[发明专利]拉扭复合微动疲劳试验设备及试验方法

权利要求书

1.拉扭复合微动疲劳试验设备，其特征在于，包括安装环，至少三个等间距安装在所述安装环上、用于对试样轴的径向进行定位的径向定位装置，用于夹持试样轴端部、进行拉扭复合试验的加载装置和用于给所述加载装置提供动力的动力装置；相邻两个径向定位装置之间设置有用于对试样轴径向图像进行采集的图像采集装置，每个径向定位装置与所述试样轴接触处设置有三维传感器；

所述加载装置包括套筒，所述套筒的中部设置有环形凸台，其底部边缘开设有至少三个弧形槽，所述弧形槽的最深点与弧形槽圆心之间的连线与套筒侧壁之间的夹角小于90°；所述套筒内等间距设置有至少三块用于夹持试样轴端部、且呈弧形的夹持板，每个所述夹持板通过其上固定设置的螺柱安装于套筒上的螺纹孔内；

所述套筒的弧形槽内放置上滚珠后，将套筒的下端放置于收纳槽内，收纳槽的内径大于套筒与滚珠组成的结构的外径；所述收纳槽放置于固定板上，并通过连接固定板与环形凸台的螺栓将所述套筒固定在固定板上；所述固定板通过联轴器与蜗杆固定连接；所述动力装置包括电动机，所述电动机的输出轴上设置的涡轮与所述蜗杆啮合；

所述环形凸台上设置有一用于采集试样轴试验时的旋转角度的角度采集器，所述角度采集器包括固定于环形凸台上的支撑块和设置于支撑块上端、且紧贴于所述套筒外表面的弧形板；所述弧形板上开设有弧形槽，所述弧形槽上端的弧形板上设置有若干刻度线；所述弧形槽内放置有卡装于试样轴的安装孔内的测量轴，所述测量轴的自由端设置有指示旋转角度的指针；所述支撑块上设置有一用于采集指针旋转情况的图像采集器；所述图像采集装置、三维传感器、图像采集器和电动机均与控制模块连接；

所述径向定位装置包括螺杆及分别固定安装在所述安装环上的安装块和支撑板，所述支撑板上设置有两条导轨，所述导轨上安装有可沿其滑动的滑块；所述滑块的连接杆上设置有一微动块，三维传感器安装于所述微动块与试样轴之间；所述螺杆穿过安装块和安装环的端部固定于所述支撑板上，所述支撑板与螺杆之间设置有一与所述控制模块连接的压力传感器；

所述收纳槽的深度等于环形凸台到安装于弧形槽内滚珠最低点的距离。

2.根据权利要求1所述的拉扭复合微动疲劳试验设备，其特征在于，所述图像采集装置和图像采集器均选用高速摄像机。

3.一种权利要求1或2所述的拉扭复合微动疲劳试验设备的试验方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

a、在试样轴的两端分别各加工一个与所述测量轴直径相匹配的安装孔；

b、将试样轴穿过径向定位装置，并将其两端放置于套筒内的几个夹持板中间，调节螺柱使所有夹持板与试样轴紧密接触，同时将角度采集器的测量轴紧固于安装孔内；

c、调节径向定位装置的螺杆，使所有的微动块夹紧试样轴，直至压力传感器采集的压力值达到设定的夹紧力；

d、通过控制模块向电动机发出施加预设的拉扭复合载荷的信息，电动机带动加载装置拉伸所述试样轴，滚珠受力不均匀而带动试样轴做旋转运动；

e、试样轴旋转时与微动块发生相对运动的过程中，与试样轴接触的三维传感器实时测出法向力以及摩擦力，并送至控制模块；

f、控制模块控制电动机的同时启动图像采集装置、图像采集器时刻采集试样轴的旋转角度和试样轴的变形幅度；

g、控制模块将图像采集装置和图像采集器反馈的体现旋转幅度和试样轴的图片导入位移分析软件，得到试样轴的旋转角度和试样轴的变形幅度。