[發(fā)明專利]一種供N個金屬試樣同時做疲勞試驗(yàn)的機(jī)械聯(lián)動測試機(jī)

有效

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• 申請日: 2014-04-30
• 公開（公告）號: CN103994934A
• 公開（公告）日: 2014-08-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 梁健;張亞軍;張欣耀
• 申請（專利權(quán)）人: 中國船舶重工集團(tuán)公司第七二五研究所
• 主分類號: G01N3/34
• 分類號: G01N3/34
• 代理公司: 洛陽市凱旋專利事務(wù)所 41112
• 代理人: 符繼超

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于疲勞試驗(yàn)機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及到一種供N個金屬試樣同時做疲勞試驗(yàn)的機(jī)械聯(lián)動測試機(jī)，所述N為正整偶數(shù)。

背景技術(shù)

疲勞試驗(yàn)機(jī)主要用于模擬金屬材料在實(shí)際使用過程中的受力狀態(tài)，并針對金屬材料所制成的試樣結(jié)構(gòu)進(jìn)行疲勞檢測試驗(yàn)，其目的就是檢測其疲勞強(qiáng)度，從而用于評估該金屬材料的實(shí)際使用壽命。

目前，國內(nèi)外生產(chǎn)的疲勞試驗(yàn)機(jī)種類較多，尤以電液伺服疲勞試驗(yàn)機(jī)和高頻疲勞試驗(yàn)機(jī)為主，前者主要是利用伺服閥，將數(shù)字模擬和模擬數(shù)字等電信號轉(zhuǎn)變成液壓信號，從而控制試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行疲勞試驗(yàn)。后者主要是利用諧振電路和感應(yīng)線圈所產(chǎn)生的電磁振蕩原理控制試驗(yàn)機(jī)，并進(jìn)行高頻疲勞試驗(yàn)。

上述試驗(yàn)機(jī)又根據(jù)加載方式的不同，分為軸向、旋轉(zhuǎn)彎曲、懸臂彎曲、扭轉(zhuǎn)等多種形式的試驗(yàn)機(jī)。還有一些單位結(jié)合自身行業(yè)特點(diǎn)與試驗(yàn)機(jī)廠家聯(lián)合，制作出了適合于對自身產(chǎn)品進(jìn)行疲勞壽命檢測的專用疲勞試驗(yàn)機(jī)。

上所述試驗(yàn)機(jī)存在如下問題：

1、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對于電液伺服疲勞試驗(yàn)機(jī)而言，整個試驗(yàn)機(jī)分三部分組成，主機(jī)系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)。高頻疲勞試驗(yàn)機(jī)主要分為兩個部分，主機(jī)系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)；

2、能源消耗大，對于疲勞試驗(yàn)而言，從試驗(yàn)樣品上機(jī)直到其破壞失效，所用時間周期較長。對于電液伺服疲勞試驗(yàn)機(jī)而言，即便是小噸位的，其功率也得幾十千瓦；

3、一機(jī)一樣，上述疲勞試驗(yàn)機(jī)在試驗(yàn)時，每次只能裝卡一個試研樣品；

4、對于高頻試驗(yàn)機(jī)而言雖然能源消耗不大，但試驗(yàn)時產(chǎn)生的高頻噪音對試驗(yàn)人員造成的傷害較大；

5、價(jià)格昂貴，即便是國產(chǎn)的疲勞試驗(yàn)機(jī)，也得幾十萬元。

怎樣才能制作出一臺即便宜又節(jié)能又省時的疲勞試驗(yàn)機(jī)？從降低造價(jià)的角度出發(fā)，機(jī)械疲勞試驗(yàn)機(jī)無疑是最好的選擇。

制作機(jī)械疲勞試驗(yàn)機(jī)存在以下難點(diǎn)：

一、動力傳動系統(tǒng)如何實(shí)現(xiàn)？

二、N個金屬試樣如何夾持固定？

三、試驗(yàn)應(yīng)力如何施加？

四、試驗(yàn)頻率如何實(shí)現(xiàn)？

五、施加在金屬試樣上的應(yīng)力如何檢測等。

船舶常年航行于海上，使得船體結(jié)構(gòu)鋼也常年處在海浪的顛簸和沖擊之下，這種顛簸和沖擊，久而久之就會造成船體鋼板的疲勞損傷。而模擬船用鋼板在海況條件下的疲勞檢測試驗(yàn)，從而評估其使用壽命，這就要求被測材料試樣的尺寸要足夠大，同時考慮到海浪對船體的顛簸和沖擊為每分鐘12周次，換算成頻率就是0.2Hz/秒，這樣也就使得其疲勞試驗(yàn)極為耗時。對于一般小噸位的疲勞試驗(yàn)機(jī)，無法進(jìn)行大尺寸試樣的疲勞試驗(yàn)，用大噸位的疲勞試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行試驗(yàn)，在頻率為0.2Hz/秒的情況下，水電的消耗將是極大的。而且對于一次只能裝一個材料試樣的電業(yè)伺服疲勞試驗(yàn)機(jī)而言其試驗(yàn)周期也是相當(dāng)長的。

發(fā)明內(nèi)容

為了便于對船用鋼板的N個同類金屬試樣同時進(jìn)行疲勞試驗(yàn)，本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種供N個金屬試樣同時做疲勞試驗(yàn)的機(jī)械聯(lián)動測試機(jī)，該機(jī)械聯(lián)動測試機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，同時能裝卡N個同類材料試樣，沒有復(fù)雜的液壓循環(huán)系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)，只由一臺電動機(jī)提供動力，既節(jié)省了能耗，又提高工了作效率，可以實(shí)現(xiàn)船用鋼板及焊縫在低頻率狀態(tài)下的疲勞壽命檢測，從而驗(yàn)證和模擬船用鋼板在受到彎曲應(yīng)力或彎曲應(yīng)變狀態(tài)下的疲勞壽命，也為我國船舶工業(yè)以及國防科技建設(shè)提供了準(zhǔn)確可靠的試驗(yàn)依據(jù)。

?為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種供N個金屬試樣同時做疲勞試驗(yàn)的機(jī)械聯(lián)動測試機(jī)，所述N為正整偶數(shù)，該機(jī)械聯(lián)動測試機(jī)包括電機(jī)、第一聯(lián)軸器、蝸輪蝸桿減速器、第二聯(lián)軸器、小齒輪、大齒輪、偏心裝置、試樣夾、擺軸、載荷傳感器、從動軸以及主動軸，其中偏心裝置含傳動軸、法蘭盤、偏心輪、擺臂以及軸承。蝸輪蝸桿減速器通過小齒輪與大齒輪實(shí)行兩級傳動；

根據(jù)海浪對船體的顛簸和沖擊次數(shù)為每分鐘12周次，設(shè)定疲勞試驗(yàn)機(jī)的試驗(yàn)頻率為0.2Hz/秒，所述試驗(yàn)頻率反映在偏心裝置的設(shè)定轉(zhuǎn)速r=12轉(zhuǎn)/min，金屬試樣所能承受的最大作用力設(shè)定為F，偏心裝置的最大調(diào)整間距設(shè)定為L，設(shè)定N個試樣夾具，總傳動效率設(shè)定為η，則電機(jī)功率P=N×????????????????????????????????????????????????×n/9550η，其中：蝸輪蝸桿減速器設(shè)定的速比為，小齒輪的齒數(shù)設(shè)定為，大齒輪的齒數(shù)設(shè)定為，小齒輪的模數(shù)與大齒輪的模數(shù)匹配，傳動比=/，電機(jī)轉(zhuǎn)速n=r××，扭矩T=F×L；

本發(fā)明的特征如下：