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疲勞試驗(yàn)力的加載裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種疲勞試驗(yàn)力的加載裝置，通過(guò)伺服液壓缸對(duì)十字加力盤(pán)施加復(fù)合力，從而實(shí)現(xiàn)試件力的加載；施力裝置主要包括加載機(jī)構(gòu)：十字加力盤(pán)、第一伺服液壓缸、第二伺服液壓缸，第一伺服液壓缸固定于固定板上，其活塞桿連接力傳感器，并固定于十字加力盤(pán)的上端面，第二伺服液壓缸固定于固定框的內(nèi)側(cè)邊上，其活塞桿連接力傳感器，并固定于十字加力盤(pán)的一側(cè)。本實(shí)用新型通過(guò)伺服液壓缸將力施加于十字加力盤(pán)從而實(shí)現(xiàn)對(duì)試件力的加載，由于伺服液壓缸出力大、體積小、控制精度高，且可靠性較高，從而克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足。
【專利說(shuō)明】疲勞試驗(yàn)力的加載裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本實(shí)用新型涉及疲勞試驗(yàn)技術(shù)范圍，尤其涉及一種疲勞試驗(yàn)力的加載裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]疲勞是指材料或結(jié)構(gòu)在交變載荷循環(huán)作用下的損傷累積直至破壞的現(xiàn)象。疲勞行為根據(jù)發(fā)生疲勞破壞所需的載荷循環(huán)周次，分為低周疲勞(循環(huán)周次少于105)、高周疲勞(循環(huán)周次在105到107之間)以及超高周疲勞(循環(huán)周次在107以上)。
[0003]例如飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)風(fēng)扇軸是飛機(jī)的關(guān)鍵零件之一，其在高速、高溫、受力復(fù)雜的條件下運(yùn)轉(zhuǎn)，其質(zhì)量和性能直接影響到發(fā)動(dòng)機(jī)性能、壽命和可靠性。為了保證發(fā)動(dòng)機(jī)主軸的質(zhì)量和性能，其在工作時(shí)必須具備足夠的疲勞強(qiáng)度。通常，對(duì)疲勞試驗(yàn)測(cè)試主要力包括軸向力、扭矩、彎矩等。
[0004]常見(jiàn)的疲勞試驗(yàn)力的加載通過(guò)步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)或普通電機(jī)配備加減速箱及輔助機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)。但是，當(dāng)扭矩加載值較大時(shí)，步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)常常達(dá)不到出力要求；采用普通電機(jī)配備加減速箱的方式加載力，其機(jī)構(gòu)整體體積較大、控制精度較低，且能以實(shí)現(xiàn)高周循環(huán)。因而，以上加載力的裝置都存在一定的局限性。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型的目的在于提供一種體積小、控制精度高，且可靠性較高的疲勞試驗(yàn)力的加載裝置。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型技術(shù)方案如下:
[0007]一種疲勞試驗(yàn)力的加載裝置，包括底座、導(dǎo)柱、固定平臺(tái)、力加載機(jī)構(gòu)，四根所述導(dǎo)柱對(duì)稱地固設(shè)于所述底座上，該些導(dǎo)柱的頂端部固連一頂蓋板上，所述導(dǎo)柱上位于所述頂蓋板的下方還依次套設(shè)有一固定板和固定框，所述固定平臺(tái)固設(shè)于所述底座上，其上設(shè)置有用于固定試件的固定組件，且所述固定平臺(tái)位于該些導(dǎo)柱的中間；
[0008]所述力加載機(jī)構(gòu)包括位于所述固定組件上方的十字加力盤(pán)、第一伺服液壓缸、第二伺服液壓缸，所述第一伺服液壓缸經(jīng)連接件垂直固定于所述固定板上，其活塞桿連接力傳感器，并經(jīng)連接件固定于所述十字加力盤(pán)的上端面，所述第二伺服液壓缸經(jīng)連接件固定于所述固定框的內(nèi)側(cè)邊上，其活塞桿連接力傳感器，并經(jīng)連接件固定于所述十字加力盤(pán)的一側(cè)。
[0009]作為本實(shí)用新型的優(yōu)選方案之一，所述第一伺服液壓缸包括一固設(shè)于所述十字加力盤(pán)上端面中間區(qū)域的軸向施力伺服液壓缸、位于軸向施力伺服液壓缸兩側(cè)的一對(duì)彎矩施力伺服液壓缸，所述第二伺服液壓缸包括固定于所述十字加力盤(pán)一側(cè)的一對(duì)扭矩施力伺服液壓缸。
[0010]作為本實(shí)用新型的優(yōu)選方案之一，該加載裝置還包括一用于調(diào)節(jié)試件高度的提升機(jī)構(gòu)，所述提升機(jī)構(gòu)包括兩個(gè)對(duì)稱地固設(shè)于所述底座上的調(diào)節(jié)器，且所述調(diào)節(jié)器的活塞桿與所述固定框相固連。
[0011]作為本實(shí)用新型的優(yōu)選方案之一，所述固定組件包括固設(shè)于所述固定平臺(tái)上的軸承以及軸承座。
[0012]作為本實(shí)用新型的優(yōu)選方案之一，所述連接件包括一球形鉸鏈。
[0013]作為本實(shí)用新型的優(yōu)選方案之一，所述底座的兩端分別固設(shè)有一側(cè)板，所述側(cè)板的頂端面與所述頂蓋板相固連。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)至少在于:通過(guò)伺服液壓缸將力施加于十字加力盤(pán)從而實(shí)現(xiàn)對(duì)試件力的加載，由于伺服液壓缸出力大、體積小、控制精度高，且可靠性較高，從而克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0015]為了更清楚地說(shuō)明本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)特征和技術(shù)要點(diǎn)，下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0016]圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例所公開(kāi)的一種疲勞試驗(yàn)力的加載裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例所公開(kāi)的一種疲勞試驗(yàn)力的加載裝置的主視圖；
[0018]圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例所公開(kāi)的一種疲勞試驗(yàn)力的加載裝置的俯視圖；
[0019]圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例所公開(kāi)的固定組件的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖5為本實(shí)用新型實(shí)施例所公開(kāi)的連接件與伺服液壓缸連接的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖6為本實(shí)用新型實(shí)施例所公開(kāi)的疲勞試驗(yàn)系統(tǒng)框架圖；
[0022]圖7為本實(shí)用新型實(shí)施例所公開(kāi)的復(fù)合力的加載示意圖。
[0023]附圖標(biāo)記說(shuō)明:11_底座，12-導(dǎo)柱，13-固定平臺(tái)，14-頂蓋板，15-固定板，16-固定框，17-十字加力盤(pán)，181-軸向施力伺服液壓缸，182-彎矩施力伺服液壓缸，19-扭矩施力伺服液壓缸，20-連接件，21-調(diào)節(jié)器，22-固定組件，23-側(cè)板，24-試件。

【具體實(shí)施方式】
[0024]下面將結(jié)合本實(shí)施例中的附圖，對(duì)實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行具體、清楚、完整地描述。
[0025]參見(jiàn)圖1-5所示，一種疲勞試驗(yàn)力的加載裝置，包括底座11、導(dǎo)柱12、固定平臺(tái)13、力加載機(jī)構(gòu)，四根導(dǎo)柱12對(duì)稱地固設(shè)于底座11上，該些導(dǎo)柱12的頂端部固設(shè)于一頂蓋板14上，導(dǎo)柱12上位于頂蓋板14的下方還依次套設(shè)有一固定板15和固定框16，固定平臺(tái)13固設(shè)于底座11上，其上設(shè)置有用于定位及固定試件24的固定組件22，且固定平臺(tái)13位于該些導(dǎo)柱12的中間；
[0026]力加載機(jī)構(gòu)包括位于固定組件22上方的十字加力盤(pán)17、第一伺服液壓缸、第二伺服液壓缸，第一伺服液壓缸經(jīng)連接件20垂直固定于固定板15上，其活塞桿連接力傳感器，并經(jīng)連接件20固定于十字加力盤(pán)17的上端面，第二伺服液壓缸經(jīng)連接件20固定于固定框16的內(nèi)側(cè)邊上，其活塞桿連接力傳感器，并經(jīng)連接件20固定于十字加力盤(pán)17的一側(cè)。底座11的兩端分別固設(shè)有一側(cè)板23，側(cè)板23的頂端面與頂蓋板14相固連。
[0027]具體的，參見(jiàn)圖1所示，第一伺服液壓缸包括一固設(shè)于十字加力盤(pán)17上端面中間區(qū)域的軸向施力伺服液壓缸181、位于軸向施力伺服液壓缸181兩側(cè)的一對(duì)彎矩施力伺服液壓缸182。第二伺服液壓缸包括一對(duì)設(shè)于十字加力盤(pán)17側(cè)端的扭矩施力伺服液壓缸19。其中，軸向力通過(guò)軸向施力伺服液壓缸181加載實(shí)現(xiàn)，加載力為拉力；彎矩通過(guò)一對(duì)彎矩施力伺服液壓缸182加載的兩個(gè)相反方向的拉力和推力來(lái)實(shí)現(xiàn)，加載點(diǎn)也可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行調(diào)整。扭矩通過(guò)一對(duì)扭矩施力伺服液壓缸19加載的兩個(gè)相反方向的拉力和推力來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0028]該加載裝置還包括一用于調(diào)節(jié)試件24高度的提升機(jī)構(gòu)，優(yōu)選的，提升機(jī)構(gòu)包括兩個(gè)對(duì)稱地固設(shè)于固定框16底端的調(diào)節(jié)器21，當(dāng)調(diào)節(jié)器21的活塞桿伸長(zhǎng)時(shí)，固定框16向上運(yùn)動(dòng)，如此能夠?qū)⒃确胖玫妮^短的風(fēng)扇軸取下，換上較長(zhǎng)的風(fēng)扇軸。反之同樣適用，如此，通過(guò)提升機(jī)構(gòu)，本裝置能夠適應(yīng)于不同長(zhǎng)度的風(fēng)扇軸。
[0029]參見(jiàn)圖4所示，固定組件22包括固設(shè)于固定平臺(tái)13上的軸承以及軸承座。固定組件22能夠保證在十字加力盤(pán)17上施加力時(shí)，風(fēng)扇軸不會(huì)出現(xiàn)晃動(dòng)的現(xiàn)象。
[0030]參見(jiàn)圖5所示，所有伺服液壓缸的兩端都與連接件20相連接，連接件20為一球形鉸鏈，用以補(bǔ)償扭矩和彎矩試驗(yàn)偏轉(zhuǎn)角。
[0031]參見(jiàn)圖1所不，固定板15和固定框16中設(shè)有軸套,導(dǎo)柱12穿設(shè)于軸套中,便于導(dǎo)向。
[0032]本復(fù)合力的加載裝置，在使用時(shí)還需要與習(xí)知的機(jī)構(gòu)及系統(tǒng)相連接，具體如圖6所示疲勞試驗(yàn)系統(tǒng)框架圖，伺服液壓缸依次與液壓伺服閥和液壓泵站相連接，力傳感器依次與采集控制系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)相連接，且采集控制系統(tǒng)還與液壓伺服閥相連接。
[0033]本實(shí)用新型的工作原理如下:
[0034](I)將試件24固設(shè)于十字加力盤(pán)17的底端，通過(guò)伺服液壓缸對(duì)十字加力盤(pán)17施加復(fù)合力，以作用于試件24 (飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)風(fēng)扇軸)上，具體施加的復(fù)合力包括:
[0035]a.軸向施力伺服液壓缸181對(duì)十字加力盤(pán)17的上端面施加垂直向上的拉力F4 ；
[0036]b.彎矩施力伺服液壓缸182對(duì)十字加力盤(pán)17的上端面的縱向?qū)ΨQ地施加一對(duì)方向相反、大小相等的拉力Fl和推力F1’ ；
[0037]c.彎矩施力伺服液壓缸182對(duì)十字加力盤(pán)17的上端面的橫向?qū)ΨQ地施加一對(duì)方向相反、大小相等的拉力F2和推力F2’ ；
[0038]d.扭矩施力伺服液壓缸19對(duì)十字加力盤(pán)17的橫向或縱向的側(cè)邊對(duì)稱地施加一對(duì)方向相反、大小相等的拉力F3和推力F3’，以如圖7所示的復(fù)合力的加載示意圖為例，扭矩施力伺服液壓缸19對(duì)十字加力盤(pán)17的縱向的側(cè)邊對(duì)稱地施加一對(duì)方向相反、大小相等的拉力F3和推力F3’ ；
[0039](2)步驟(I)中施加在十字加力盤(pán)17上的各力分別作用于試件24，則試件24所承受的軸向力為F4，試件24所承受的拉力Fl和推力F1’以一推一拉的形式形成彎矩M1，M1=F1*L1,或M1=F1’*L1,試件24所承受的拉力F2和推力F2’以一推一拉的形式形成彎矩M2，M2=F2*L2，或M2=F2’*L2，試件24所承受的拉力F3和推力F3’以一推一拉的形式形成扭矩M3，M3=F3*L3，其中，L1、L2、L3為對(duì)應(yīng)力的力臂，如圖7所示的復(fù)合力的加載示意圖，L3=L1，則 M3=F3*L1 ；
[0040](3)彎矩Ml和彎矩M2的方向成90度交叉，彎矩Ml為正弦變化彎矩，M2為余弦變化彎矩，當(dāng)彎矩Ml和彎矩M2同時(shí)施加，且頻率相同時(shí)，根據(jù)李薩如圖形定理，運(yùn)動(dòng)方向相互垂直的兩個(gè)簡(jiǎn)諧信號(hào)可合成穩(wěn)定的運(yùn)動(dòng)軌跡，且其運(yùn)動(dòng)軌跡為橢圓，則彎矩Ml和彎矩M2根據(jù)李薩如圖形定理可合成循環(huán)彎矩MO，MO的運(yùn)動(dòng)軌跡為橢圓。
[0041]當(dāng)Ml和M2的幅值相等時(shí)，MO的運(yùn)動(dòng)軌跡為圓形，MO的幅值即等于Ml和M2的幅值。
[0042]步驟(I)中施加在十字加力盤(pán)17上的各力通過(guò)力傳感器感應(yīng)，力傳感器將力信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，并將電信號(hào)傳遞給與之相連接的采集控制系統(tǒng)，采集控制系統(tǒng)將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，并傳遞給與之相連的計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理及計(jì)算，以直接得出F1、Ml、M2、M3、MO的值。
[0043]本實(shí)用新型通過(guò)伺服液壓缸對(duì)十字加力盤(pán)施加力從而實(shí)現(xiàn)對(duì)試件力的加載，由于伺服液壓缸出力大、體積小、控制精度高，且可靠性較高，從而克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足。此夕卜，本實(shí)用新型還適用于其它類似軸類零件，因而本實(shí)用新型的適用范圍具有一定的廣泛性。
[0044]上述【具體實(shí)施方式】，僅為說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)構(gòu)思和結(jié)構(gòu)特征，目的在于讓熟悉此項(xiàng)技術(shù)的相關(guān)人士能夠據(jù)以實(shí)施，但以上所述內(nèi)容并不限制本實(shí)用新型的保護(hù)范圍，凡是依據(jù)本實(shí)用新型的精神實(shí)質(zhì)所作的任何等效變化或修飾，均應(yīng)落入本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種疲勞試驗(yàn)力的加載裝置，其特征在于，包括底座、導(dǎo)柱、固定平臺(tái)、力加載機(jī)構(gòu)，四根所述導(dǎo)柱對(duì)稱地固設(shè)于所述底座上，該些導(dǎo)柱的頂端部固連一頂蓋板上，所述導(dǎo)柱上位于所述頂蓋板的下方還依次套設(shè)有一固定板和固定框，所述固定平臺(tái)固設(shè)于所述底座上，其上設(shè)置有用于固定試件的固定組件，且所述固定平臺(tái)位于該些導(dǎo)柱的中間； 所述力加載機(jī)構(gòu)包括位于所述固定組件上方的十字加力盤(pán)、第一伺服液壓缸、第二伺服液壓缸，所述第一伺服液壓缸經(jīng)連接件垂直固定于所述固定板上，其活塞桿連接力傳感器，并經(jīng)連接件固定于所述十字加力盤(pán)的上端面，所述第二伺服液壓缸經(jīng)連接件固定于所述固定框的內(nèi)側(cè)邊上，其活塞桿連接力傳感器，并經(jīng)連接件固定于所述十字加力盤(pán)的一側(cè)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的疲勞試驗(yàn)力的加載裝置，其特征在于，所述第一伺服液壓缸包括一固設(shè)于所述十字加力盤(pán)上端面中間區(qū)域的軸向施力伺服液壓缸、位于軸向施力伺服液壓缸兩側(cè)的一對(duì)彎矩施力伺服液壓缸，所述第二伺服液壓缸包括固定于所述十字加力盤(pán)一側(cè)的一對(duì)扭矩施力伺服液壓缸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的疲勞試驗(yàn)力的加載裝置，其特征在于，該加載裝置還包括一用于調(diào)節(jié)試件高度的提升機(jī)構(gòu)，所述提升機(jī)構(gòu)包括兩個(gè)對(duì)稱地固設(shè)于所述底座上的調(diào)節(jié)器，且所述調(diào)節(jié)器的活塞桿與所述固定框相固連。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的疲勞試驗(yàn)力的加載裝置，其特征在于，所述固定組件包括固設(shè)于所述固定平臺(tái)上的軸承以及軸承座。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的疲勞試驗(yàn)力的加載裝置，其特征在于，所述連接件包括一球形鉸鏈。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的疲勞試驗(yàn)力的加載裝置，其特征在于，所述底座的兩端分別固設(shè)有一側(cè)板，所述側(cè)板的頂端面與所述頂蓋板相固連。
【文檔編號(hào)】G01N3/36GK204086051SQ201420602866
【公開(kāi)日】2015年1月7日 申請(qǐng)日期:2014年10月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月17日
【發(fā)明者】吳國(guó)雄, 仝寧可 申請(qǐng)人:蘇州東菱振動(dòng)試驗(yàn)儀器有限公司