[發明專利]一種沖擊摩擦疲勞試驗機

有效

• 申請號: 201410150405.3
• 申請日: 2014-04-15
• 公開（公告）號: CN103900918A
• 公開（公告）日: 2014-07-02
• 發明（設計）人: 張福成;馮曉勇;楊志南;康杰
• 申請（專利權）人: 燕山大學
• 主分類號: G01N3/36
• 分類號: G01N3/36;G01N3/56
• 代理公司: 石家莊一誠知識產權事務所 13116
• 代理人: 崔鳳英

技術領域

本發明涉及金屬材料疲勞性能測試和評價的試驗設備,尤其涉及一種沖擊摩擦疲勞試驗機。

背景技術

研制疲勞試驗機的核心目的在于，使試樣或工件承受實際工作環境的反復受力情況，以測定材料疲勞行為和疲勞壽命等指標，并分析材料的疲勞失效機理。為了滿足材料不同疲勞試驗的需要，疲勞試驗機類型和功能不斷更新。現有的疲勞試驗機主要有電液壓伺服式、氣動和機械式幾種類型，它們通常適于進行單一應力或者應變狀態下的常規疲勞試驗，比如：通過控制循環應變從而完成低周疲勞試驗；通過控制循環應力從而完成高周疲勞試驗；通過控制滾動接觸表面受到的循環應力從而完成滾動接觸疲勞試驗等。然而這些疲勞試驗機很難應用于同時承受多種應力和應變條件下的疲勞試驗。

比如，中國實用新型專利CN202210060U提供了一種臥式沖擊疲勞試驗機，它能夠可靠地實現對試樣的多次重復沖擊加載；還有中國發明專利CN102393286A提供了一種大噸位沖擊疲勞試驗機，該試驗機適合于對試件或零部件重復施加大噸位高速沖擊載荷。兩種沖擊疲勞試驗機都采用機械式沖擊加載機構，都能可靠地實現多次重復沖擊加載。然而很多工件的工作狀況很復雜，造成材料疲勞失效并不是單一的沖擊載荷作用的結果，例如鐵路轍叉、鐵路鋼軌、高載荷軸承和齒輪等，在受到沖擊力作用的同時還伴隨著很大的摩擦力，這個綜合的受力過程在材料服役過程中是反復進行的，材料在這種復雜的受力情況下發生疲勞失效，但是現有的疲勞試驗設備中還沒有能夠對材料同時施加沖擊力和摩擦力這兩種動態載荷，從而實現疲勞試驗的試驗機。

發明內容

針對現有疲勞試驗機所承受的循環載荷單一，不能實現復雜受力情況加載的技術問題，本發明的目的在于提供一種操作簡便、效率高，能夠進行多次重復沖擊摩擦疲勞試驗的試驗設備。

為解決上述技術問題實現發明目的，本發明采用的技術方案是：

一種沖擊摩擦疲勞試驗機，它是由往復沖擊加載系統、旋轉摩擦系統、驅動系統、導向塊和機架組成；

所述的機架為立式箱架結構，在機架中間設置有上箱板和下箱板，上箱板和下箱板中心均開有通孔，上箱板位于下箱板的上方，在上箱板和下箱板之間安裝有圓筒狀的箱板連接塊；驅動系統安裝在下箱板的下底面上；旋轉摩擦系統位于驅動系統的正上方，置于上箱板和下箱板上的通孔中安裝在機架上，并與驅動系統相連；往復沖擊加載系統通過導向塊安裝在機架上，位于旋轉摩擦系統的上方；

所述的導向塊為矩形結構，其中心設置有通孔，導向塊的兩個長邊設置有凹槽，其沿短邊橫截面呈“工”字型，導向塊通過凹槽嵌在兩塊頂板之間，導向塊在兩塊頂板之間可以滑動，導向塊通過機架上的兩個調整螺栓定位；

所述的往復沖擊加載系統包括外置的空氣壓縮機和風鎬，風鎬穿過導向塊的通孔與試樣臺充分接觸，風鎬與導向塊的通孔之間形成緊密配合關系，外置的空氣壓縮機通過壓縮空氣管與風鎬的進氣口相連通；

所述的旋轉摩擦系統包括傳動機構和夾具固定座；所述的傳動機構是由傳動軸、套杯、推力調心滾子軸承和深溝球軸承組成，傳動軸的上端通過深溝球軸承安裝在套杯的上軸承座上，傳動軸的下端通過推力調心滾子軸承安裝在套杯的下軸承座上，套杯穿過上箱板和下箱板的通孔安裝固定在機架上，套杯的上端通過密封圈密封；所述的夾具固定座由托盤和試樣臺組成，托盤安裝固在傳動軸的頂端，試樣臺安裝固定在托盤上。

由于采用上述技術方案，本發明與現有技術相比具有這樣的有益效果：

（1）本發明采用機械式往復沖擊加載機構，將直線運動轉換為旋轉運動，結構簡單、運動可靠：

（2）本發明可通過改變不同的試驗參數，從而調節不同的沖擊載荷以及摩擦載荷，實現沖擊力和摩擦力這兩種動態載荷同時作用在金屬材料上進行疲勞試驗，從而對金屬材料疲勞失效性能進行測試和評價。

附圖說明

圖1為本發明的立體示意簡圖；

圖2為本發明的整套設備結構示意圖和剖視圖；

圖3為本發明的沖擊加載系統的俯視圖和剖視圖；

圖4為本發明的托盤的俯視圖和剖視圖；

圖5為本發明的試樣臺的俯視圖和剖視圖；

圖6為本發明的傳動機構結構示意圖；

圖7為實施例1處理的轍叉用高錳鋼試樣的沖擊摩擦疲勞表面；

圖8為實施例2處理的轍叉用高錳鋼試樣的沖擊摩擦疲勞表面。