本發(fā)明涉及一種疲勞試驗機(jī)，具體涉及一種旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞試驗機(jī)。

背景技術(shù)：

疲勞試驗機(jī)是可以通過各種方式測試材料及其構(gòu)件(如操作關(guān)節(jié)、固接件、螺旋運(yùn)動件等)的拉伸、壓縮或拉壓交變負(fù)荷的疲勞特性、疲勞壽命及裂紋擴(kuò)展的機(jī)器，根據(jù)原理可分為液壓伺服疲勞試驗機(jī)、超聲疲勞試驗機(jī)、電磁疲勞試驗機(jī)以及旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞試驗機(jī)。其中旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞試驗機(jī)結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高、制造與使用成本低,十分適合進(jìn)行高周或超高周疲勞試驗。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題，本發(fā)明的目的是：提供一種旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞試驗機(jī)。

本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：一種旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞試驗機(jī)，包括機(jī)座、電機(jī)、輸出軸、從動軸、用于裝夾試樣的試樣夾具、向試樣施加軸向力的軸向力加載裝置以及向試樣施加徑向力的徑向力加載裝置，試樣夾具包括夾持在試樣兩端的左夾頭以及右夾頭，電機(jī)設(shè)置在機(jī)座上，電機(jī)與輸出軸一端連接，左夾頭安裝于輸出軸另一端上，從動軸一端與右夾頭連接，另一端分別與軸向力加載裝置和徑向力加載裝置連接，徑向力加載裝置包括第一加載桿、連接座、第一杠桿、加載軸承以及第一施力機(jī)構(gòu)，第一杠桿中部鉸接在連接座上，第一杠桿兩端分別與第一加載桿和第一施力機(jī)構(gòu)連接，第一加載桿上部與加載軸承的外圈固定連接，加載軸承的內(nèi)圈套接于從動軸上。

優(yōu)選的，所述軸向力加載裝置包括支架、第二杠桿、第二施力機(jī)構(gòu)以及第二加載桿，支架固定于機(jī)座上，第二杠桿中部鉸接于支架上，第二杠桿兩端分別為拉應(yīng)力端和壓應(yīng)力端，第二施力機(jī)構(gòu)連接在拉應(yīng)力端或壓應(yīng)力端上，第二加載桿一端與第二杠桿連接，另一端與加載軸承的外圈連接。

優(yōu)選的，所述軸向力加載裝置包括加載平臺以及用于推動所述加載平臺的推桿機(jī)構(gòu)，加載平臺底部設(shè)置有滑軌，機(jī)座上設(shè)有滑槽，滑軌與滑槽相配合，推桿機(jī)構(gòu)安裝于機(jī)座上，所述連接座設(shè)置于加載平臺上。

優(yōu)選的，所述軸向力加載裝置還設(shè)置有軸力加載桿，軸力加載桿固定于加載平臺上，軸力加載桿頂部與加載軸承的外圈固定連接。

優(yōu)選的，所述第一施力機(jī)構(gòu)包括第一桿體、觸頭、固定擋塊、第一防震彈簧、徑向力加載砝碼以及用于放置所述徑向力加載砝碼的第一砝碼托盤，第一桿體頂部與第一杠桿連接，觸頭和固定擋塊設(shè)置于第一桿體中部，觸頭位于固定擋塊上方，固定擋塊與機(jī)座固定連接，第一防震彈簧一端連接于第一杠桿底部，另一端與第一砝碼托盤連接。

優(yōu)選的，所述第二施力機(jī)構(gòu)包括第二桿體、第二防震彈簧、軸力加載砝碼以及用于放置所述軸力加載砝碼的第二砝碼托盤，第二桿體頂部與第二杠桿連接，第二桿體下部連接于第二防震彈簧頂部，第二防震彈簧底部與第二砝碼托盤連接。

優(yōu)選的，還包括總控系統(tǒng)以及用于對試樣進(jìn)行加熱的電爐，總控系統(tǒng)包括計數(shù)器、限位開關(guān)、變頻器、PLC控制器、控制面板、力傳感器以及熱電偶傳感器，控制面板與PLC控制器連接；

計數(shù)器與PLC控制器連接，用于計算電機(jī)的旋轉(zhuǎn)次數(shù)；

熱電偶傳感器與PLC控制器連接，用于檢測電爐溫度；

PLC控制器與變頻器連接，變頻器與電機(jī)連接，用于控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速；

力傳感器與PLC控制器連接，用于檢測軸向力加載裝置施加的力；

PLC控制器與電爐連接，用于控制電爐的溫度；

限位開關(guān)設(shè)置于觸頭底部，當(dāng)試樣斷開后，觸頭下移與固定擋塊接觸時觸發(fā)限位開關(guān)，限位開關(guān)向PLC控制器發(fā)出停機(jī)信號。

優(yōu)選的，還包括主軸箱和冷卻潤滑系統(tǒng)，冷卻潤滑系統(tǒng)包括油箱、油泵、過濾器、溢流閥、單向閥、集油槽以及冷卻器，主軸箱設(shè)置于機(jī)座上，主軸箱上設(shè)置軸承安裝腔，軸承安裝腔中安裝有軸承，輸出軸穿設(shè)于軸承安裝腔的軸承中，集油槽設(shè)置于軸承安裝腔底部且位于軸承下方向，油箱、過濾器、油泵、單向閥、主軸箱及冷卻器首尾依次連接，溢流閥連接于油泵與單向閥之間。

優(yōu)選的，所述電爐中對應(yīng)在試樣下方設(shè)置有防護(hù)網(wǎng)。

優(yōu)選的，還設(shè)置有軸調(diào)整裝置，軸調(diào)整裝置包括連接筒以及6個調(diào)整螺栓，連接筒壁面開設(shè)有6個螺紋通孔，6個螺紋通孔三個為一組，兩組螺紋通孔沿軸向左右設(shè)置，每組的螺紋通孔呈環(huán)形均勻設(shè)置在連接筒壁面上，電機(jī)輸出軸與連接筒同軸設(shè)置且相固定連接在一起，輸出軸連接到連接筒的筒口中，調(diào)整螺栓與螺紋通孔一一對應(yīng)連接起來將輸出軸固定于筒口中。

本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)具有如下的優(yōu)點(diǎn)及效果：

1、本發(fā)明通過軸向力加載裝置和徑向力加載裝置對待測試的試樣在旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下進(jìn)行軸向力和徑向力的加載，從而進(jìn)行旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞測試，加載方式簡單可靠并且精度高。本發(fā)明的軸向力加載裝置可對待測試的試樣施加拉應(yīng)力(拉伸)與壓應(yīng)力(壓縮)雙向的軸向力，能夠測試不同平均應(yīng)力下材料的疲勞性能。

2、本發(fā)明利用冷卻潤滑系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)電機(jī)和輸出軸的冷卻，能夠保證本發(fā)明在長時間運(yùn)行后仍有高的可靠性。

3、本發(fā)明通過利用總控系統(tǒng)進(jìn)行控制，能夠自動調(diào)節(jié)溫度和在待測試的試樣斷裂后能夠自動停機(jī)，此外還能設(shè)定終止轉(zhuǎn)數(shù)，當(dāng)電機(jī)旋轉(zhuǎn)次數(shù)達(dá)到終止轉(zhuǎn)數(shù)時，實(shí)現(xiàn)自動停機(jī)。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實(shí)施一的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是圖1中A部的放大圖。

圖3是本發(fā)明的總控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。

圖4是本發(fā)明的冷卻潤滑系統(tǒng)的示意圖。

圖5是本發(fā)明實(shí)施二的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。

實(shí)施例一：

一種旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞試驗機(jī)，包括機(jī)座1、電機(jī)2、輸出軸3、從動軸4、用于裝夾試樣5的試樣夾具、向試樣施加軸向力的軸向力加載裝置以及向試樣施加徑向力的徑向力加載裝置，試樣夾具包括夾持在試樣兩端的左夾頭6以及右夾頭7，電機(jī)設(shè)置在機(jī)座上，電機(jī)與輸出軸一端連接，左夾頭安裝于輸出軸另一端上，從動軸一端與右夾頭連接，另一端分別與軸向力加載裝置和徑向力加載裝置連接，徑向力加載裝置包括第一加載桿8、連接座、第一杠桿9、加載軸承11以及第一施力機(jī)構(gòu)，第一杠桿中部鉸接在連接座上，第一杠桿兩端分別與第一加載桿和第一施力機(jī)構(gòu)連接，第一加載桿上部與加載軸承的外圈固定連接，加載軸承的內(nèi)圈套接于從動軸上。

優(yōu)選的，所述軸向力加載裝置包括支架12、第二杠桿13、第二施力機(jī)構(gòu)以及第二加載桿14，支架固定于機(jī)座上，第二杠桿中部鉸接于支架上，第二杠桿兩端分別為拉應(yīng)力端和壓應(yīng)力端，第二施力機(jī)構(gòu)連接在拉應(yīng)力端或壓應(yīng)力端上，第二加載桿一端與第二杠桿連接，另一端與加載軸承的外圈連接，優(yōu)選的，壓應(yīng)力端和拉應(yīng)力端分別設(shè)置于第二杠桿的左端和右端上。

優(yōu)選的，所述第一施力機(jī)構(gòu)包括第一桿體15、觸頭16、固定擋塊17、第一防震彈簧18、徑向力加載砝碼19以及用于放置所述徑向力加載砝碼的第一砝碼托盤20，第一桿體頂部與第一杠桿連接，觸頭和固定擋塊設(shè)置于第一桿體中部，觸頭位于固定擋塊上方，固定擋塊與機(jī)座固定連接，第一防震彈簧一端連接于第一杠桿底部，另一端與第一砝碼托盤連接。

優(yōu)選的，所述第二施力機(jī)構(gòu)包括第二桿體21、第二防震彈簧22、軸力加載砝碼23以及用于放置所述軸力加載砝碼的第二砝碼托盤24，第二桿體頂部與第二杠桿連接，第二桿體下部連接于第二防震彈簧頂部，第二防震彈簧底部與第二砝碼托盤連接。

優(yōu)選的，還包括總控系統(tǒng)以及用于對試樣進(jìn)行加熱的電爐，總控系統(tǒng)包括計數(shù)器、限位開關(guān)、變頻器、PLC控制器、控制面板、力傳感器以及熱電偶傳感器，控制面板與PLC控制器連接；

計數(shù)器與PLC控制器連接，用于計算電機(jī)的旋轉(zhuǎn)次數(shù)；

熱電偶傳感器與PLC控制器連接，用于檢測電爐溫度；

PLC控制器與變頻器連接，變頻器與電機(jī)連接，用于控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速；

力傳感器與PLC控制器連接，用于檢測軸向力加載裝置施加的力；

PLC控制器與電爐連接，用于控制電爐的溫度；

限位開關(guān)設(shè)置于觸頭底部，當(dāng)試樣斷開后，觸頭下移與固定擋塊接觸時觸發(fā)限位開關(guān)，限位開關(guān)向PLC控制器發(fā)出停機(jī)信號。

優(yōu)選的，還包括主軸箱26和冷卻潤滑系統(tǒng)，冷卻潤滑系統(tǒng)包括油箱27、油泵28、過濾器29、溢流閥30、單向閥31、集油槽以及冷卻器32，主軸箱設(shè)置于機(jī)座上，主軸箱上設(shè)置有軸承安裝腔，軸承安裝腔中安裝有軸承，輸出軸穿設(shè)于軸承安裝腔的軸承中，集油槽設(shè)置于軸承安裝腔底部且位于軸承下方向，油箱、過濾器、油泵、單向閥、主軸箱及冷卻器首尾依次連接，溢流閥連接于油泵與單向閥之間,所述軸承安裝腔中安裝有多個軸承，輸出軸分別穿設(shè)在各軸承上。

工作時，油泵將潤滑油泵送至主軸箱內(nèi)對各軸承施加潤滑油，進(jìn)行冷卻潤滑，單向閥防止?jié)櫥突亓?，過濾器過濾潤滑油中的雜質(zhì)，冷卻器對潤滑油進(jìn)行冷卻，提高安全性。

優(yōu)選的，所述電爐中對應(yīng)在試樣下方設(shè)置有防護(hù)網(wǎng)，防止待測試的試樣斷裂后掉落損壞電爐。

優(yōu)選的，所述左夾頭以及右夾頭分別為左裝夾套筒和右裝夾套筒。

優(yōu)選的，還設(shè)置有軸調(diào)整裝置，軸調(diào)整裝置包括連接筒33以及6個調(diào)整螺栓，連接筒壁面開設(shè)有6個螺紋通孔34，6個螺紋通孔三個為一組，兩組螺紋通孔沿軸向左右設(shè)置，每組的螺紋通孔呈環(huán)形均勻設(shè)置在連接筒壁面上，電機(jī)輸出軸與連接筒同軸設(shè)置且相固定連接在一起，輸出軸連接到連接筒的筒口中，調(diào)整螺栓與螺紋通孔一一對應(yīng)連接起來將輸出軸固定于筒口中。

本發(fā)明的工作過程及工作原理：試樣可以是金屬試樣，如：鋼、鐵、銅、鋁和鈦等。

將試樣兩端分別裝夾于左裝夾套筒和右裝夾套筒上，然后用百分表測試樣中部的圓跳動，若大于設(shè)定的范圍值時，根據(jù)實(shí)際情況，擰動右邊的調(diào)整螺栓使試樣上翹，而擰動左邊的調(diào)整螺栓則可使試樣下壓，通過調(diào)整兩組螺紋通孔中的調(diào)整螺栓使試樣的圓跳動在設(shè)定的范圍內(nèi)。

徑向力加載：向第一砝碼托盤放入設(shè)定重量的徑向力加載砝碼，此時，第一桿體拉動第一杠桿繞第一杠桿中部的鉸接處轉(zhuǎn)動將載荷傳遞給第一加載桿，第一加載桿向上頂推加載軸承，再通過從動軸對試樣進(jìn)行徑向力的加載，使試樣產(chǎn)生彎矩。

軸向力加載：向第二砝碼托盤中放入軸力加載砝碼，此時，第二桿體拉動第二杠桿繞第二杠桿中部的鉸接處轉(zhuǎn)動將載荷傳遞給第二加載桿，第二加載桿軸向推加載軸承，再通過從動軸對試樣進(jìn)行軸向力的加載。

通過徑向力加載砝碼和軸力加載砝碼的加載，可控制徑向力和軸向力的大小，并隨時可方便和準(zhǔn)確地增加或減少徑向力和軸向力，使測試更精確。

電機(jī)啟動，帶動試樣高速旋轉(zhuǎn)，而徑向載荷和軸向載荷不彎，從而使試樣受到循環(huán)載荷。

電爐進(jìn)行加熱，達(dá)到設(shè)定溫度并且穩(wěn)定后，根據(jù)設(shè)定，若需要對試樣施加拉應(yīng)力進(jìn)行測試時，將第二施力機(jī)構(gòu)連接到第二杠桿的拉應(yīng)力端上，此時，第二加載桿向遠(yuǎn)離從動軸方向擺動并通過從動軸對試樣施加拉應(yīng)力，從而使試樣在拉應(yīng)力作用下進(jìn)行測試；

當(dāng)需要對試樣施加壓應(yīng)力進(jìn)行測試時，將第二施力機(jī)構(gòu)連接到第二杠桿的壓應(yīng)力端上，此時，第二加載桿向從動軸擺動，并通過從動軸對試樣施加壓應(yīng)力，從而使試樣在壓應(yīng)力作用下進(jìn)行測試。

當(dāng)試樣斷開后，觸頭在徑向力加載砝碼的牽引下向下移動與固定擋塊接觸，此時，限位開關(guān)被觸發(fā)，限位開關(guān)向PLC控制器發(fā)出停機(jī)信號，電機(jī)和電爐停機(jī)，計數(shù)器記錄下電機(jī)總旋轉(zhuǎn)次數(shù)，完成測試。此外，也可以設(shè)定終止轉(zhuǎn)數(shù)，當(dāng)電機(jī)旋轉(zhuǎn)次數(shù)達(dá)到終止轉(zhuǎn)數(shù)時，電機(jī)和電爐停機(jī)。

而在進(jìn)行測試時，熱電偶傳感器對電爐的溫度進(jìn)行檢測，并將信息反饋到PLC控制器，當(dāng)溫度過低或過高時，PLC控制器調(diào)整電爐的功率使溫度上升或下降至設(shè)定的溫度。

實(shí)施例二：

本實(shí)施例與實(shí)施例一不同之處在于：所述軸向力加載裝置包括加載平臺35以及用于推動所述加載平臺的推桿機(jī)構(gòu)36，加載平臺底部設(shè)置有滑軌，機(jī)座上設(shè)有滑槽，滑軌與滑槽相配合，推桿機(jī)構(gòu)安裝于機(jī)座上，所述連接座設(shè)置于加載平臺上。

優(yōu)選的，所述軸向力加載裝置還設(shè)置有軸力加載桿37，軸力加載桿固定于加載平臺上，軸力加載桿頂部與加載軸承的外圈固定連接。

本實(shí)施例的工作過程及工作原理：推桿機(jī)構(gòu)可以是液壓推桿機(jī)構(gòu)，進(jìn)行軸向力加載時，液壓推桿機(jī)構(gòu)推加載平臺從而產(chǎn)生載荷，加載平臺上的連接座和/或軸力加載桿將載荷傳送到從動軸從而對試樣進(jìn)行軸向力的加載。

本實(shí)施例中推桿機(jī)構(gòu)施加的力可通過力傳感器檢測并發(fā)送到PLC控制器，然后PLC控制器將測得的結(jié)果顯示于控制面板上。

上述實(shí)施例為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。