專利名稱：一種低頻疲勞試驗機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種機械測試設(shè)備，具體地說是提供一種測試金屬材料疲勞強度，特別是能在腐蝕介質(zhì)中應用的測試設(shè)備疲勞試驗機。
疲勞試驗機是測試金屬(或非金屬)疲勞強度的一種測試設(shè)備，主要有電磁式、液壓伺服式和機械式幾種類型。其中電磁式疲勞機由于頻率高，不適合做腐蝕疲勞試驗。液壓伺服式疲勞機是一種較先進的測試裝置，可以模擬各種試驗條件，試驗精度高。但在低頻下工作時，功率消耗大、成本高，需與其它低頻疲勞試驗機配合起使用，才更加合理。機械式的測試設(shè)備，大多采用彈簧配重調(diào)心式結(jié)構(gòu)和組合式調(diào)速系統(tǒng)，其機械傳動結(jié)構(gòu)簡單，工作額定功率小、造價低(其成本僅為液壓伺服式的1／5～1／10)。此外由于避開了高壓油路，因此噪音較小，無油污，且可以通過微機實現(xiàn)自動控制。目前性能較好的機械式低頻疲勞試驗機由四個主要部分組成1)試驗機主體；2)動力裝置；3)調(diào)心配重裝置；4)控制系統(tǒng)。

圖1為該疲勞機整機結(jié)構(gòu)，圖2為其調(diào)心配重裝置部分結(jié)構(gòu)圖。上述疲勞機的主體1)是測試試樣部分，由機身11、杠桿5、拉桿6及夾頭(包括試樣)7組成。上下夾頭7之間固定有試樣，并可安裝充有腐蝕介質(zhì)的容器，使試驗機能測試腐蝕介質(zhì)存在狀態(tài)下的疲勞強度。動力裝置2)提供試驗動力，它由電機1、無級變速器和擺線變速器2、應力自動平衡電機10及自動平衡蝸輪、蝸桿傳動裝置組成?？刂葡到y(tǒng)4)是整機電控系統(tǒng)，由傳感器6、控制儀8、電源開關(guān)等組成。調(diào)心配重裝置3是測試機的重要的組成部分，它由調(diào)節(jié)滑塊14、調(diào)節(jié)滑座13、配重彈簧15、調(diào)解手輪17、連動桿16、調(diào)解螺柱19及鎖母18組成。調(diào)解滑座13和滑塊14的軸心距，使滑座13隨動力裝置的無級輸出軸轉(zhuǎn)動時，滑塊14沿豎直方向往復運動?；瑝K14帶動連動桿16，將其作用力通過配力彈簧15和配重管套17傳遞到調(diào)解螺柱19，鎖母18是將調(diào)解螺柱19固定在配重管套17上，調(diào)解螺柱19用螺母與拉桿4連結(jié)并固定。上述疲勞機的工作過程是無級調(diào)速和擺線針輪減速器2將電機1的轉(zhuǎn)速調(diào)到疲勞試驗時所需的轉(zhuǎn)速，并由無級輸出軸輸出其動力，調(diào)心配重裝置將電機輸出的轉(zhuǎn)動力矩，轉(zhuǎn)變?yōu)樨Q直往復運動，連動桿16施加給配重彈簧15一脈沖式的正弦變力，即只有當滑塊14帶動連動桿16壓縮彈簧15的半周，配重管套16才將其力傳給拉桿4，并通過杠桿5在其另一臂，將對試樣產(chǎn)生一向上的拉力，完成測試過程。轉(zhuǎn)感器6，控制儀8是測量并顯示試樣受力情況的裝置，控制儀8并能控制自動平衡電機10，通過自動平衡蝸輪、蝸桿傳動裝置9，調(diào)解實際載荷偏差，使試樣恒定的受到外力作用。當試樣裂斷時，控制儀8能自控試驗機停機，顯示和記錄試測結(jié)果。上述這種機械式疲勞試驗機，雖然具有很多優(yōu)點，但仍存在只能測試拉伸疲勞強，而不能測量壓縮條件的或測量與實際應用更接近的拉伸，壓縮復合狀態(tài)。此外，這類設(shè)備體積較大，結(jié)構(gòu)也比較復雜，電機載荷變化快，不但影響電機壽命，也降低功率利用率。
本實用新型的目的是克服上述機械式疲勞試驗機的不足，提供一種結(jié)構(gòu)更為簡便，能耗低，并能對試樣進行拉伸、壓縮及控制多種性能進行實測的測試設(shè)備。
為實現(xiàn)本實用新型的目的，對目前應用的疲勞機進行了較大的改進，而提出一種新的設(shè)計方案。本實用新型的疲勞機仍然由試驗機主體、動力裝置、調(diào)心配重裝置及控制系統(tǒng)四個主要部分組成，其特征在于作為試驗機主體部分的機身11改為框架式結(jié)構(gòu)，調(diào)心配重裝置輸出動力的調(diào)解螺柱與夾頭連結(jié)在一起，直接將作用力施加到夾頭(及試樣)上，應力自動平衡電機及傳動裝置設(shè)計在機身框架上，通過調(diào)解上夾頭來實現(xiàn)調(diào)整載荷偏差。這種設(shè)計能減小主體體積和結(jié)構(gòu)。同時，在調(diào)心配重裝置的配重管套中增加一配重彈簧，使連動桿在豎有上、下往復運動時均能與配重彈簧作用，將正弦交變力通配重彈簧及配重管套施加到試樣上。
本實用新型的詳細結(jié)構(gòu)由以下實施例及附圖給出。
圖1為一種低頻疲勞試驗機總體結(jié)構(gòu)圖；圖2為一種低頻疲勞試驗機配重部分結(jié)構(gòu)圖；圖3為一種低頻疲勞試驗機拉伸壓縮部分結(jié)構(gòu)圖。
其結(jié)構(gòu)由圖1～3所示，圖中1、電機；2、無級變速器及擺線針輪減速器；7、夾頭(包括試樣)；8、控制儀；9、自動平衡傳動裝置；10、應力自動平衡電機；11、機身；12、機座；13、調(diào)節(jié)滑座；14、調(diào)節(jié)滑塊；16、連動桿；17、調(diào)重管套；19、調(diào)解螺柱；20、上配重彈簧；21、下配重彈簧；23、拉壓傳感器；24、加強板。
由圖3所示的本發(fā)明試驗機，其主體由框架式機身11及上、下夾頭(包括試樣)7組成，上夾頭上安裝有拉壓傳感器23，應力自動平衡電機10安裝機身框架上部通過自動平衡傳動裝置9將修正應力施加到上夾頭頂部。該機動力裝置仍由電機1、無級變速器及擺線針輪減速器2及上述自動平衡傳動裝置9和應力自動平衡電機10組成，其作用過程和結(jié)構(gòu)可與公知技術(shù)的相應部分相同。本發(fā)明試驗機中的調(diào)心配重裝置仍有調(diào)節(jié)滑座13、調(diào)節(jié)滑塊14、配重彈簧、連動桿16，調(diào)重管套17及調(diào)解螺柱18組成，但其配重筒套17較長，且筒套17內(nèi)安裝有上、下兩個配重彈簧20、21，連動桿16的端平臺處于上、下配重彈簧20、21的中間。調(diào)重管套17外帶一手輪，轉(zhuǎn)動手輪，調(diào)整調(diào)解螺柱19與配重彈簧的距離，使連動桿16的端平臺處于其豎直往復運動的中心時，當連動桿16向下運動將壓縮下配重彈簧，帶動調(diào)重管套17向下移動對試樣將產(chǎn)生拉伸作用。而上連動桿16由中心位置向上運動將壓縮上配重彈簧，帶動調(diào)重管套17(或直接頂?shù)秸{(diào)解螺柱19上)上移，給試樣施加一壓縮應力。這樣由連動桿16輸出的正弦交變作用力，將通過上、下配重彈簧20、21，對試樣進行拉伸和壓縮狀態(tài)下的疲勞強度測試。當需要只對試樣進行拉伸疲勞性能的測試時，只要轉(zhuǎn)動調(diào)重管套17上的手輪，使其上移或下調(diào)連動桿16壓縮下配重彈簧21，使連動桿16只在壓縮下配重彈簧21半周往復運動中給試樣施壓拉伸作用力，而因連動桿16端平臺離上配重彈簧存在一定間距(大于連動桿16最大位移量的一半)，當連動桿16通過中心位置上移時，對上配重彈簧無法施加作用力。這種測度情況，同目前應用的疲勞機測試性能相同。相似處理，只要調(diào)整連動桿16上移、壓縮上配重彈簧20，而在其往復運動中不能對下配重彈簧施加作用力時，加在試樣上的將為間斷的交變壓力，即實現(xiàn)對試樣進行壓縮疲勞性能的測試。本發(fā)明的試驗機為測量和顯示拉壓應力情況，其傳感器采用拉壓轉(zhuǎn)感器23，通過控制儀8可顯示出試樣受力情況。控制系統(tǒng)的其它部分，同公知疲勞機相應部分類似，可參考公知技術(shù)設(shè)計出。附圖3所示的疲勞機可作為本發(fā)明的一個具體的實施例。動力裝置安裝在機座12內(nèi)，機座12上安置有框架式機身11與使之成為一整體，中間可加入一加強板24，以防止機身11在長時間的測試過程中發(fā)生斷裂?？刂苾x8安裝在加強板24上，便于操作和觀測。該試驗機的其它部分如上述對結(jié)構(gòu)的說明中所指出的進行安裝組裝成整機。調(diào)整無級變速器及擺線針輪減速器2，可使該機工作頻率在0.1～1.2赫茲范圍內(nèi)任意可調(diào)，調(diào)整調(diào)節(jié)滑座13和調(diào)節(jié)滑塊14的軸心間距可使測試作用力于0～1.200kg范圍內(nèi)變化。此外，這種疲勞機也可以利用微機進行控制，實現(xiàn)自動測試。
由上述本發(fā)明的低頻疲勞試驗機與目前采用的同類型設(shè)備相比，其結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、測試精度高、自控性能好，可對試樣進行多種狀態(tài)下(拉、壓)疲勞強度性能的測試。同時，該設(shè)備能耗小、工作噪音低、無油污，且造價低廉。適于作為各種材料拉伸壓縮疲勞強度性能的通用測試設(shè)備。
權(quán)利要求1.一種低頻疲勞試驗機由試驗機主體、動力裝置、調(diào)心配重裝置和控制系統(tǒng)四個主要部分組成，其特征在于1)主體的機身為框架式結(jié)構(gòu)，且調(diào)心配重裝置輸出動力的調(diào)解螺柱19與夾頭7連結(jié)在一起；2)、調(diào)心配重裝置的配重管套17中安裝有上、下兩個配重彈簧20、21，連動桿16的端平臺處于上、下配重彈簧中間。
2.按照權(quán)利要求1所述的試驗機，其特征在于控制系統(tǒng)中安裝在夾頭7上的傳感器為拉壓傳感器23。
專利摘要一種低頻疲勞試驗機是采用彈簧配重調(diào)心和組合調(diào)速的機械式設(shè)備。由于該機使用上、下兩個配重彈簧，因而可實現(xiàn)拉伸，壓縮多種狀態(tài)下對測試樣品的疲勞強度的測試。此外，由于采用調(diào)心配重裝置輸出的作用力直接加到夾頭上的設(shè)計，使整機結(jié)構(gòu)簡單，便于操作，減少能耗，工作噪音低，且造價低。該機也可配置微機實現(xiàn)自動控制測試工作，其測試精度高，可作為各種材料拉壓疲勞強度性能的通用測試設(shè)備。
文檔編號G01N3/08GK2148959SQ9122248
公開日1993年12月8日 申請日期1991年11月12日 優(yōu)先權(quán)日1991年11月12日
發(fā)明者柯偉, 常殿林, 鄭宇禮 申請人:中國科學院金屬腐蝕與防護研究所