專利名稱：扭桿系統(tǒng)二維復(fù)合加載疲勞試驗(yàn)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及扭桿系統(tǒng)二維復(fù)合加載疲勞試驗(yàn)機(jī)，它適用于各種規(guī)格扭桿系統(tǒng)的疲勞壽命試驗(yàn)。
背景技術(shù)：
扭桿系統(tǒng)在軌道車輛二系懸掛中得到了廣泛應(yīng)用，耐久性實(shí)驗(yàn)是評(píng)判扭桿系統(tǒng)壽命的非常重要的實(shí)驗(yàn)。扭桿系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行中不僅受到垂向加載力，而且還會(huì)產(chǎn)生橫向移動(dòng)。目前國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)廠家均是利用專用工裝在通用的電液伺服疲勞試驗(yàn)機(jī)上完成扭桿系統(tǒng)的二維加載疲勞試驗(yàn)。由于扭桿系統(tǒng)品種規(guī)格多，疲勞試驗(yàn)次數(shù)多，在通用疲勞試驗(yàn)機(jī)上需要設(shè)計(jì)復(fù)雜工裝，且耗時(shí)數(shù)月之久才能完成一個(gè)試驗(yàn)；因此，為了縮短試驗(yàn)周期，減少工裝設(shè)計(jì)工作量，降低試驗(yàn)運(yùn)行成本，市場(chǎng)迫切需要一種能夠真實(shí)模擬扭桿系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行工況
并適用于各種規(guī)格扭桿且能經(jīng)濟(jì)、快速地完成扭桿系統(tǒng)可靠性測(cè)試的專用疲勞試驗(yàn)機(jī)。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的就是要提供一種扭桿系統(tǒng)二維復(fù)合加載疲勞試驗(yàn)機(jī)以滿足市場(chǎng)的迫切需要。本實(shí)用新型所謂的扭桿系統(tǒng)二維復(fù)合加載疲勞試驗(yàn)機(jī)，它包含垂向加載機(jī)構(gòu)、杠桿機(jī)構(gòu)、橫向加載機(jī)構(gòu)、工作臺(tái)、”丄”形機(jī)架和控制系統(tǒng)，其特征在于所述垂向加載機(jī)構(gòu)包括垂向連桿、垂向減速電機(jī)及上支撐裝置，上支撐裝置通過(guò)垂向連桿與杠桿機(jī)構(gòu)連接，垂向減速電機(jī)的輸出軸上裝有下皮帶輪，它通過(guò)傳動(dòng)皮帶經(jīng)上皮帶輪帶動(dòng)上支撐裝置上的上支撐軸轉(zhuǎn)動(dòng)，在上支撐軸的前側(cè)裝有垂向曲柄盤(pán)，垂向曲柄盤(pán)上裝有垂向曲柄銷；所述杠桿機(jī)構(gòu)由杠桿和支撐裝置、力傳感器、導(dǎo)向裝置組成，杠桿靠支撐裝置安裝在”丄”形機(jī)架上并可繞中部絞孔上下擺動(dòng)，杠桿機(jī)構(gòu)的杠桿背面裝有導(dǎo)向裝置，可承受橫向連桿施加的橫向力，保證杠桿不作橫向擺動(dòng)，杠桿機(jī)構(gòu)其杠桿下部有力傳感器，可實(shí)時(shí)顯示扭桿系統(tǒng)垂向載荷的大??；所述橫向加載機(jī)構(gòu)由橫向減速電機(jī)及曲柄滑塊機(jī)構(gòu)組成，經(jīng)橫向連桿與工作臺(tái)相連，帶動(dòng)工作臺(tái)做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，橫向減速電機(jī)的輸出軸上裝有曲柄長(zhǎng)度無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)裝置，且橫向減速電機(jī)安裝在滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副上以方便其調(diào)整與移動(dòng)；所述垂向加載機(jī)構(gòu)安裝在”丄”形機(jī)架的中間突起部分頂部，所述橫向加載機(jī)構(gòu)和工作臺(tái)設(shè)置在”丄”形機(jī)架中間突起部分的前側(cè)，所述垂向減速電機(jī)安裝在”丄”形機(jī)架中間突起部分的后側(cè)，而所述械桿機(jī)構(gòu)則設(shè)置在“丄”形機(jī)架中間突起部分靠工作臺(tái)一側(cè)的側(cè)面；所述控制系統(tǒng)由PLC通過(guò)PRF0BUS網(wǎng)絡(luò)控制兩個(gè)變頻器輸出信號(hào)達(dá)到垂向減速電機(jī)與橫向減速電機(jī)原點(diǎn)同步、運(yùn)動(dòng)同步與同步停止的目的。所述工作臺(tái)左右各一個(gè)，所述力傳感器其上下通過(guò)形槽分別與杠桿和被測(cè)試樣連接。本實(shí)用新型的有益效果是可真實(shí)地模擬扭桿系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行工況，經(jīng)濟(jì)、快速地完成扭桿系統(tǒng)垂向雙頭加載扭轉(zhuǎn)與橫向往復(fù)運(yùn)動(dòng)的疲勞試驗(yàn)，較為真實(shí)地反映扭桿系統(tǒng)的扭轉(zhuǎn)性能和使用壽命。

圖I是本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意的主視圖。圖2是本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意的后視圖。圖3是本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意的俯視圖。圖4是本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意的左視圖。圖中1.垂向加載機(jī)構(gòu),2.垂向連桿,3.杠桿機(jī)構(gòu),4.橫向加載機(jī)構(gòu),5.橫向連桿，6.長(zhǎng)螺桿，7、27.滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副，8.工作臺(tái)，9.被測(cè)試樣，10.支撐裝置，11.力傳感
器，12.杠桿，13.導(dǎo)向裝置，14. “丄”形機(jī)架，15.上皮帶輪，16.傳動(dòng)皮帶，17.下皮帶輪，18.垂向減速電機(jī)，19.雙螺桿調(diào)整裝置，20.上支撐軸，21.上支撐裝置，22.垂向曲柄盤(pán)，23.垂向曲柄銷,24.橫向減速電機(jī),25.橫向曲柄盤(pán),26.橫向曲柄銷。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型及其具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步說(shuō)明。從附圖中可以看出，本實(shí)用新型包括“丄”形機(jī)架14、垂向加載機(jī)構(gòu)I、橫向加載機(jī)構(gòu)4、杠桿機(jī)構(gòu)3、工作臺(tái)8和控制系統(tǒng)，在“丄”形機(jī)架14中間突起部分的頂部裝有垂向加載機(jī)構(gòu)I ;在“丄”形機(jī)架的中間突起部分前面一側(cè)安有橫向加載機(jī)構(gòu)4與工作臺(tái)8 ;在“丄”形機(jī)架的中間突起部分后面一側(cè)安有垂向減速電機(jī)18 ;在“丄”形機(jī)架的中間突起部分靠工作臺(tái)8 —側(cè)的側(cè)面上裝有杠桿機(jī)構(gòu)3 ;被測(cè)試樣9安裝在工作臺(tái)8與杠桿機(jī)構(gòu)3之間。垂向減速電機(jī)18輸出軸上裝有下皮帶輪17，上皮帶輪15安裝在上支撐軸20的后側(cè)，傳動(dòng)皮帶16安裝在上皮帶輪15與下皮帶輪17之間，垂向減速電機(jī)18通過(guò)傳動(dòng)皮帶16與上支撐裝置21連接，并通過(guò)傳動(dòng)皮帶16帶動(dòng)上支撐裝置21之上支撐軸20轉(zhuǎn)動(dòng)；在上支撐軸20的前側(cè)安裝有垂向曲柄盤(pán)22，垂向曲柄銷23安裝在垂向曲柄盤(pán)22上，垂向連桿2安裝在垂向曲柄銷23與杠桿機(jī)構(gòu)3之間，上支撐裝置21又通過(guò)垂向連桿2與杠桿機(jī)構(gòu)3連接，上支撐裝置21、垂向連桿2與杠桿機(jī)構(gòu)3組成曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，呈垂直布置；曲柄搖桿機(jī)構(gòu)帶動(dòng)杠桿機(jī)構(gòu)3繞其轉(zhuǎn)動(dòng)中心作圓弧擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)被測(cè)試樣9繞其中心軸作扭轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；調(diào)節(jié)垂向曲柄銷23相對(duì)于垂向曲柄盤(pán)22中心的位置，即可調(diào)整曲柄長(zhǎng)度，從而調(diào)整杠桿12的擺動(dòng)幅值，進(jìn)而調(diào)整被測(cè)試樣9的扭轉(zhuǎn)角度；垂向減速電機(jī)18由變頻電機(jī)和硬齒面斜齒輪-傘齒輪減速機(jī)組成，變頻電機(jī)自帶通風(fēng)裝置與制動(dòng)裝置，通過(guò)電氣控制柜中的變頻器調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速，進(jìn)而調(diào)節(jié)扭轉(zhuǎn)頻率；垂向減速電機(jī)18與“丄”形機(jī)架14連接處還裝有雙螺桿調(diào)整裝置19。橫向減速電機(jī)24輸出軸上安裝有橫向曲柄盤(pán)25，橫向曲柄銷26安裝在橫向曲柄盤(pán)25上,橫向連桿5安裝在橫向曲柄銷26與工作臺(tái)8之間,橫向曲柄盤(pán)25、橫向曲柄銷26、橫向連桿5與工作臺(tái)8組成曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，呈水平布置；曲柄滑塊機(jī)構(gòu)帶動(dòng)工作臺(tái)8繞其平衡點(diǎn)作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)被測(cè)試樣9作往復(fù)運(yùn)動(dòng)；調(diào)節(jié)橫向曲柄銷26相對(duì)于橫向曲柄盤(pán)25中心的位置，即可調(diào)整曲柄長(zhǎng)度，從而調(diào)整工作臺(tái)8的往復(fù)運(yùn)動(dòng)幅值；橫向減速電機(jī)24安裝在滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副27上，方便其調(diào)整與移動(dòng)；橫向減速電機(jī)24由變頻電機(jī)和硬齒面斜齒輪一傘齒輪減速機(jī)組成，臥式安裝，變頻電機(jī)自帶通風(fēng)裝置與制動(dòng)裝置，通過(guò)電氣控制柜中的變頻器調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速，進(jìn)而調(diào)節(jié)往復(fù)運(yùn)動(dòng)頻率。杠桿12頂面與垂向連桿2相連；杠桿12由支撐裝置10安裝在機(jī)架14上，繞中部鉸孔上下擺動(dòng)；杠桿12背面裝有導(dǎo)向裝置13，可以承受被測(cè)試樣9施加的橫向力，保證整個(gè)杠桿12不作橫向擺動(dòng)；杠桿12下部安裝有力傳感器11，可以實(shí)時(shí)顯示被測(cè)試樣9垂向載荷的大小；力傳感器11通過(guò)T型槽上下分別與杠桿12及被測(cè)試樣9連接；杠桿12、導(dǎo)向裝置13、支撐裝置10與力傳感器11組成了杠桿機(jī)構(gòu)3。工作臺(tái)8呈“工”型，左右各一，通過(guò)2個(gè)長(zhǎng)螺桿6連成一整體；工作臺(tái)8底面安裝在滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副7上，2個(gè)工作臺(tái)8的距離可以通過(guò)長(zhǎng)螺桿6進(jìn)行調(diào)整；工作臺(tái)8頂面開(kāi)有T型槽，便于不同規(guī)格被測(cè)試樣安裝。通過(guò)電氣控制柜的觸摸屏設(shè)定循環(huán)總次數(shù)并顯示循環(huán)的次數(shù)，達(dá)到設(shè)定的總次數(shù)自動(dòng)停機(jī)；PLC通過(guò)PRFOBUS網(wǎng)絡(luò)控制二個(gè)變頻器輸出信號(hào)達(dá)到垂向與橫向加載電機(jī)原點(diǎn)同步、運(yùn)動(dòng)同步與同步停止的目的。本實(shí)用新型的工作步驟如下I.在工作臺(tái)8與杠桿機(jī)構(gòu)3之間安裝被測(cè)試樣9。首先根據(jù)被測(cè)試樣9的長(zhǎng)度尺寸以杠桿支撐裝置10為中心對(duì)稱調(diào)整兩個(gè)工作臺(tái)8之間的距離，再調(diào)整橫向減速電機(jī)24的位置使之與工作臺(tái)8的位置適應(yīng)；然后根據(jù)被測(cè)試樣9的高度尺寸在被測(cè)試樣9兩端軸承座下增減墊鐵以調(diào)整安裝高度；最后根據(jù)被測(cè)試樣9寬度尺寸，利用工作臺(tái)8T形槽進(jìn)行調(diào)整；這樣被測(cè)試樣9在水平、橫向與垂直三個(gè)方向均可調(diào)整，位置調(diào)整好后，將各T形螺栓緊固好。2.調(diào)整被測(cè)試樣9的扭轉(zhuǎn)角度。垂向曲柄銷23在垂向曲柄盤(pán)22上的徑向長(zhǎng)度即為曲柄長(zhǎng)度，被測(cè)試樣的扭轉(zhuǎn)角度與曲柄長(zhǎng)度對(duì)應(yīng)。首先，將被測(cè)試樣9要求的扭轉(zhuǎn)角度換算為曲柄長(zhǎng)度；再調(diào)整垂向曲柄銷23的位置至曲柄長(zhǎng)度大小處；最后將垂向曲柄銷23固定在垂向曲柄盤(pán)22上。3.調(diào)整被測(cè)試樣9的橫向位移幅值。橫向曲柄銷26在橫向曲柄盤(pán)25上的徑向長(zhǎng)度即為曲柄長(zhǎng)度，被測(cè)試樣的位移幅值與曲柄長(zhǎng)度對(duì)應(yīng)，調(diào)整方法與垂向調(diào)整一樣。4.設(shè)定被測(cè)試樣9扭轉(zhuǎn)、往復(fù)運(yùn)動(dòng)頻率及總循環(huán)次數(shù)。扭轉(zhuǎn)與往復(fù)運(yùn)動(dòng)頻率通過(guò)電氣控制系統(tǒng)的2個(gè)變頻器分別改變垂向減速電機(jī)18與橫向減速電機(jī)24的轉(zhuǎn)速來(lái)調(diào)節(jié)；扭轉(zhuǎn)次數(shù)通過(guò)電氣控制系統(tǒng)的觸摸屏設(shè)定并記錄循環(huán)次數(shù)并且在達(dá)到設(shè)定總次數(shù)時(shí)自動(dòng)停機(jī)。5.檢查各部位的緊固情況，確認(rèn)無(wú)誤后啟動(dòng)變頻電機(jī)，進(jìn)行疲勞試驗(yàn)，達(dá)到設(shè)定總循環(huán)次數(shù)后自動(dòng)停機(jī)，并記錄保留各項(xiàng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)。
權(quán)利要求1.扭桿系統(tǒng)二維復(fù)合加載疲勞試驗(yàn)機(jī)，它包含垂向加載機(jī)構(gòu)(I)、杠桿機(jī)構(gòu)(3)、橫向加載機(jī)構(gòu)(4)、工作臺(tái)(8)、“丄”形機(jī)架(14)和控制系統(tǒng)，其特征在于所述垂向加載機(jī)構(gòu)(I)包括垂向連桿(2)、垂向減速電機(jī)(18)及上支撐裝置(21)，上支撐裝置(21)通過(guò)垂向連桿(2)與杠桿機(jī)構(gòu)(3)連接，垂向減速電機(jī)(18)的輸出軸上裝有下皮帶輪(17)，它通過(guò)傳動(dòng)皮帶(16)經(jīng)上皮帶輪(15)帶動(dòng)上支撐裝置(21)上的上支撐軸(20)轉(zhuǎn)動(dòng)，在上支撐軸(20)的前側(cè)裝有垂向曲柄盤(pán)(22)，垂向曲柄盤(pán)(22)上裝有垂向曲柄銷(23);所述杠桿機(jī)構(gòu)(3)由杠桿(12)和支撐裝置(10)、力傳感器(11)、導(dǎo)向裝置(13)組成，杠桿(12)靠支撐裝置(10)安裝在”丄”形機(jī)架(14)上并可繞中部絞孔上下擺動(dòng)，杠桿機(jī)構(gòu)(3)的杠桿(12)背面裝有導(dǎo)向裝置(13)，可承受橫向連桿(5)施加的橫向力，保證杠桿(12)不作橫向擺動(dòng)，杠桿機(jī)構(gòu)(3)其杠桿(12)下部有力傳感器(11)，可實(shí)時(shí)顯示扭桿系統(tǒng)垂向載荷的大?。凰鰴M向加載機(jī)構(gòu)(4)由橫向減速電機(jī)(24)及曲柄滑塊機(jī)構(gòu)組成，經(jīng)橫向連桿(5)與工作臺(tái)(8)相連，帶勸工作臺(tái)(8)相連，帶動(dòng)工作臺(tái)(8)做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，橫向減速電機(jī)(24)的輸出軸上裝有曲柄長(zhǎng)度無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)裝置，且橫向減速電機(jī)(24)安裝在滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副(27)上以方便其調(diào)整與移動(dòng)；所述垂向加載機(jī)構(gòu)(I)安裝在“丄”形機(jī)架(14)的中間突起部分頂部，所述橫向加載機(jī)構(gòu)(4)和工作臺(tái)(8)設(shè)置在“丄”形機(jī)架(14)中間突起部分的前側(cè)，所述垂向減速電機(jī)(18)安裝在“丄”形機(jī)架(14)中間突起部分的后側(cè)，而所述械桿機(jī)構(gòu)則設(shè)置在“丄”形機(jī)架中間突起部分靠工作臺(tái)(8) —側(cè)的側(cè)面；所述控制系統(tǒng)由PLC通過(guò)PRFOBUS網(wǎng)絡(luò)控制兩個(gè)變頻器輸出信號(hào)達(dá)到垂向減速電機(jī)(18)與橫向減速電機(jī)(24)原點(diǎn)同步、運(yùn)動(dòng)同步與同步停止的目的。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的扭桿系統(tǒng)二維復(fù)合加載疲勞試驗(yàn)機(jī)，其特征是，所述工作臺(tái)(8)左右各一個(gè)，所述力傳感器(11)其上下通過(guò)“τ”形槽分別與杠桿(12)和被測(cè)試樣(9)連接。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種扭桿系統(tǒng)二維復(fù)合加載疲勞試驗(yàn)機(jī)，它包含垂向加載機(jī)構(gòu)、杠桿機(jī)構(gòu)、橫向加載機(jī)構(gòu)、工作臺(tái)、“⊥”形機(jī)架和控制系統(tǒng)。其特征垂向加載機(jī)構(gòu)安裝在“⊥”形機(jī)架中間突起部分的頂部；橫向加載機(jī)構(gòu)與工作臺(tái)則裝在“⊥”形機(jī)架中間突起部分的前側(cè)，杠桿機(jī)構(gòu)置于“⊥”形機(jī)架中間突起部分靠工作臺(tái)一側(cè)的側(cè)面；垂向加載機(jī)構(gòu)由垂向減速電機(jī)通過(guò)傳動(dòng)皮帶帶動(dòng)上支撐軸與曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，再經(jīng)杠桿機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)扭桿系統(tǒng)兩頭的同時(shí)加載；橫向加載機(jī)構(gòu)由橫向減速電機(jī)帶動(dòng)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)與扭桿系統(tǒng)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)；通過(guò)PLC控制變頻器輸出達(dá)到垂向與橫向加載機(jī)構(gòu)完全同步。其優(yōu)點(diǎn)能真實(shí)模擬扭桿系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行工況，并能經(jīng)濟(jì)、快速地完成各種規(guī)格扭桿系統(tǒng)的可靠性測(cè)試。
文檔編號(hào)G01M13/00GK202583015SQ20122024419
公開(kāi)日2012年12月5日 申請(qǐng)日期2012年5月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月29日
發(fā)明者梁有志, 曹建平, 馬永康 申請(qǐng)人:梁有志