本發(fā)明屬于試驗(yàn)測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種鏈輪疲勞試驗(yàn)測(cè)試裝置及測(cè)試方法。

背景技術(shù)：

鏈傳動(dòng)是機(jī)械裝備中重要的傳動(dòng)裝置，由于其無彈性滑動(dòng)、平均傳動(dòng)比準(zhǔn)確、傳遞功率大、過載能力強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)適用于大多數(shù)重型裝備。但鏈輪成本高、易磨損，傳動(dòng)平穩(wěn)性差，同時(shí)在運(yùn)轉(zhuǎn)中會(huì)產(chǎn)生附加動(dòng)載荷、振動(dòng)、沖擊，使得鏈輪的壽面大大降低。在重型機(jī)械裝置中若出現(xiàn)鏈輪失效，不僅會(huì)帶來經(jīng)濟(jì)損失，還會(huì)引發(fā)安全問題。當(dāng)下，煤礦等重工業(yè)關(guān)鍵部件所用的鏈輪由于其材料強(qiáng)度高，沖擊韌性好，耐蝕等特點(diǎn)使得制造成本高，若因局部損壞而整體更換，不僅增加生產(chǎn)成本，而且不符合“綠色制造”的概念。近些年來，隨著增材制造理論的建立及技術(shù)的發(fā)展，大部分因局部損壞而失效的鏈輪通過激光熔覆或堆焊修復(fù)后繼續(xù)使用，但目前的修復(fù)系統(tǒng)不夠完善，缺少針對(duì)于修復(fù)后鏈輪的疲勞性能評(píng)定、測(cè)試方法及測(cè)試裝置。

目前，國內(nèi)外疲勞試驗(yàn)測(cè)試裝置層出不窮，但主要為間接測(cè)試方法，通過對(duì)材料的疲勞性能測(cè)試來評(píng)估零部件的疲勞性能。這種測(cè)試方式忽略了零部件的結(jié)構(gòu)特性，得到的數(shù)據(jù)可靠性較低，不能反映零部件的在實(shí)際工況下的受力狀態(tài)，評(píng)估壽命不準(zhǔn)確。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明目的：為了更真實(shí)反映鏈輪的疲勞特性，本發(fā)明提供一種鏈輪的疲勞試驗(yàn)測(cè)試裝置及測(cè)試方法，根據(jù)鏈輪服役情況，模擬鏈輪實(shí)際工況，以解決現(xiàn)有的疲勞測(cè)試裝置不能真實(shí)反映鏈輪疲勞特性的問題。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了如下的技術(shù)方案：一種鏈輪疲勞試驗(yàn)測(cè)試裝置，包括驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和制動(dòng)系統(tǒng)，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括交流伺服電機(jī)，交流伺服電機(jī)輸出軸連接行星減速器輸入軸，行星減速器輸出軸通過聯(lián)軸器一連接驅(qū)動(dòng)軸一端，驅(qū)動(dòng)軸另一端連接驅(qū)動(dòng)鏈輪三爪卡盤，驅(qū)動(dòng)鏈輪固定在驅(qū)動(dòng)鏈輪三爪卡盤上，制動(dòng)系統(tǒng)包括一維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)，一維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)上設(shè)有磁粉制動(dòng)器，磁粉制動(dòng)器輸出軸通過聯(lián)軸器二連接扭矩傳感器一端，扭矩傳感器另一端通過聯(lián)軸器三連接制動(dòng)軸一端，制動(dòng)軸另一端連接制動(dòng)鏈輪三爪卡盤，制動(dòng)鏈輪固定在制動(dòng)鏈輪三爪卡盤上。

進(jìn)一步的，所述驅(qū)動(dòng)鏈輪三爪卡盤包括盤體，盤體內(nèi)部設(shè)有盤絲，盤絲一側(cè)設(shè)有螺旋槽，盤絲另一側(cè)設(shè)有齒槽，在盤體圓周上設(shè)有圓錐齒輪，圓錐齒輪與齒槽相互嚙合，在盤體靠近螺旋槽一側(cè)端面沿圓周均布三個(gè)徑向滑槽，卡爪一端嵌入徑向滑槽內(nèi)，卡爪上設(shè)有若干弧形槽口，弧形槽口與螺旋槽相互配合，卡爪另一端設(shè)有軸向定位壓塊，定位螺栓與軸向定位壓塊上的孔螺紋配合，定位螺栓端部設(shè)有弧形橡膠墊；所述制動(dòng)鏈輪三爪卡盤與驅(qū)動(dòng)鏈輪三爪卡盤結(jié)構(gòu)相同。

進(jìn)一步的，所述一維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)包括步進(jìn)電機(jī)，步進(jìn)電機(jī)輸出軸與螺桿通過聯(lián)軸器四相連，絲杠螺母與螺桿配合，移動(dòng)平臺(tái)通過螺栓與絲杠螺母連接，螺桿的兩側(cè)對(duì)稱分布兩個(gè)滑軌，每個(gè)滑軌上安裝兩個(gè)滑塊，滑塊通過螺栓與制動(dòng)系統(tǒng)移動(dòng)平臺(tái)連接。

進(jìn)一步的，所述驅(qū)動(dòng)軸、制動(dòng)軸中部設(shè)有軸承座一。

進(jìn)一步的，所述螺桿端部設(shè)有軸承座二。

根據(jù)上述測(cè)試裝置的鏈輪疲勞試驗(yàn)測(cè)試方法，包括以下步驟：

a)通過驅(qū)動(dòng)鏈輪三爪卡盤固定驅(qū)動(dòng)鏈輪，通過制動(dòng)鏈輪三爪卡盤固定制動(dòng)鏈輪；

b)調(diào)節(jié)一維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)，將鏈條安裝在驅(qū)動(dòng)鏈輪和制動(dòng)鏈輪上，再次調(diào)節(jié)一維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)進(jìn)行鏈條張緊。

c)按照實(shí)際工況輸入驅(qū)動(dòng)信號(hào)，交流伺服電機(jī)帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)鏈輪轉(zhuǎn)動(dòng)，制動(dòng)系統(tǒng)由磁粉制動(dòng)器提供負(fù)載，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和制動(dòng)系統(tǒng)通過鏈條傳遞轉(zhuǎn)矩，扭矩傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)并反饋扭矩信息，將扭矩傳感器輸出信號(hào)與輸入信號(hào)進(jìn)行對(duì)比，調(diào)整。

有益效果：本發(fā)明針對(duì)鏈輪的疲勞特性，提出一種鏈輪專用的疲勞試驗(yàn)測(cè)試裝置，與以往的間接測(cè)試疲勞特性不同，這種鏈輪疲勞試驗(yàn)測(cè)試裝置能夠針對(duì)某一特定工況，輸入相定的交變負(fù)載，來反映鏈輪真實(shí)的疲勞性能，并且三爪卡盤可適應(yīng)于不同直徑及不同厚度的鏈輪，同時(shí)一維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)可調(diào)節(jié)鏈輪中心距，以上功能使其適應(yīng)于各種型號(hào)的鏈輪疲勞測(cè)試。

附圖說明

圖1是本發(fā)明鏈輪疲勞試驗(yàn)測(cè)試裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的爆炸圖；

圖3是制動(dòng)系統(tǒng)的爆炸圖；

圖4是驅(qū)動(dòng)鏈輪三爪卡盤的等軸側(cè)圖；

圖5是驅(qū)動(dòng)鏈輪三爪卡盤的剖視圖；

圖6是一維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的等軸側(cè)圖；

圖7是一維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的仰視圖；

圖中：1-測(cè)試臺(tái)，2-驅(qū)動(dòng)鏈輪，3-軸承座一，4-聯(lián)軸器一，5-行星減速器，6-交流伺服電機(jī)，7-磁粉制動(dòng)器，8-聯(lián)軸器二，9-扭矩傳感器，10-聯(lián)軸器三，11-一維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)，1101-移動(dòng)平臺(tái)，1102-滑軌，1103-聯(lián)軸器四，1104-步進(jìn)電機(jī)，1105-螺桿，1106-軸承座二，1107-絲杠螺母，1108-滑塊，12-驅(qū)動(dòng)鏈輪三爪卡盤，1201-軸向定位壓塊，1202-定位螺栓，1203-弧形橡膠墊，1204-卡爪，1205-盤體，1206-盤絲，1207-圓錐齒輪，1208-螺旋槽，1209-齒槽，1210-弧形槽口，13-制動(dòng)鏈輪，14-制動(dòng)鏈輪三爪卡盤。

具體實(shí)施方式：

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做更進(jìn)一步的解釋。

如圖1至3所示，本發(fā)明的一種鏈輪疲勞試驗(yàn)測(cè)試裝置，包括安裝測(cè)試臺(tái)1上的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和制動(dòng)系統(tǒng)。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括交流伺服電機(jī)6，交流伺服電機(jī)6輸出軸連接行星減速器5輸入軸，行星減速器5輸出軸通過聯(lián)軸器一4連接驅(qū)動(dòng)軸一端，驅(qū)動(dòng)軸中部設(shè)有軸承座一3，驅(qū)動(dòng)軸另一端連接驅(qū)動(dòng)鏈輪三爪卡盤12，驅(qū)動(dòng)鏈輪2固定在驅(qū)動(dòng)鏈輪三爪卡盤12上。制動(dòng)系統(tǒng)包括一維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)11，一維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)11上設(shè)有磁粉制動(dòng)器7，磁粉制動(dòng)器7輸出軸通過聯(lián)軸器二8連接扭矩傳感器9一端，扭矩傳感器9另一端通過聯(lián)軸器三10連接制動(dòng)軸一端，制動(dòng)軸中部設(shè)有軸承座一3，制動(dòng)軸另一端連接制動(dòng)鏈輪三爪卡盤14，制動(dòng)鏈輪13固定在制動(dòng)鏈輪三爪卡盤14上。

如圖4和5所示，所述驅(qū)動(dòng)鏈輪三爪卡盤12包括盤體1205，盤體1205內(nèi)部設(shè)有盤絲1206，盤絲1206一側(cè)設(shè)有螺旋槽1208，盤絲1206另一側(cè)設(shè)有齒槽1209，在盤體1205圓周上設(shè)有圓錐齒輪1207，圓錐齒輪1207與齒槽1209相互嚙合，在盤體1205靠近螺旋槽1208一側(cè)端面沿圓周均布三個(gè)徑向滑槽，卡爪1204一端嵌入徑向滑槽內(nèi)，卡爪1204上設(shè)有若干弧形槽口1210，弧形槽口1210與螺旋槽1208相互配合，卡爪1204另一端設(shè)有軸向定位壓塊1201，定位螺栓1202與軸向定位壓塊1201上的孔螺紋配合，定位螺栓1202端部設(shè)有弧形橡膠墊1203。所述制動(dòng)鏈輪三爪卡盤14與驅(qū)動(dòng)鏈輪三爪卡盤12結(jié)構(gòu)相同。

如圖6和7所示，所述一維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)11包括步進(jìn)電機(jī)1104，步進(jìn)電機(jī)1104輸出軸與螺桿1105通過聯(lián)軸器四1103相連，所述螺桿1105端部設(shè)有軸承座二1106。絲杠螺母1107與螺桿1105配合，移動(dòng)平臺(tái)1101通過螺栓與絲杠螺母1107連接，螺桿1105的兩側(cè)對(duì)稱分布兩個(gè)滑軌1102，每個(gè)滑軌1102上安裝兩個(gè)滑塊1108，滑塊1108通過螺栓與制動(dòng)系統(tǒng)移動(dòng)平臺(tái)1101連接。

所述的鏈輪疲勞試驗(yàn)測(cè)試裝置與以往的間接測(cè)試疲勞方法不同，這種鏈輪疲勞試驗(yàn)測(cè)試裝置能夠針對(duì)某一工況，輸入特定的交變負(fù)載，來反映鏈輪真實(shí)的疲勞性能，并且此疲勞試驗(yàn)測(cè)試裝置的三爪卡盤可適應(yīng)于不同直徑及不同厚度的鏈輪，同時(shí)一維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)可調(diào)節(jié)鏈輪中心距，以上功能使其適應(yīng)于各種型號(hào)的鏈輪疲勞測(cè)試。

根據(jù)上述測(cè)試裝置的鏈輪疲勞試驗(yàn)測(cè)試方法，包括以下步驟：

a)通過驅(qū)動(dòng)鏈輪三爪卡盤12固定驅(qū)動(dòng)鏈輪2，通過制動(dòng)鏈輪三爪卡盤14固定制動(dòng)鏈輪13；

b)調(diào)節(jié)一維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)11，將鏈條安裝在驅(qū)動(dòng)鏈輪2和制動(dòng)鏈輪13上，再次調(diào)節(jié)一維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)11進(jìn)行鏈條張緊。

c)按照實(shí)際工況輸入驅(qū)動(dòng)信號(hào)，交流伺服電機(jī)6帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)鏈輪轉(zhuǎn)動(dòng)，制動(dòng)系統(tǒng)由磁粉制動(dòng)器7提供負(fù)載，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和制動(dòng)系統(tǒng)通過鏈條傳遞轉(zhuǎn)矩，扭矩傳感器9實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)并反饋扭矩信息，將扭矩傳感器輸出信號(hào)與輸入信號(hào)進(jìn)行對(duì)比，調(diào)整。

步驟a)中，通過手動(dòng)旋轉(zhuǎn)圓錐齒輪1207，圓錐齒輪1207帶動(dòng)盤絲1206轉(zhuǎn)動(dòng)，盤絲1206帶動(dòng)卡爪1204沿徑向滑槽滑動(dòng)，使得卡爪撐住驅(qū)動(dòng)鏈輪2內(nèi)圈。軸向定位壓塊1201分別固定在三個(gè)卡爪上1204，旋緊軸向定位壓塊1201上的定位螺栓1202使弧形橡膠墊1203與驅(qū)動(dòng)鏈輪2壓緊，用于驅(qū)動(dòng)鏈輪2的軸向定位。制動(dòng)鏈輪13的固定方式與驅(qū)動(dòng)鏈輪2相同。

步驟b)中，步進(jìn)電機(jī)1104驅(qū)動(dòng)后帶動(dòng)螺桿1105轉(zhuǎn)動(dòng)使得絲杠螺母1107左右平移，實(shí)現(xiàn)制動(dòng)系統(tǒng)移動(dòng)平臺(tái)1101的左右調(diào)整，兩個(gè)滑塊1108隨移動(dòng)平臺(tái)1101沿滑軌1102移動(dòng)，以減少左右平移時(shí)的摩擦阻力，降低步進(jìn)電機(jī)1104負(fù)載。安裝鏈條時(shí)，可通過驅(qū)動(dòng)一維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)11來簡(jiǎn)化安裝過程，提高安裝效率。同時(shí)，當(dāng)鏈條達(dá)到一定負(fù)載會(huì)發(fā)生松弛，易發(fā)生鏈條松脫，可通過驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)1104來調(diào)節(jié)鏈輪中心距，實(shí)現(xiàn)鏈條的張緊，使測(cè)試正常進(jìn)行。

步驟c)中，進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，所述的鏈輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，由交流伺服電機(jī)6進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，經(jīng)過行星減速器5降速后，通過聯(lián)軸器一4將轉(zhuǎn)矩傳遞到驅(qū)動(dòng)鏈輪三爪卡盤12，最后帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)鏈輪2轉(zhuǎn)動(dòng)。所述的制動(dòng)系統(tǒng)，將某一特定工況下的交變載荷信號(hào)輸入到磁粉制動(dòng)器7控制端，使得磁粉制動(dòng)器7輸出交變負(fù)載，在磁粉制動(dòng)器7與制動(dòng)鏈輪三爪卡盤14之間設(shè)有扭矩傳感器9，扭矩傳感器9實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)并反饋扭矩信息，控制端通過對(duì)比磁粉制動(dòng)器7輸入信號(hào)與扭矩傳感器9的反饋信息，實(shí)時(shí)校準(zhǔn)磁粉制動(dòng)器7的輸出載荷，最終將扭矩傳遞到制動(dòng)鏈輪13上，保證鏈輪受到與實(shí)際工況相同的交變載荷。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。