变频旋转弯曲疲劳试验机制造技术

本发明专利技术公开了一种材料测试技术领域的变频旋转弯曲疲劳试验机，包括机座、电机系统、控制系统、平衡系统和加载系统。所述电机系统包括电机、金属外套、主动轮、从动轮、皮带、轮轴、左夹头和轴承，电机通过主动轮和皮带与从动轮相连，从动轮固定在轮轴上，轮轴的右端设有左夹头，轮轴的左端通过两个轴承套在机座里，电机、主动轮、从动轮、皮带和轮轴外面套有金属外套。所述机座左端设有一个平台，电机设置在该平台上。本发明专利技术机座和电机系统设计更加合理，工作中的震动所造成的试验误差较小，结构简单，易操作，工作噪音低，功能多，且试验数据精确。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种材料测试
的试验机械设备，具体地说，是涉及一种 变频旋转弯曲疲劳试验机。
技术介绍
疲劳试验机是测试金属或非金属材料疲劳寿命和疲劳强度的一种测试设备， 主要有液压伺服式、电磁式和机械式几种类型。其中液压伺服式疲劳试验机是一 种较先进的测试装置，但价格高，另外，在低频下工作时，功率消耗大、成本高， 需与其它低频疲劳试验机配合使用。电磁式疲劳试验机频率高，主要应用在疲劳 性能较好的黑色金属疲劳性能的测试。机械式的测试设备大多采用弹簧配重调心 式结构和组合式调速系统，结构简单，工作额定功率小、造价低。机械式疲劳实验机大都为轴向拉压式及平面弯曲式或单频旋转弯曲式，我国 目前生产的疲劳实验机也为这几种类型，其中，轴向拉压式疲劳试验机包括试 验机主体；动力装置；调心配重装置；控制系统。试验机主体是测试试样部分， 动力装置提供试验动力，调心配重装置是用于将动力装置所提供的转动力矩，转 变为竖直往复运动，控制系统是整机电控系统。这种机械式疲劳试验机，虽然具 有很多优点，但仍存在只能测试拉伸疲劳强度，而不能测量压縮条件的或测量与 实际应用更接近的拉伸一压縮复合状态。此外，这类设备体积较大，结构比较复 杂，电机载荷变化快，不但影响电机寿命，也降低功率利用率。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述机械式疲劳试验机的不足，提供一种结构简单、 性能稳定的变频旋转弯曲疲劳试验机，可以测试轻金属材料如镁合金的疲劳寿命 和疲劳强度。本专利技术是通过如下技术方案实现的，本专利技术包括机座、电机系统、控制系 统、加载系统、平衡系统，其中，电机系统、控制系统和平衡系统固定在机座上， 而加载系统通过平衡系统悬吊在空中。电机系统是用于带动疲劳试样旋转，控制系统是用于各个零件的连接和整个设备的运转以及记录试验数据，加载系统用于 夹持试样并提供载荷，而平衡系统用于平衡掉加载系统中夹持试样且悬吊在空中 的一端的重量。所述电机系统包括电机、金属外套、主动轮、从动轮、皮带、轮轴、左夹头 和轴承，连接关系为电机通过主动轮和皮带与从动轮相连，从动轮固定在轮轴 上，轮轴的右端安装有左夹头用于夹持试样的一端，轮轴的左端通过两个轴承套 在机座里，而电机、主动轮、从动轮、皮带和轮轴外面套有金属外套。所述机座左端设有一个平台，电机设置在该平台上。所述从动轮固定在轮轴的最左端。所述控制系统包括传感器、限位开关、电机开关、控制箱、开关电源、计数 器、计时器、接触器、调频器、调频开关、正反开关、接线板，其中，开关电源、 计数器、计时器、接触器、调频器、接线板放置在控制箱中，电机开关连接一个 正反开关，正反开关紧靠控制箱安装在机座上且与控制箱中的计时器和调频器相 连，而调频器外连有调频开关，传感器放置在轮轴下方并通过电线和接线板与计 数器相连，限位开关通过电线和接线板与开关电源相连，然后开关电源再与接触 器相连，而接触器连接到电机开关上。所述正反开关是顺时针和逆时针可调的。所述计数器和计时器是八位的。所述调频器的频率为0 100Hz内连续可调。所述加载系统包括铁丝、支架、滑轮、滑轮插销、加载桶和保护圈，连接关 系为铁丝的一端连接夹持装置，另一端跨过滑轮与加载桶相连，滑轮通过滑轮 插销固定在支架上，支架套过电机并固定在机座左端的平台上，加载桶外围有保 护圈，保护圈固定在支架上并位于限位开关上面。所述平衡系统由试样夹持装置及与其相连的平衡装置组成。所述夹持装置包括三角支架、轴、轴承、螺丝、法兰、右夹头、方块体和螺 钉，连接关系为方块体两端各放置一个轴承，其中，夹持试样的一端用法兰和 螺钉固定轴承，另一端用螺丝固定轴承，轴固定在两个轴承里，轴的一端有右夹 头，方块体的上边固定一个三角支架。所述平衡装置包括支撑架、平衡杠、挂钩、链条、砝码和插销，连接关系为支撑架固定在机座上，平衡杠通过插销与支撑架相连，平衡杠为长方体的一端通 过挂钩和链条与夹持装置相连，平衡杠为外螺丝型的一端套一砝码。本专利技术工作时，首先调节平衡装置中的砝码，使之与夹持装置完全平衡，以 保证试样受到的力是加载桶及其内载荷的重量，之后用左夹头和右夹头把试样夹 持牢固，并先把总载荷的10%放到加载桶里，这样试样受到一个弯力矩，然后根据试验情况通过调频器选择电机频率和电机转动方向，开动电机，并逐级把载荷加到100%，这样试样受到一个循环力矩，应力比为一l，本试验机的载荷、力矩和应力之间的关系视试样形状的不同而不同。同时，放置在轮轴下面的传感 器记录试样的旋转次数并通过计数器显示出来，而与正反开关相连的计时器则记 录下电机的开机时间以便校正试验结果，如果试样断裂，加载桶在下降过程中会 触碰限位开关，设置在限位开关上面的保护圈会保证加载桶安全触碰限位开关且 不倾斜，进而与限位开关相连的接触器会自动关闭电机电源，试验结束，取出试 样；若试样在达到指定循环次数后还没断裂，则可以手动关闭电机开关，试验结 束，取出试样。与现有技术相比，本专利技术机座和电机系统设计更加合理，工作中的震动所造 成的试验误差较小，控制系统中另外包括了计时器、调频器、正反开关，其试验速度是可调的，工作频率0 100Hz可调，最大转速6000 r/Min。它可以对符合 国家标准的多种尺寸和形状的金属材料试样进行低周或高周疲劳试验，是对金属 材料旋转弯曲双频疲劳特性研究的理想设备。本试验机结构简单，易操作，工作 噪音低，功能多，且试验数据精确。 附图说明图1是本专利技术的立体结构示意图2是本专利技术的加载系统局部示意图3是本专利技术的控制系统局部示意图4是本专利技术的原理结构示意图5是本专利技术的工作连接示意图。图中l一电机，2 —主动轮，3 —皮带，4—从动轮，5 —机座，6—支架，7 一电机开关，8—控制箱，9一计数器，IO—三角支架，ll一支撑架，12—链条， 13 —轴，14一试样，15—螺丝，16 —左夹头，17 —右夹头，18 —挂钩，19 —铁丝，20—滑轮，21—加载桶，22 —保护圈，23 —限位开关，24 —传感器，25 —轴承， 26—法兰，27 —螺钉，28—接线板，29—接触器，30—开关电源，31—插销，32 -滑轮插销，33 —轮轴，34 —方块体，35 —砝码，36 —平衡杠，37 —平台，38 —计时器，39—正反开关，40—调速开关，41一金属外套，42 —调频器。 具体实施例方式下面结合附图对本专利技术的实施例作详细说明本实施例在以本专利技术技术方案 为前提下迸行实施，给出了详细的实施方式和过程，但本专利技术的保护范围不限于 下述的实施例。如图l所示，本实施例包括机座5、电机系统、控制系统、加载系统、平 衡系统，其中，电机系统、控制系统和平衡系统固定在机座5上，而加载系统通 过平衡系统悬吊在空中。电机系统是用于带动疲劳试样14旋转，控制系统是用 于各个零件的连接和整个设备的运转以及记录试验数据，加载系统用于夹持试样 14并提供载荷，而平衡系统用于平衡掉加载系统中夹持试样14且悬吊在空中的 一端的重量。如图l、 2、 4所示，所述电机系统包括电机l、金属外套41、主动轮2、从 动轮4、皮带3、轮轴33、左夹头16和轴承25,连接关系为电机1通过主动 轮2和皮带3与从动轮4相连，从动轮4固定在轮轴33上，轮轴33右端设有左 夹头16用于本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种变频旋转弯曲疲劳试验机，包括：机座、电机系统、控制系统、加载系统、平衡系统，电机系统、控制系统和平衡系统固定在机座上，而加载系统通过平衡系统悬吊在空中，其特征在于：　　　　所述电机系统包括电机、金属外套、主动轮、从动轮、皮带、轮轴、左夹头和轴承，电机通过主动轮和皮带与从动轮相连，从动轮固定在轮轴上，轮轴的右端设有左夹头，轮轴的左端通过两个轴承套在机座里，电机、主动轮、从动轮、皮带和轮轴外面套有金属外套；　　　　所述机座左端设有一个平台，电机设置在该平台上。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘文才，董杰，张平，翟春泉，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]