[發明專利]一種用于懸臂件壽命測量的疲勞試驗機

無效

• 申請號: 201210563885.7
• 申請日: 2012-12-21
• 公開（公告）號: CN103018032A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發明（設計）人: 馬源;瞿體明;崔靜;于曉宇;曾攀;雷麗萍
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G01M13/00
• 分類號: G01M13/00
• 代理公司: 北京鴻元知識產權代理有限公司 11327
• 代理人: 邸更巖

技術領域

本發明涉及一種機械構件的疲勞壽命測試設備，特別涉及一種懸臂類機械構件的疲勞壽命測試設備。

背景技術

在機械、冶金、化學、建筑等領域，懸臂結構往往是系統中的薄弱環節卻又是不可或缺的關鍵部位。在各種各樣標準或非標準的循環載荷作用下，懸臂結構很容易疲勞斷裂失效，一旦失效將很可能導致整個系統的坍塌，從而嚴重影響工作進程，大大降低生產效率。因此對懸臂結構的疲勞壽命進行評判對于結構的設計和選型乃至整個行業的經濟效益來說顯得非常重要。

目前對于懸臂結構的疲勞壽命分析往往需要采用有限元模擬，并結合材料的S-N疲勞壽命曲線，無法直接并精確地表征懸臂件的實際疲勞壽命參數。

發明內容

本發明的目的是提供一種用于懸臂件壽命測量的疲勞試驗機，專門針對懸臂梁結構進行疲勞試驗，可以得到更為可靠、精確、有說服力的懸臂梁結構疲勞壽命參數，為懸臂件的實際壽命預測提供可靠的實驗依據，并為結構件的設計和選型提供參考。

本發明的技術方案如下：

一種用于懸臂件壽命測量的疲勞試驗機，其特征在于：該測量儀器包括機座、電機、偏心機構、加載機構和試樣夾持裝置；所述的電機固定在機座上，偏心機構包括偏心盤、偏心塊和絲杠；所述的加載機構包括前連桿、推桿、直線軸承、拉壓力傳感器、后連桿轉接塊和后連桿；所述的偏心盤前端面開有通槽，所述的絲杠安裝在通槽內，絲杠與偏心塊形成螺紋配合，絲杠通過上端蓋和下端蓋安裝在偏心盤上；所述的前連桿一端與偏心塊鉸接，另一端鉸接推桿的一端；所述的推桿由直線軸承限定在水平方向運動，推桿的另一端連接拉壓力傳感器；所述的后連桿轉接塊一端連接拉壓力傳感器，另一端鉸接后連桿一端；后連桿另一端連接試樣夾持裝置；所述的試樣夾持裝置鎖緊被測懸臂試樣的前端，在推桿及后連桿的帶動下做往復擺動的疲勞運動。

本發明所述前連桿和后連桿均采用平行的兩根連桿組成。

本發明具有以下優點及突出性的技術效果：①本發明克服了市面上現有儀器僅能對標準件進行材料疲勞壽命測量，而無法對實際的懸臂件進行結構疲勞壽命測量的缺陷，可以實現目前商業產品所無法實現的實驗條件，更精準地預測懸臂件服役的實際壽命，為懸臂件的結構設計和選型提供更可靠的依據。②本試驗機采用剛性連接加載的方式，可以對懸臂結構進行對稱幅值的推拉疲勞實驗，保證實驗速度足夠快，并確保實驗效果的說服力。③本試驗機在加載機構中串聯拉壓傳感器，可以檢測并記錄疲勞試驗過程中的載荷變化情況，準確判定懸臂結構的失效疲勞周期數。④本發明采用后連桿增加了加載環節中的自由度冗余數，保證加載過程中不出現試驗機卡死的情況。

附圖說明

圖1為本發明的結構原理示意圖。

圖2為本發明偏心機構的結構示意圖。

圖3為圖2的A-A剖視圖。

圖中：1-機座；2-電機；3-高度調節板；4-偏心盤；5-偏心塊；6-前連桿；7-銷軸；8-推桿；9-直線軸承；10-直線軸承座；11-拉壓力傳感器；12-后連桿轉接塊；13-銷軸；14-后連桿；15-銷軸；16-前抓環；17-后抓環；18-被測懸臂樣品；19-樣品基座；20-軸承座；21-下端蓋；22-絲杠；23-鎖緊螺母；24-上端蓋；25-通槽。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明的具體結構、工作原理進一步詳細說明。

參照圖1，圖2及圖3，該測量儀器由機座1、電機2、偏心機構、加載機構和試樣夾持裝置四部分構成。其中，電機2固定在機座1上，偏心機構包括偏心盤4、偏心塊5和絲杠22；加載機構包括前連桿6、推桿8、直線軸承9、拉壓力傳感器11、后連桿轉接塊12和后連桿14；在偏心盤4前端開有通槽，所述的絲杠22安裝在通槽內，絲杠22與偏心塊5形成螺紋配合，絲杠通過上端蓋24和下端蓋21安裝在偏心盤4上。前連桿6一端與偏心塊5鉸接，另一端鉸接推桿8的一端。推桿8由直線軸承9限定在水平方向運動，推桿的另一端連接拉壓力傳感器11。后連桿轉接塊12一端連接拉壓力傳感器11，另一端鉸接后連桿14一端。后連桿14的另一端連接試樣夾持裝置；所述的試樣夾持裝置鎖緊被測懸臂試樣18的前端，在推桿8及后連桿14的帶動下做往復擺動的疲勞運動。被測懸臂試樣18的后端固定于樣品基座19上，樣品基座19通過導軌固定于機座1上。機座上的導軌方向與被測懸臂樣品前端伸出部分平行，保證被測懸臂樣品可以在垂直于加載方向上任意定位。

參照圖2，絲杠末端設有鎖緊螺母23，絲杠上通過螺紋連接偏心塊5，絲杠22與偏心塊5形成螺紋配合。

本發明的工作原理如下：