲勞試驗機。
【背景技術(shù)】
[0002]500米口徑球面射電望遠鏡(FAST)采用創(chuàng)新的主動反射面技術(shù)，其面型不斷變化以跟蹤信號，導(dǎo)致與反射面單元連接的地錨長期受到大小不斷變化的拉力作用，力值范圍約為1-10噸，變形約1_。根據(jù)巖土性質(zhì)，地錨以不同形式澆注到巖土中。FAST望遠鏡設(shè)計壽命為30年，地錨疲勞壽命大于50萬次，該性能是望遠鏡正常運行的重要保證。
[0003]由于地錨使用過程中始終是小變形，但是長期積累也會造成損壞，在射電望遠鏡安裝之前，必須驗證地錨的疲勞性能?，F(xiàn)有的變載荷疲勞試驗機很少有在小變形情況下進行大次數(shù)疲勞實驗的能力，無法滿足地錨的力學(xué)和變形要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供了一種用于小變形零件的變載荷疲勞試驗機，該疲勞試驗機對地錨施加的周期性變化拉力，在對地錨造成小變形狀態(tài)下進行大次數(shù)的驗證，模擬地錨的實際工作狀態(tài)，滿足地錨的力學(xué)和變形要求。
[0005]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的:
用于小變形零件的變載荷疲勞試驗機，設(shè)置有驅(qū)動機構(gòu)，驅(qū)動機構(gòu)帶動旋轉(zhuǎn)盤進行旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)盤的旋轉(zhuǎn)中心與自身的幾何中心重合或不重合；被測試的地錨固定在地基上，所述旋轉(zhuǎn)盤通過依次連接的連桿、滑桿、彈簧連接被測試的地錨，對地錨施加周期性變化的拉力；被測試的地錨和所述彈簧之間設(shè)置力傳感器，檢測地錨受到的拉力值。
[0006]進一步，所述連桿通過銷軸連接旋轉(zhuǎn)盤，旋轉(zhuǎn)盤上設(shè)置有不同位置的連接孔，通過不同連接孔設(shè)置該疲勞試驗機產(chǎn)生的最小拉力及最大拉力；所述連桿通過銷軸連接所述滑桿，配合所述滑桿設(shè)置有導(dǎo)向的支撐座，支撐座上設(shè)置有導(dǎo)向孔，所述滑桿沿導(dǎo)向孔上下運動，與支撐座之間還通過鍵和鍵槽的配合對所述滑桿運動限位。
[0007]進一步，所述旋轉(zhuǎn)盤上設(shè)置有不同尺寸的圓形滑槽，在滑槽內(nèi)設(shè)置銷軸連接所述連桿，通過不同滑槽設(shè)置該疲勞試驗機產(chǎn)生的最小拉力及最大拉力；所述連桿與所述滑桿一體構(gòu)成，配合所述滑桿設(shè)置有導(dǎo)向的支撐座，支撐座上設(shè)置有導(dǎo)向孔，所述滑桿沿導(dǎo)向孔上下運動，與支撐座之間還通過鍵和鍵槽的配合對所述滑桿運動限位。
[0008]進一步，所述支撐座上設(shè)置加載螺母和鎖緊螺母，加載螺母和鎖緊螺母與所述滑桿螺紋連接，旋轉(zhuǎn)加載螺母提升所述滑桿實現(xiàn)初始拉力值Fmin，調(diào)節(jié)完成后用鎖緊螺母固定加載螺母；當(dāng)加載螺母旋轉(zhuǎn)時，支承座、鍵及鍵槽保證了滑桿的單向移動，進而產(chǎn)生初始拉力。
[0009]進一步，當(dāng)Fmin加載完成、且滑桿與旋轉(zhuǎn)盤連接后，可將加載螺母及鎖緊螺母同時上移一段距離，以避免試驗中與支承座發(fā)生碰撞。[0010]進一步，當(dāng)所述連桿與旋轉(zhuǎn)盤連接點位于最下端時，F(xiàn)min=I噸，彈簧初始變形x0=Fmin/k, k為彈簧彈性系數(shù)。
[0011]進一步，所述滑桿移動量=彈簧伸長量=X，彈簧彈性系數(shù)為k，則加載到地錨上的載荷 F=k* (x+x。)。
[0012]進一步，若已知地錨載荷變化為Λ F=1噸-1噸=9噸，彈簧彈性系數(shù)為k，則滑桿的移動量為X= Δ F/k，所述鍵和鍵槽的配合需滿足此條件。
[0013]進一步，所述驅(qū)動機構(gòu)設(shè)置有變速電機、減速器、飛輪、離合器連接旋轉(zhuǎn)盤；調(diào)節(jié)電機轉(zhuǎn)速，設(shè)置該疲勞試驗機的加載頻率。
[0014]采用上述結(jié)構(gòu)設(shè)置的疲勞試驗機具有以下優(yōu)點:
1、通過彈簧把力傳到地錨桿上，可忽略地錨桿的小變形影響，控制好彈簧彈性系數(shù)，地錨所受載荷易于準確達到設(shè)計值。
[0015]2、與不使用彈簧、直接與地錨剛性連接方案而言，消除了地錨小變形量與運動機構(gòu)的行程匹配關(guān)系，且減小了試驗機對制造精度的要求。
[0016]3、本方案不僅能應(yīng)用在地錨桿疲勞試驗上，也可應(yīng)用到其它小變形零件的疲勞試驗上。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1是本發(fā)明實施例1的主視圖；
圖2是圖1中的局部視圖；
圖3是本發(fā)明實施例2的主視圖；
圖4是圖2中的局部視圖。
[0018]圖中:1、地錨；2、力傳感器；3、彈簧；4、滑桿；5、支撐座；6、鎖緊螺母；7、連桿；8、連接孔；9、運動軌跡線；10、旋轉(zhuǎn)盤；11、傳動軸；12、變速電機；13、減速器；14、飛輪；15、離合器；16、旋轉(zhuǎn)中心；17、加載螺母；18、鍵；19、鍵槽；20、銷軸；21、滑槽；22、幾何中心。
【具體實施方式】
[0019]為更進一步闡述本發(fā)明為達到預(yù)定發(fā)明目的所采取的技術(shù)手段及功效，以下結(jié)合附圖和較佳實施例，對本發(fā)明的結(jié)構(gòu)、工作流程詳細說明如下。
[0020]實施例1
如圖1、圖2所示為本發(fā)明實施例之一，在該實施例中，用于小變形零件的變載荷疲勞試驗機，設(shè)置有驅(qū)動機構(gòu)，驅(qū)動機構(gòu)帶動旋轉(zhuǎn)盤10進行旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)盤10的旋轉(zhuǎn)中心與自身的幾何中心重合或不重合，如圖1中采用的是重合方式；被測試的地錨I固定在地基上，旋轉(zhuǎn)盤10通過依次連接的連桿7、滑桿4、彈簧3連接被測試的地錨1，對地錨I施加周期性變化的拉力；被測試的地錨I和彈簧3之間設(shè)置力傳感器2，檢測地錨I受到的拉力值。
[0021]由于彈簧3可變形，所以可以忽略地錨I的小變形影響。
[0022]連桿7通過銷軸連接旋轉(zhuǎn)盤10，旋轉(zhuǎn)盤10上設(shè)置有不同位置的連接孔8，通過不同連接孔8設(shè)置該疲勞試驗機產(chǎn)生的最小拉力及最大拉力；如圖1所示，連接孔8在旋轉(zhuǎn)盤10上的運動軌跡如圓形運動軌跡線9所示。
[0023]連桿7通過銷軸連接滑桿4，配合滑桿4設(shè)置有導(dǎo)向的支撐座5，支撐座5上設(shè)置有導(dǎo)向孔，滑桿4沿導(dǎo)向孔上下運動，與支撐座5之間還通過鍵和鍵槽的配合對所滑桿4運動限位，如圖1所示，滑桿4上設(shè)置有鍵槽19，支撐座5上設(shè)置有鍵18。
[0024]支撐座5上設(shè)置加載螺母17和鎖緊螺母6，加載螺母17和鎖緊螺母6與滑桿4螺紋連接，旋轉(zhuǎn)加載螺母17提升滑桿4實現(xiàn)初始拉力值Fmin，調(diào)節(jié)完成后用鎖緊螺母6固定加載螺母17 ;當(dāng)加載螺母17旋轉(zhuǎn)時，支承座5、鍵18及鍵槽19保證了滑桿4的單向移動，進而產(chǎn)生初始拉力。
[0025]當(dāng)Fmin加載完成、且滑桿4與旋轉(zhuǎn)盤10連接后，可將加載螺母17及鎖緊螺母6同時上移一段距離，以避免試驗中與支承座5發(fā)生碰撞。
[0026]當(dāng)連桿7與旋轉(zhuǎn)盤10連接點位于最下端時，F(xiàn)min=I噸,彈簧3初始變形Xtl=Fmin/k，k為彈簧彈性系數(shù)。
[0027]滑桿4移動量=彈簧伸長量=x，彈簧3彈性系數(shù)為k，則加載到地錨I上的載荷F=k* (X+ x0)o
[0028]若已知地錨I載荷變化為Λ F=1噸-1噸=9噸，彈簧3彈性系數(shù)為k，則滑桿4的移動量為X= Δ F/k，鍵18及鍵槽19的配合需滿足此條件。
[0029]所述驅(qū)動機構(gòu)設(shè)置有變速電機12、減速器13、飛輪14、離合器15連接旋轉(zhuǎn)盤10 ；調(diào)節(jié)電機轉(zhuǎn)速，設(shè)置該疲勞試驗機的加載頻率。
[0030]為避免電機啟動時負載力矩過大而燒毀電機、以及避免選用過大功率的電機，設(shè)計了離合器與飛輪組件。當(dāng)電機啟動時，離合器斷開負載阻力，飛輪存儲能量；當(dāng)電機運轉(zhuǎn)正常后，離合器連接負載阻力，飛輪釋放能量，減小負載對電機功率的要求。
[0031]實施例2
如圖3、圖4所示為本發(fā)明實施例之二，與實施例1所不同的是，在該實施例中，旋轉(zhuǎn)盤10的旋轉(zhuǎn)中心16與自身的幾何中心22不重合，旋轉(zhuǎn)盤10為偏心結(jié)構(gòu)，偏心距離e，旋轉(zhuǎn)盤10旋轉(zhuǎn)一周，彈簧3伸長量x=2*e。
[0032]在該實施例中，旋轉(zhuǎn)盤10上設(shè)置有不同直徑尺寸的圓形滑槽21，在滑槽21內(nèi)設(shè)置銷軸連接連桿，通過不同滑槽設(shè)置該疲勞試驗機產(chǎn)生的最小拉力及最大拉力；連桿與滑桿一體構(gòu)成，構(gòu)成圖3中的滑桿4，配合滑桿4設(shè)置有導(dǎo)向的支撐座5，支撐座5上設(shè)置有導(dǎo)向孔，滑桿4沿導(dǎo)向孔上下運動，與支撐座5之間還通過鍵和鍵槽的配合對所述滑桿運動限位，如圖3所示，滑桿4上設(shè)置有鍵槽19，支撐座5上設(shè)置有鍵18。
[0033]上面所述只是為了說明本發(fā)明，應(yīng)該理解為本發(fā)明并不局限于以上實施例，符合本發(fā)明思想的各種變通形式均在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.用于小變形零件的變載荷疲勞試驗機，設(shè)置有驅(qū)動機構(gòu)，其特征在于，驅(qū)動機構(gòu)帶動旋轉(zhuǎn)盤進行旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)盤的旋轉(zhuǎn)中心與自身的幾何中心重合或不重合；被測試的地錨固定在地基上，所述旋轉(zhuǎn)盤通過依次連接的連桿、滑桿、彈簧連接被測試的地錨，對地錨施加周期性變化的拉力；被測試的地錨和所述彈簧之間設(shè)置力傳感器，檢測地錨受到的拉力值。
2.如權(quán)利要求1所述的疲勞試驗機，其特征在于，所述連桿通過銷軸連接旋轉(zhuǎn)盤，旋轉(zhuǎn)盤上設(shè)置有不同位置的連接孔，通過不同連接孔設(shè)置該疲勞試驗機產(chǎn)生的最小拉力及最大拉力；所述連桿通過銷軸連接所述滑桿，配合所述滑桿設(shè)置有導(dǎo)向的支撐座，支撐座上設(shè)置有導(dǎo)向孔，所述滑桿沿導(dǎo)向孔上下運動，與支撐座之間還通過鍵和鍵槽的配合對所述滑桿運動限位。
3.如權(quán)利要求1所述的疲勞試驗機，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)盤上設(shè)置有不同尺寸的圓形滑槽，在滑槽內(nèi)設(shè)置銷軸連接所述連桿，通過不同滑槽設(shè)置該疲勞試驗機產(chǎn)生的最小拉力及最大拉力；所述連桿與所述滑桿一體構(gòu)成，配合所述滑桿設(shè)置有導(dǎo)向的支撐座，支撐座上設(shè)置有導(dǎo)向孔，所述滑桿沿導(dǎo)向孔上下運動，與支撐座之間還通過鍵和鍵槽的配合對所述滑桿運動限位。
4.如權(quán)利要求2或3所述的疲勞試驗機，其特征在于，所述支撐座上設(shè)置加載螺母和鎖緊螺母，加載螺母和鎖緊螺母與所述滑桿螺紋連接，旋轉(zhuǎn)加載螺母提升所述滑桿實現(xiàn)初始拉力值Fmin，調(diào)節(jié)完成后用鎖緊螺母固定加載螺母；當(dāng)加載螺母旋轉(zhuǎn)時，支承座、鍵及鍵槽保證了滑桿的單向移動，進而產(chǎn)生初始拉力。
5.如權(quán)利要求4所述的疲勞試驗機，其特征在于，當(dāng)Fmin加載完成、且滑桿與旋轉(zhuǎn)盤連接后，可將加載螺母及鎖緊螺母同時上移一段距離，以避免試驗中與支承座發(fā)生碰撞。
6.如權(quán)利要求4所述的疲勞試驗機，其特征在于，當(dāng)所述連桿與旋轉(zhuǎn)盤連接點位于最下端時，F(xiàn)min=I噸,彈簧初始變形x^Fmin/k, k為彈簧彈性系數(shù)。
7.如權(quán)利要求6所述的疲勞試驗機，其特征在于，所述滑桿移動量=彈簧伸長量=x，彈簧彈性系數(shù)為k,則加載到地錨上的載荷F=k* (X+ x0).
8.如權(quán)利要求7所述的疲勞試驗機，其特征在于，若已知地錨載荷變化為ΛF=1噸-1噸=9噸，彈簧彈性系數(shù)為k，則滑桿的移動量為X= Δ F/k，所述鍵和鍵槽的配合需滿足此條件。
9.如權(quán)利要求1所述的疲勞試驗機，其特征在于，所述驅(qū)動機構(gòu)設(shè)置有變速電機、減速器、飛輪、離合器連接旋轉(zhuǎn)盤；調(diào)節(jié)電機轉(zhuǎn)速，設(shè)置該疲勞試驗機的加載頻率。
【文檔編號】G01N3/34GK104034615SQ201410281760
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年6月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月20日
【發(fā)明者】古學(xué)東, 薛建興, 王啟明 申請人:中國科學(xué)院國家天文臺