[发明专利]弹性试件谐振扭摆试验台及试验方法

说明书

本发明提供了一种弹性试件谐振扭摆试验台及试验方法。通过调节配重块的重量和摆动半径改变扭摆机构的谐振频率。启动电机驱动扭摆机构，在每个扭摆周期，闭环控制系统实时控制电机跟随扭摆方向顺向加载，产生激振并不断增强，使弹性试件的往复扭摆扭矩和角度逐渐增大，直到最大扭摆扭矩达到试验要求的最大扭矩。保持住该往复扭摆状态，进入疲劳扭摆试验，控制系统监控每次最大扭摆扭矩时的扭摆角度，当该角度突然增大并突变时，可判定弹性试件已损伤或失效。本发明利用谐振的原理，只须较小功率的电机即可驱动，适合各种弹性试件的疲劳扭摆试验，具有结构简单、尺寸小、节能、无噪声、无污染、频率高的特点。

技术领域

本发明涉及一种弹性试件谐振扭摆试验台及试验方法，试验台利用谐振的原理，只须较小功率的电机即可驱动，具有结构简单、尺寸小、节能、无噪声、无污染、频率高的特点，特别适合各种弹性试件的疲劳扭摆试验。

背景技术

目前国内外使用的弹性试件扭摆试验台主要采用伺服液压摆动油缸或电机直接驱动，没有配置能产生谐振的惯性摆杆和配重块等机构。伺服液压摆动油缸由于液压回流阻力、速度的限制，存在扭摆频率低，耗能高，试验台尺寸大，噪声和污染大的问题。电机直接驱动的试验台由于没有谐振机构，需配置很大功率的电机，能耗很高，整个试验台尺寸也很大。

发明内容

本发明提供了一种弹性试件谐振扭摆试验台及试验方法。通过调节配重块的重量和摆动半径改变扭摆机构的谐振频率。启动电机驱动扭摆机构，在每个扭摆周期，闭环控制系统实时控制电机跟随扭摆方向顺向加载，产生激振并不断增强，使弹性试件的往复扭摆扭矩和角度逐渐增大，直到最大扭摆扭矩达到试验要求的最大扭矩。保持住该往复扭摆状态，进入疲劳扭摆试验，控制系统监控每次最大扭摆扭矩时的扭摆角度，当该角度突然增大并突变时，可判定弹性试件已损伤或失效。本发明利用谐振的原理，只须较小功率的电机即可驱动，适合各种弹性试件的疲劳扭摆试验，具有结构简单、尺寸小、节能、无噪声、无污染、频率高的特点。

本发明的弹性试件谐振扭摆试验台主要由平板、惯性轴安装座、电机座子、电机(变频或伺服电机)、编码器、联轴器、惯性摆动轴、轴承座、轴承、惯性摆杆、配重块、扭转端法兰、弹性试件、测试端法兰、扭矩传感器、传感器安装座组成；平板是一块厚钢板，上面有T型槽，惯性轴安装座通过T型螺栓固定在平板上，电机座子安装在惯性轴安装座的一侧，电机固定在电机座子上，编码器装在电机后端；联轴器分别套装在电机输出轴和惯性摆动轴的输入轴，并用平键固定，惯性摆动轴的两侧轴肩分别装入轴承内孔中，轴承外圈装入轴承座中，两个轴承座分别装入惯性轴安装座两侧的装配孔中；惯性摆杆套装在惯性摆动轴的中间轴上，并用平键固定，配重块装在惯性摆杆的两侧；惯性摆动轴的输出轴安装在扭转端法兰的一侧内孔中，并用平键固定，弹性试件一侧的法兰盘与扭转端法兰的另一侧的法兰盘连接固定，弹性试件的另一侧法兰盘与测试端法兰盘连接固定；扭矩传感器通过法兰盘连接在测试端法兰盘的另一侧，扭矩传感器的另一侧法兰固定在传感器安装座上，传感器安装座通过T型螺栓固定在平板上。

试验台扭摆机构主要由电机、联轴器、惯性摆动轴、惯性摆杆、配重块、扭转端法兰、弹性试件、测试端法兰、扭矩传感器组成，扭摆机构的谐振周期公式是：

T-谐振周期

M-转动惯量

K-弹性试件扭转刚度

扭转刚度是由弹性试件的材料和尺寸决定的常数，转动惯量主要由惯性摆杆和装在上面的配重块重量以及惯性摆动半径决定，通过调节配重块的重量和摆动半径，就可改变谐振周期，谐振周期的倒数是扭摆机构的谐振频率。

弹性试件的往复扭摆角度和速度通过编码器实时检测，弹性试件的往复扭摆扭矩通过扭矩传感器实时检测。

弹性试件谐振扭摆试验方法、步骤如下：