CN108627389A - 一种疲劳试验机 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种疲劳试验机，包括座体、第一夹持部、第二夹持部、转动驱动装置以及控制器。其中，所述第一夹持部和所述第二夹持部沿横向相对设置，所述第一夹持部可转动地安装于所述座体上，所述第二夹持部沿横向可滑动地安装于所述座体上，所述第一夹持部和所述第二夹持部用以对应夹持待测工件的两端；所述转动驱动装置设于所述座体，且可离合地与所述第一夹持部和所述第二夹持部驱动连接，用以分别驱动所述第一夹持部转动和所述第二夹持部滑动；所述控制器电性连接所述转动驱动装置，用以控制所述转动驱动装置转动。本发明旨在提供一种多功能疲劳试验机。

Description

一种疲劳试验机

技术领域

本发明涉及疲劳试验设备技术领域，特别涉及一种疲劳试验机。

背景技术

疲劳试验机是检测材料、零部件、结构耐久性能的重要仪器设备，耐久性能的优劣影响着材料、零部件或者结构的使用寿命的长短。常见的疲劳试验项目包括扭转疲劳试验、拉伸疲劳试验以及弯曲疲劳试验，目前，大部分疲劳试验机只能实现单一的拉伸疲劳试验或者扭转疲劳试验，如果想要再进行例如弯曲疲劳试验，则需要额外购置设备，存在功能单一的问题。

发明内容

本发明的主要目的是提出一种疲劳试验机，旨在解决现有疲劳试验机功能单一的问题。

为实现上述目的，本发明提出的一种疲劳试验机，用于测试待测工件，包括：

座体；

横向相对设置的第一夹持部和第二夹持部，所述第一夹持部可转动地安装于所述座体上，所述第二夹持部沿横向可滑动地安装于所述座体上，所述第一夹持部和所述第二夹持部用以对应夹持待测工件的两端；

转动驱动装置，设于所述座体，且可离合地与所述第一夹持部和所述第二夹持部驱动连接，用以分别驱动所述第一夹持部转动和所述第二夹持部滑动；以及，

控制器，电性连接所述转动驱动装置，用以控制所述转动驱动装置转动。

优选地，所述疲劳试验机还包括第三夹持部，所述第三夹持部设于所述第一夹持部和第二夹持部之间，沿纵向可活动地安装于所述座体上，用以夹持所述待测工件的中部设置；

所述转动驱动装置还可离合地与所述第三夹持部驱动连接。

优选地，所述转动驱动装置包括：

驱动电机；

第一传动机构，与所述驱动电机可离合连接且与所述第一夹持部驱动连接，以将所述驱动电机与所述第一夹持部传动连接；

第二传动机构，与所述驱动电机可离合连接且与所述第二夹持部驱动连接，以将所述驱动电机的转动转化为所述第二夹持部的横向滑动；以及，

第三传动机构，与所述驱动电机可离合连接且与所述第三夹持部驱动连接，将所述驱动电机的转动转化为所述第三夹持部在纵向上的活动。

优选地，所述第一传动机构包括：

带轮，包括沿纵向间隔设置的上带轮和下带轮，其中，所述上带轮与所述第一夹持部连接；

传动皮带，分别套设于所述上带轮和所述下带轮；

第一传动齿轮，与所述下带轮同轴安装；以及，

第一驱动齿轮，安装于所述驱动电机的输出轴，且可离合地与所述第一传动齿轮相啮合。

优选地，所述第二传动机构包括：

第一齿条，沿横向延伸设置，且连接于所述第二夹持部；

第二传动齿轮，可转动地安装于所述座体，且与所述第一齿条相啮合；

从动锥齿轮，与所述第二传动齿轮同轴安装；以及，

主动锥齿轮，安装于所述驱动电机的输出轴，且可离合地与所述从动锥齿轮相啮合。

优选地，所述第三传动机构包括：

第二齿条，沿纵向延伸设置，所述第二齿条可纵向滑动地安装于所述座体，且连接于所述第三夹持部；以及，

第二驱动齿轮，安装于所述驱动电机的输出轴，且可离合地与所述第二齿条相啮合。

优选地，所述第一驱动齿轮、所述主动锥齿轮以及所述第二驱动齿轮可沿所述驱动电机的输出轴横向滑动；

所述转动驱动装置还包括拨叉组件，其中，所述拨叉组件包括：

多个拨叉爪，滑动安装于所述驱动电机的输出轴，且分别与所述第一驱动齿轮、所述主动锥齿轮以及所述第二驱动齿轮间隔设置，用于分别横向滑动所述第一驱动齿轮、所述主动锥齿轮以及所述第二驱动齿轮；以及，

拨叉手柄，对应与所述多个拨叉爪连接。

优选地，还包括传感器组件，电性连接所述控制器，用以测量所述待测工件的受力参数。

优选地，所述传感器组件包括：

扭矩传感器，安装于所述第一夹持部，用以测量所述待测工件承受的扭矩值；和/或，

拉力传感器，安装于所述第二夹持部，用以测量所述待测工件承受的拉力值；和/或，

压力传感器，安装于所述第三夹持部，用以测量所述待测工件承受的压力值。

优选地，所述疲劳试验机还包括触摸显示装置，电性连接所述控制器，用以提供疲劳试验所需的操作按键、以及提供疲劳试验测得参数的显示界面。

本发明提供的技术方案中，所述第一夹持部和所述第二夹持部用于夹持待测工件的两端，所述控制器灵活控制所述转动驱动装置，使所述转动驱动装置驱动所述第一夹持部转动，以带动所述待测工件的一端扭转，实现扭转疲劳试验；和/或使所述转动驱动装置驱动所述第二夹持部横向滑动，以带动所述待测工件的另一端拉伸，实现拉伸疲劳试验。相较于现有的疲劳试验机，本发明提供的疲劳试验机集多种试验功能于一体。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明提供的一种疲劳试验机的一实施例的主视结构示意图；

图2为图1中疲劳试验机部分结构的俯视示意图。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				100	疲劳试验机	512	第一传动齿轮
1	测试平台	513	下带轮
				11	导轨	514	上带轮
12	第一立柱	515	传动皮带
				13	第二立柱	521	主动锥齿轮
131	限位孔	522	从动锥齿轮
				132	紧固件	523	第二传动齿轮
133	连接件	524	第一齿条
				14	第一让位孔	531	第二驱动齿轮
15	第二让位孔	532	第二齿条
				16	第三让位孔	541	拨叉爪
2	第一夹持部	542	拨叉手柄
				3	第二夹持部	6	驱动电机
31	盲孔	7	控制器
				4	第三夹持部	8	触摸显示装置
511	第一驱动齿轮	9	待测工件

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

现有的疲劳试验机，大多数只有单一的扭转试验或者是拉伸试验功能，因此单位、质检部门或者实验室若有两种以上的试验需求时，需要额外再配置设备，使成本增加。

为解决上述技术问题，本发明提出一种疲劳试验机，图1及图2所示为本发明提供的一种疲劳试验机的一实施例。

请参阅图1和图2，本发明提出一种疲劳试验机100，用于对金属材料、结构或者零部件进行多种试验项目可选的疲劳试验。具体地，所述疲劳试验机100包括座体(附图未标示)、第一夹持部2、第二夹持部3、转动驱动装置以及控制器7。其中，所述座体的内部形成有容纳腔，用以容纳与疲劳试验相关的设备、零配件或者工具等，所述座体具有沿横向延伸的测试平台1。所述第一夹持部2和所述第二夹持部3安装于所述测试平台1，且沿横向相对设置，其中的所述相对设置，是指使所述第一夹持部2和所述第二夹持部3的中心轴共线。所述第一夹持部2可转动地安装于所述测试平台1上，所述第二夹持部3沿横向可滑动地安装于所述测试平台1上，所述第一夹持部2和所述第二夹持部3用以对应夹持待测工件9的两端。所述转动驱动装置设于所述座体的容纳腔或者所述测试平台1上，且可离合地与所述第一夹持部2和所述第二夹持部3驱动连接，用以分别驱动所述第一夹持部2转动和所述第二夹持部3滑动，具体地，所述转动驱动装置可以仅驱动所述第一夹持部2转动，以带动所述待测工件9的一端扭转，实现独立的扭转疲劳试验；或者，所述转动驱动装置可以仅驱动所述第二夹持部3横向滑动，以带动所述待测工件9的另一端横向拉伸，实现独立的拉伸疲劳试验；或者，所述转动驱动装置可以同时驱动所述第一夹持部2转动和所述第二夹持部3横向滑动，以实现扭转和拉伸的复合载荷疲劳试验。所述控制器7电性连接所述转动驱动装置，用以控制所述转动驱动装置转动。所述控制器7为可编程的控制器，可选择扩展数据采集***，用以准确采集实验数据并处理试验数据。所述控制器7可以预先设置所述第一夹持部2转动的角度值或正反转的重复次数；也可以预先设置所述第二夹持部3滑动的距离值或往返重复次数。

本发明提供的技术方案中，所述第一夹持部2和所述第二夹持部3用于夹持待测工件9的两端，所述控制器7灵活控制所述转动驱动装置，使所述转动驱动装置驱动所述第一夹持部2转动，以带动所述待测工件9的一端扭转，实现扭转疲劳试验；和/或使所述转动驱动装置驱动所述第二夹持部3横向滑动，以带动所述待测工件9的另一端拉伸，实现拉伸疲劳试验。相较于现有的疲劳试验机，本发明提供的疲劳试验机100集多种试验功能于一体。

进一步地，本发明提出的所述疲劳试验机100还可以扩展对所述待测工件9进行弯曲疲劳试验，具体地，所述疲劳试验机100还包括第三夹持部4，所述第三夹持部4设于所述第一夹持部2和第二夹持部3之间，沿纵向可活动地安装于所述座体上，用以夹持所述待测工件9的中部设置，所述转动驱动装置还可离合地与所述第三夹持部4驱动连接。当所述第三夹持部4在所述座体上沿纵向活动时，对所述待测工件9的夹持位置施加某一纵向的外力使其产生弯曲形变，通过预先设定所述第三夹持部4纵向活动的距离值或纵向活动往复的次数，可以实现所述待测工件9的弯曲疲劳试验。如此设置，可以直接利用所述第一夹持部2和所述第二夹持部3对所述待测工件9两端的夹持作用，相较于额外购置或者额外设置用于弯曲疲劳试验的设备，操作更加方便，经济成本更加低廉，而且所述疲劳试验机100集扭转疲劳试验、拉伸疲劳试验以及弯曲疲劳试验的功能于一体，使功能选择更具多样性。

在本实施例中，所述转动驱动装置包括驱动电机6、第一传动机构、第二传动机构以及第三传动机构。其中，所述驱动电机6安装于所述座体的容纳腔或者所述测试平台1上，可以按照需要进行变速、正转或者反转设置。所述第一传动机构与所述驱动电机6可离合地连接，且与所述第一夹持部2驱动连接，以将所述驱动电机6与所述第一夹持部2传动连接；所述第二传动机构与所述驱动电机6可离合地连接，且与所述第二夹持部3驱动连接，以将所述驱动电机6的转动转化为所述第二夹持部3的横向滑动；所述第三传动机构与所述驱动电机6可离合地连接，且与所述第三夹持部4驱动连接，将所述驱动电机6的转动转化为所述第三夹持部4在纵向上的活动。如此用一个驱动电机6选择性地离合连接所述第一传动机构、和/或所述第二传动机构、和/或所述第三传动机构，可以实现独立的扭转疲劳试验、拉伸疲劳试验或弯曲疲劳试验，还可以实现两种载荷以上的复合载荷疲劳试验，相较于用两个以上电机的驱动，所述疲劳试验机100的结构更加简单，能源更加节省。

本发明提出的所述第一夹持部2、所述第二夹持部3和所述第三夹持部4可以兼容多种夹具，具体地，在本实施例中，请参阅图1和图2，所述第一夹持部2和所述第二夹持部3均为四爪自定心卡盘，均具有夹持端以及横向延伸的连接端，所述夹持端的四个卡爪的抓取与松开动作可以通过配套工具进行手动调整，也可以通过增加简单的传动组件进行电性控制。所述四爪自定心卡盘相对于常见的三爪卡盘，不仅适用于圆轴类材料，还适用于多边形材料、盘类材料，并且可以自定中心，无需手动进行校正，更加方便实用。另外，所述测试平台1上还设有第一立柱12和第二立柱13，均沿横向贯设有安装孔，其中，所述第一夹持部2可转动地安装于所述第一立柱12的安装孔，所述第二夹持部3通过一紧固件132固定安装于所述第二立柱13的安装孔，具体地，所述第二立柱13的安装孔的周缘面开设有限位孔131，所述第二夹持部3的连接端对应所述限位孔131的位置开设有盲孔31，所述紧固件132依次连接所述限位孔131、所述盲孔31且抵接于所述盲孔31的底壁，可用于限制所述第二夹持部3相对于所述第二立柱13的转动和横向移动，使所述待测工件9在受到扭转和/或横向移动的影响时，不至于带动所述第二夹持部3产生相对转动或者相对位移，使试验结果更加准确。所述第三夹持部4例如可以为U型夹具，具有夹持端和沿纵向延伸的连接端，当所述第三夹持部4沿纵向靠近所述待测工件9方向移动时，对所述待测工件9施加该方向的压力使其产生弯曲形变。

具体地，在本实施例中，所述第一传动机构包括带轮、传动皮带515、第一传动齿轮512以及第一驱动齿轮511。其中，所述带轮包括沿纵向间隔设置的上带轮514和下带轮513，其中，所述上带轮514与所述第一夹持部2的连接端连接；所述测试平台1上开设有第一让位孔14，所述传动皮带515穿过所述第一让位孔14，分别套设于所述上带轮514和所述下带轮513；所述第一传动齿轮512与所述下带轮513同轴安装；所述第一驱动齿轮511安装于所述驱动电机6的输出轴，且可离合地与所述第一传动齿轮512相啮合。设置所述第一让位孔14的目的在于将所述第一传动机构大部分设置在所述座体的容纳腔内，简化所述测试平台1的布置，同时也确保了试验过程的安全性；而且皮带传动具有结构简单、运转平稳的优点，更有利于本实施例中的较大中心距的传动。

具体地，在本实施例中，所述第二传动机构包括第一齿条524、第二传动齿轮523、从动锥齿轮522以及主动锥齿轮521。其中，所述第一齿条524沿横向延伸设置，且连接于所述第二夹持部3或者驱动连接于所述第二立柱13；所述第二传动齿轮523可转动地安装于所述座体，且与所述第一齿条524相啮合；所述从动锥齿轮522与所述第二传动齿轮523同轴安装，所述主动锥齿轮521安装于所述驱动电机6的输出轴，且可离合地与所述从动锥齿轮522相啮合。具体地，可以在所述测试平台1上设置两条平行的导轨11，所述两条导轨11的中间开设有长形的第二让位孔15，所述第二夹持部3或者所述第二立柱13通过一穿过所述第二让位孔15的连接件133连接于所述第一齿条524，使所述第二夹持部3在所述第一齿条524的驱动下，可沿横向滑动地安装于所述导轨11上，以减少与所述测试平台1之间的滑动摩擦力，使滑动更加省力。

具体地，在本实施例中，所述第三传动机构包括第二齿条532以及第二驱动齿轮531。其中，所述测试平台1上开设有第三让位孔16，所述第二齿条532沿纵向延伸设置，所述第二齿条532可纵向滑动安装于所述座体，且穿过所述第三让位孔16驱动连接于所述第三夹持部4的连接端；所述第二驱动齿轮531安装于所述驱动电机6的输出轴，且可离合地与所述第二齿条532相啮合。齿条传动不仅可以用于驱动所述第三夹持部4的纵向移动，而且具有传动速度快、传动距离可以通过调整所述第二齿条532的长度进行加长或截短的优点。另外，可以设置一凸轮替换所述第二齿条532和所述第二驱动齿轮531，所述凸轮安装于所述驱动电机6的输出轴，且驱动连接于所述第三夹持部4的连接端，使所述凸轮转动时带动所述第三夹持部4作上下往复运动。

需要说明的是，在本实施例中，所述第一传动机构、所述第二传动机构以及所述第三传动机构与所述驱动电机6的可离合地连接可以通过设置例如拨叉组件实现，具体地，所述第一驱动齿轮511、所述第二驱动齿轮531和所述主动锥齿轮521通过滑键可横向滑动地安装于所述驱动电机6的输出轴，所述拨叉组件包括拨叉爪541和拨叉手柄542，其中所述拨叉爪541沿横向滑动安装于所述驱动电机6的输出轴，且间隔设置于所述第一驱动齿轮511、所述主动锥齿轮521以及所述第二驱动齿轮531之间。设置在复位状态下，所述驱动电机6关闭，所述第一驱动齿轮511处于恰好与所述第一传动齿轮512相啮合的位置、所述第二驱动齿轮531处于恰好与所述第二齿条532相啮合的位置、所述主动锥齿轮521处于恰好与所述第二传动齿轮523相啮合的位置，根据实际试验需求，所述拨叉爪541可以分别滑动所述第一驱动齿轮511、所述第二驱动齿轮531以及所述主动锥齿轮521在所述驱动电机6的输出轴上的横向位置，实现其可离合地连接。另外所述拨叉组件可以通过设置所述拨叉手柄542对应连接所述拨叉爪541，进行手动操控，也可以通过简单设置与所述控制器7进行电性连接，实现所述控制器7的电性控制。

进一步地，在本实施例中，所述疲劳试验机100还包括传感器组件，电性连接所述控制器7，用以测量所述待测工件9的受力参数，并将所述受力参数发送至所述控制器7，如此设置，有利于采集所述待测工件9在疲劳试验中的受力情况，便于对试验结果进行更加准确的分析。

具体地，所述传感器组件包括扭转传感器、拉力传感器以及压力传感器中的至少一种。其中，所述扭矩传感器安装于所述第一夹持部2的夹持端，用以测量所述待测工件9承受的扭矩值；所述拉力传感器安装于所述第二夹持部3的夹持端，用以测量所述待测工件9承受的拉力值；所述压力传感器安装于所述第三夹持部4的夹持端，用以测量所述待测工件9承受的压力值。如此使所述待测工件9在任意的扭转疲劳试验、拉伸疲劳试验或者弯曲疲劳试验中，都可以针对性地采集所述待测工件9的受力情况，使试验结果更加全面。

进一步地，在本实施例中，所述疲劳试验机100还包括触摸显示装置8，电性连接所述控制器7，由所述控制器7控制，可以在所述触摸显示装置8的面板上设置试验所需的操作按键以方便进行常规的试验操作；还可以设置实时参数采集、最终数据处理等信息的显示界面，例如可以显示所述待测工件9实时承受的扭转角度值、扭转力值、拉力值、压力值等，以便于进行试验数据的记录和分析。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种疲劳试验机，其特征在于，包括：

座体；

横向相对设置的第一夹持部和第二夹持部，所述第一夹持部可转动地安装于所述座体上，所述第二夹持部沿横向可滑动地安装于所述座体上，所述第一夹持部和所述第二夹持部用以对应夹持待测工件的两端；

转动驱动装置，设于所述座体，且可离合地与所述第一夹持部和所述第二夹持部驱动连接，用以分别驱动所述第一夹持部转动和所述第二夹持部滑动；以及，

控制器，电性连接所述转动驱动装置，用以控制所述转动驱动装置转动。

2.如权利要求1所述的疲劳试验机，其特征在于，所述疲劳试验机还包括第三夹持部，所述第三夹持部设于所述第一夹持部和第二夹持部之间，沿纵向可活动地安装于所述座体上，用以夹持所述待测工件的中部设置；

所述转动驱动装置还可离合地与所述第三夹持部驱动连接。

3.如权利要求2所述的疲劳试验机，其特征在于，所述转动驱动装置包括：

驱动电机；

第一传动机构，与所述驱动电机可离合连接且与所述第一夹持部驱动连接，以将所述驱动电机与所述第一夹持部传动连接；

第二传动机构，与所述驱动电机可离合连接且与所述第二夹持部驱动连接，以将所述驱动电机的转动转化为所述第二夹持部的横向滑动；以及，

第三传动机构，与所述驱动电机可离合连接且与所述第三夹持部驱动连接，将所述驱动电机的转动转化为所述第三夹持部在纵向上的活动。

4.如权利要求3所述的疲劳试验机，其特征在于，所述第一传动机构包括：

带轮，包括沿纵向间隔设置的上带轮和下带轮，其中，所述上带轮与所述第一夹持部连接；

传动皮带，分别套设于所述上带轮和所述下带轮；

第一传动齿轮，与所述下带轮同轴安装；以及，

第一驱动齿轮，安装于所述驱动电机的输出轴，且可离合地与所述第一传动齿轮相啮合。

5.如权利要求4所述的疲劳试验机，其特征在于，所述第二传动机构包括：

第一齿条，沿横向延伸设置，且连接于所述第二夹持部；

第二传动齿轮，可转动地安装于所述座体，且与所述第一齿条相啮合；

从动锥齿轮，与所述第二传动齿轮同轴安装；以及，

主动锥齿轮，安装于所述驱动电机的输出轴，且可离合地与所述从动锥齿轮相啮合。

6.如权利要求5所述的疲劳试验机，其特征在于，所述第三传动机构包括：

第二齿条，沿纵向延伸设置，所述第二齿条可纵向滑动地安装于所述座体，且连接于所述第三夹持部；以及，

第二驱动齿轮，安装于所述驱动电机的输出轴，且可离合地与所述第二齿条相啮合。

7.如权利要求6所述的疲劳试验机，其特征在于，所述第一驱动齿轮、所述主动锥齿轮以及所述第二驱动齿轮可沿所述驱动电机的输出轴横向滑动；

所述转动驱动装置还包括拨叉组件，其中，所述拨叉组件包括：

多个拨叉爪，滑动安装于所述驱动电机的输出轴，且分别与所述第一驱动齿轮、所述主动锥齿轮以及所述第二驱动齿轮间隔设置，用于分别横向滑动所述第一驱动齿轮、所述主动锥齿轮以及所述第二驱动齿轮；以及，

拨叉手柄，对应与所述多个拨叉爪连接。

8.如权利要求1至7任意一项所述的疲劳试验机，其特征在于，还包括传感器组件，电性连接所述控制器，用以测量所述待测工件的受力参数。

9.如权利要求8所述的疲劳试验机，其特征在于，所述传感器组件包括：

扭矩传感器，安装于所述第一夹持部，用以测量所述待测工件承受的扭矩值；和/或，

拉力传感器，安装于所述第二夹持部，用以测量所述待测工件承受的拉力值；和/或，

压力传感器，安装于所述第三夹持部，用以测量所述待测工件承受的压力值。

10.如权利要求1所述的疲劳试验机，其特征在于，所述疲劳试验机还包括触摸显示装置，电性连接所述控制器，用以提供疲劳试验所需的操作按键、以及提供疲劳试验测得参数的显示界面。