專(zhuān)利名稱(chēng)：無(wú)級(jí)調(diào)速交變加載裝置及疲勞機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種機(jī)械測(cè)試設(shè)備機(jī)電式無(wú)級(jí)調(diào)速交速加載裝置及采用該裝置的疲勞度驗(yàn)機(jī)，具體地說(shuō)是提供一種測(cè)試金屬材料疲勞強(qiáng)度，特別是能在腐蝕介質(zhì)中應(yīng)用的測(cè)試設(shè)備疲勞試驗(yàn)機(jī)。
疲勞試驗(yàn)機(jī)是測(cè)試金屬(或非金屬)疲勞強(qiáng)度的一種測(cè)試設(shè)備，主要有電磁式、液壓伺服式和機(jī)械式幾種類(lèi)型。其中電磁式疲勞機(jī)由于頻率高，不適合做腐蝕疲勞試驗(yàn)。液壓伺服式疲勞機(jī)是一種較先進(jìn)的測(cè)試裝置，可以模擬各種試驗(yàn)條件，試驗(yàn)精度高。但在低頻下工作時(shí)，功率消耗大、成本高，需與其它低頻疲勞試驗(yàn)機(jī)配合起使用，才更加合理。機(jī)械式的疲勞試驗(yàn)設(shè)備，常采用旋轉(zhuǎn)彎曲配重加載或凸輪式配重軸向加載，這些軸向的循環(huán)加載波形是突變形式，即所施加載的載荷是一次到位。這種機(jī)械式疲勞試驗(yàn)機(jī)，雖然具有機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn)，但設(shè)備體積較大，電機(jī)載荷變化快，其有效功率低。
本發(fā)明的目的是克服上述機(jī)械式疲勞試驗(yàn)機(jī)的不足，提供一種機(jī)電式無(wú)級(jí)調(diào)速交變加載裝置并利用這種裝置制作疲勞試驗(yàn)機(jī)。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明對(duì)目前應(yīng)用的機(jī)械式疲勞進(jìn)行了較大的改進(jìn)，設(shè)計(jì)出一種機(jī)電式無(wú)級(jí)調(diào)速交變加載裝置，并且利用這種加載裝置制造出疲勞試驗(yàn)機(jī)。本發(fā)明的無(wú)級(jí)調(diào)速交變加載裝置包括動(dòng)力裝置和調(diào)心配重裝置兩部分。其中動(dòng)力裝置由電機(jī)和無(wú)級(jí)變速器組成，電機(jī)通過(guò)無(wú)級(jí)調(diào)速器將動(dòng)力輸出，其特征在于無(wú)級(jí)調(diào)速器的輸出端又加裝一個(gè)擺線針輪變速器，這樣可以避免無(wú)級(jí)調(diào)速器在低轉(zhuǎn)速時(shí)溫升過(guò)高，不能在低轉(zhuǎn)速長(zhǎng)期運(yùn)行的缺點(diǎn)。調(diào)心配重裝置是無(wú)級(jí)調(diào)速交變加載裝置的重要組成部分，其特征在于它是采用彈簧調(diào)心加載裝置，具體地說(shuō)它由調(diào)節(jié)滑塊，調(diào)節(jié)滑座，調(diào)解絲杠、配重彈簧、配重管套、調(diào)解手輪、連動(dòng)桿，調(diào)解螺柱及鎖母組成。調(diào)節(jié)滑座為一帶有一槽道的園盤(pán)，它同軸安裝固定在動(dòng)力裝置的無(wú)級(jí)調(diào)速輸出軸上，調(diào)節(jié)滑塊置于調(diào)節(jié)滑座的槽道中，通過(guò)調(diào)解絲杠調(diào)整滑塊在槽道中的位置，調(diào)節(jié)滑塊上安裝有連動(dòng)桿。當(dāng)滑塊旋轉(zhuǎn)軸線與滑座轉(zhuǎn)動(dòng)重合時(shí)，雖然滑座轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)將帶動(dòng)滑塊轉(zhuǎn)動(dòng)，但滑塊沿旋轉(zhuǎn)軸并沒(méi)有相對(duì)位移，與滑塊連動(dòng)的連動(dòng)桿將處于相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)。如果調(diào)整調(diào)解絲杠，使滑塊與滑座有一定心距時(shí)，滑座轉(zhuǎn)動(dòng)使滑塊沿一定園周轉(zhuǎn)動(dòng)，其結(jié)果滑塊將帶動(dòng)連動(dòng)桿上、下移動(dòng)，即沿豎直方向往復(fù)運(yùn)動(dòng)。配重管套內(nèi)安裝有配重彈簧，連動(dòng)桿另一端穿入配重彈簧內(nèi)其頂端帶有一平臺(tái)置于配重彈簧上。配重管套上端通過(guò)螺紋聯(lián)接有調(diào)解螺柱，當(dāng)調(diào)解螺柱擰入配重管套上到一定位置后利用鎖母將其固定在配重管套上。在配重管套上帶有一調(diào)解手輪，通過(guò)旋轉(zhuǎn)調(diào)解手輪使調(diào)解螺柱、配重彈簧和連動(dòng)桿頂端平臺(tái)處于一定適當(dāng)?shù)奈恢?。上述結(jié)構(gòu)的調(diào)心配重裝置的工作過(guò)程是，當(dāng)滑塊帶動(dòng)連動(dòng)桿沿往復(fù)運(yùn)動(dòng)中心向下移動(dòng)時(shí)，連動(dòng)桿頂端平臺(tái)將壓縮配重彈簧，并通過(guò)配重管套將作用力傳遞到調(diào)解螺柱上，帶動(dòng)調(diào)解螺柱向下運(yùn)動(dòng)。而當(dāng)連動(dòng)桿沿往復(fù)運(yùn)動(dòng)中心向上移動(dòng)半周時(shí)，連動(dòng)桿的頂端平臺(tái)在配重管套內(nèi)向上移動(dòng)，但接觸不到調(diào)解螺柱，所以并不對(duì)螺柱施加作用力，即連動(dòng)桿在豎直往復(fù)運(yùn)動(dòng)中只有在壓縮配重彈簧的半周，配重管套才將電機(jī)的動(dòng)力通過(guò)配重彈簧，配重管套傳遞到調(diào)解螺柱上完成無(wú)級(jí)調(diào)速交變加載過(guò)程。本發(fā)明的疲勞試驗(yàn)機(jī)采用上述加載裝置制成，它包括試驗(yàn)機(jī)主體、動(dòng)力裝置、調(diào)心配重裝置和控制系統(tǒng)四個(gè)主要部分，其中試驗(yàn)機(jī)主體是測(cè)試試樣部分，由機(jī)身、杠桿、拉桿、重砣及夾頭(包括試樣)組成，上、下夾頭之間固定有試樣，并可安裝在有腐蝕介質(zhì)的容器，使試驗(yàn)機(jī)能測(cè)試腐蝕介質(zhì)存在狀態(tài)下的疲勞強(qiáng)度。動(dòng)力裝置和調(diào)心配重裝置組成了無(wú)級(jí)調(diào)速交變加載裝置，其結(jié)構(gòu)如前所述，電機(jī)輸出動(dòng)力通過(guò)調(diào)心配重裝置的調(diào)解螺柱輸出。其動(dòng)力是通過(guò)拉桿、作用到杠桿的力臂，而在杠桿的另一臂通過(guò)夾頭作用到試樣上，完成對(duì)試樣的試測(cè)。控制系統(tǒng)是整機(jī)電控系統(tǒng)，由傳感器、控制儀、電源開(kāi)關(guān)等組成，其結(jié)構(gòu)同目前疲勞機(jī)采用的技術(shù)相似。下面通過(guò)附圖對(duì)本發(fā)明的試驗(yàn)機(jī)的結(jié)構(gòu)給予進(jìn)一步地說(shuō)明。
附

圖1為本發(fā)明的疲勞試驗(yàn)機(jī)整機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖。附圖2為無(wú)級(jí)調(diào)速交變加載裝置結(jié)構(gòu)圖。在圖中1、電機(jī)、2、無(wú)級(jí)變速器及擺線針輪減速器;3、調(diào)心配重裝置;4、拉桿;5、杠桿;6、傳感器;7、夾頭(包括試樣);8、控制儀;9、自動(dòng)平衡傳動(dòng)裝置;10、自動(dòng)平衡電機(jī);11、機(jī)身;12、機(jī)座;13、調(diào)節(jié)滑座;14、調(diào)節(jié)滑塊;15、配重彈簧;16、連動(dòng)桿;17、配重管套;18、鎖母;19、調(diào)解螺柱;20、調(diào)解手輪;21、調(diào)解絲杠;22、重砣。
由附圖2所示的無(wú)級(jí)調(diào)速交變加載裝置，其電機(jī)的無(wú)級(jí)輸出軸上安裝有調(diào)節(jié)滑座13、調(diào)節(jié)滑塊14一端置于滑座13的槽道內(nèi)，由調(diào)解絲杠21調(diào)整滑塊在槽道內(nèi)的位置。調(diào)節(jié)滑塊另一端與連動(dòng)桿16連結(jié)，連動(dòng)桿16帶平臺(tái)一端穿過(guò)配重彈簧15，加在其上。配重彈簧15安裝在配重管套17內(nèi)并加在配重管套17底座和連動(dòng)桿16平臺(tái)之間。調(diào)解螺柱19旋入配重管套17上部在一定位置用鎖母18固定在管套17上。配重管套17外壁帶有調(diào)解手輪20，轉(zhuǎn)動(dòng)手輪20可調(diào)整連動(dòng)桿16的端平面與調(diào)解螺柱19的間距。由附圖1所示疲勞機(jī)的拉桿4連結(jié)調(diào)解螺柱19上與杠桿5的力臂，杠桿5的重力臂與上夾頭7相連，試樣固定在上下夾頭7之間。自動(dòng)平衡傳動(dòng)裝置9和自動(dòng)平衡電機(jī)10位于下夾頭上，由傳感器6得到的應(yīng)力變化信號(hào)通過(guò)控制儀8自動(dòng)控制平衡傳動(dòng)裝置9和平衡電機(jī)10動(dòng)作以調(diào)整加載到試樣上的實(shí)際載荷偏差，使試樣受到一定周期交變的外力作用。當(dāng)試樣裂斷時(shí)，控制儀8能自控停機(jī)，顯示和記錄試測(cè)結(jié)果。上述疲勞試驗(yàn)機(jī)的主體安裝在機(jī)身11上，電機(jī)1、無(wú)級(jí)變速器及擺線針輪減速器2與調(diào)心配重裝置安裝在機(jī)座12內(nèi)。該疲勞機(jī)的工作過(guò)程如前所述。此外這種疲勞試驗(yàn)機(jī)也可以利用微機(jī)進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測(cè)試。
由上述本發(fā)明的低頻疲勞試驗(yàn)機(jī)與目前采用的同類(lèi)型設(shè)備相比，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、測(cè)試精度高、自控性能好。同時(shí)，該設(shè)備能耗小、工作噪音低、無(wú)油污，且造價(jià)低廉。適于作為測(cè)試各種材料拉伸疲勞強(qiáng)度性能的通用測(cè)試設(shè)備。
權(quán)利要求
1.一種無(wú)級(jí)調(diào)速交變加載裝置是由動(dòng)力裝置和調(diào)心配重裝置組成，其特征在于動(dòng)力裝置無(wú)級(jí)調(diào)速器的輸出端又加裝一個(gè)擺線針輪變速器；調(diào)心配重裝置是采用彈簧調(diào)心加載裝置。
2.按照權(quán)利要求1所述的無(wú)級(jí)調(diào)速交變加載裝置，其特征在于調(diào)心配重裝置是由調(diào)節(jié)滑塊、調(diào)節(jié)滑座、調(diào)解絲杠、配重彈簧、配重管套、連動(dòng)桿、調(diào)解螺柱及鎖母組成，調(diào)節(jié)滑座為一帶有一槽道的園盤(pán)，它同軸安裝固定在無(wú)級(jí)調(diào)速輸出軸上，調(diào)節(jié)滑塊置于調(diào)節(jié)滑座的槽道中，通過(guò)調(diào)解絲杠調(diào)整滑塊在槽道中的位置，調(diào)節(jié)滑塊上安裝有連動(dòng)桿，配重管套內(nèi)安裝有配重彈簧，連動(dòng)桿另一端穿入配重彈簧內(nèi)，其頂端帶有一平臺(tái)置于配重彈簧上，配重管套上端通過(guò)螺紋聯(lián)接有調(diào)解螺柱，利用鎖母將其固定在配重管套上。
3.一種疲勞試驗(yàn)機(jī)它是采用按權(quán)利要求1所述無(wú)級(jí)調(diào)速交變加載裝置并由試驗(yàn)機(jī)主體動(dòng)力裝置，調(diào)心配重裝置和控制系統(tǒng)四個(gè)主要部分組成，其特征在于動(dòng)力裝置無(wú)級(jí)調(diào)速器的輸出端又加裝一個(gè)擺線針輪變速器;調(diào)心配重裝置是采用彈簧調(diào)心加載裝置。
全文摘要
一種無(wú)級(jí)調(diào)速交變加載裝置是采用彈簧調(diào)心加載系統(tǒng)，并在無(wú)級(jí)變速器的輸出端又加裝一個(gè)擺線針輪變速器，利用這種加載裝置可制作一種低頻疲勞試驗(yàn)機(jī)。該疲勞機(jī)其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、測(cè)試精度高，自控性能好。同時(shí)，該設(shè)備能耗小、工作噪音低、無(wú)油污、造價(jià)低廉，可作為測(cè)試各種材料拉伸疲勞強(qiáng)度性能的通用測(cè)試設(shè)備。
文檔編號(hào)G01N3/02GK1073011SQ9111096
公開(kāi)日1993年6月9日 申請(qǐng)日期1991年12月4日 優(yōu)先權(quán)日1991年12月4日
發(fā)明者柯偉, 常殿林, 鄭宇禮, 朱自勇 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院金屬腐蝕與防護(hù)研究所