[发明专利]一种低频疲劳试验机

说明书

本发明涉及一种机械测试设备，具体地说是提供一种测试金属材料疲劳强度，特别是能在腐蚀介质中应用的测试设备疲劳试验机。

疲劳试验机是测试金属(或非金属)疲劳强度的一种测试设备，主要有电磁式、液压伺服式和机械式几种类型。其中电磁式疲劳机由于频率高、不适合做腐蚀疲劳试验。液压伺服式疲劳机是一种较先进的测试装置，可以模拟各种试验条件，试验精度高。但在低频下工作时，功率消耗大、成本高、需与其它低频疲劳试验机配合起使用，才更加合理。本设计者们曾提供过一种机械式的测试设备是采用弹簧配重调心式结构和组合式调速系统，其机械传动结构简单，工作额定功率小、造价低(其成本仅为液压伺服式的1/5～1/10)。此外由于避开了高压油路，因此噪音较小，无油污，且可以通过微机实现自动控制。这种机械式低频疲劳试验机由四个主要部分组成1)试验机主体；2)动力装置；3)调心配重装置；4)控制系统。图1为该疲劳机整机结构，图2为其调心配重装置部分结构图，上述疲劳机的主体1)是测试试样部分，由机身11、杠车5、拉杆6及夹头(包括试样)7组成。上下夹头7之间固定有试样，并可安装充有腐蚀介质的容器，使试验机能测试腐蚀介质存在状态下的疲劳强度。动力装置2)提供试验动力，它由电机1、无级变速器和摆线变速器2、应力自动平衡电机10及自动平衡蜗轮、蜗杆传动装置组成。控制系统4)是整机电控系统，由传感器6、控制仪8、电源开关等组成。调心配重装置3是测试机的重要的组成部分，它由调节滑块14、调节滑座13、配重弹簧15、调解手轮17、连动杆16、调解螺柱19及锁母18组成。调解滑座13和滑块14的轴心距，使滑座13随动力装置的无级输出轴转动时，滑块14沿竖直方向往复运动。滑块14带动连动杆16，将其作用力通过配力弹簧15和配重管套17传递到调解螺柱19，锁母18是将调解螺柱19固定在配重管套17上，调解螺柱19用螺母与拉杆4连结并固定。上述疲劳机的工作过程是无级调速和摆线针轮减速器2将电机1的转速调到疲劳试验时所需的转速，并由无级输出轴输出其动力，调心配重装置将电机输出的转动力矩，转变为竖直往复运动，连动杆16施加给配重弹簧15一脉冲式的正弦变力，即只有当滑块14带动连动杆16压缩弹簧15的半周，配重管套16才将其力传给拉杆4，并通过杠杆5在其另一臂，将对试样产生一向上的拉力，完成测试过程。转感器6，控制仪8是测量并显示试样受力情况的装置，控制仪8并能控制自动平衡电机10，通过自动平衡蜗轮、蜗杆传动装置9，调解实际载荷偏差，使试样恒定的受到外力作用。当试样裂断时，控制仪8能自控试验机停机，显示和记录试测结果。上述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，而不能测量压缩条件的或测量与实际应用更接近的拉伸，压缩复合状态。此外，这类设备体积较大，结构也比较复杂，电机载荷变化快，不但影响电机寿命，也降低功率利用率。

本发明的目的是克服上述机械式疲劳试验机的不足，提供一种结构更为简便，能耗低，并能对试样进行拉伸、压缩及控制多种性能进行实测的测试设备。

为实现本发明的目的，对目前应用的疲劳机进行了较大的改进，而提出一种新的设计方案。本发明的疲劳机仍然由试验机主体、动力装置、调心配重装置及控制系统四个主要部分组成，其特征在于作为试验机主体部分的机身11改为框架式结构，调心配重装置输出动力的调解螺柱与夹头连结在一起，直接将作用力施加到夹头(及试样)上，应力自动平衡电机及传动装置设计在机身框架上，通过调解上夹头来实现调整载荷偏差。这种设计能减小主体体积和结构。同时，在调心配重装置的配重管套中增加一配重弹簧，使连动杆在竖有上、下往复运动时均能与配重弹簧作用，将正弦交变力通配重弹簧及配重管套施加到试样上。附图3为本发明低频疲劳试验机的结构图。图中：1、电机；2、无级变速器及摆线针轮减速器；7、夹头(包括试样)；8、控制仪；9、自动平衡传动装置，10、应力自动平衡电机，11、机身，12、机座；13、调节滑座；14、调节滑块；16、连动杆，17、调重管套；19、调解螺柱；20、上配重弹簧；21、下配重弹簧；23、拉压传感器，24、加强板。