CN113624629A - 一种十字轴疲劳磨损试验机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种十字轴疲劳磨损试验机，包括工作平台，工作平台上设有前支撑座、轴承座和后支撑座，轴承座和后支撑座均设有试样夹具，轴承座和后支撑座的试样夹具之间为测试工位，工作平台上还设有变频电机，前支撑座中设有驱动轴，试样夹具之间还连有扭转作动器，变频电机与驱动轴传动连接，驱动轴与试样夹具相连。十字轴磨损疲劳试验机测试过程中可通过变频电机调节试样的转速，并通过扭转作动器调节试样的载荷。变频电机与扭转作动器通过调节试样的转速和载荷，使试样的工作状况符合低速重载或高速轻载的工况，进而提高测试的准确性。

Description

一种十字轴疲劳磨损试验机

技术领域

本发明涉及疲劳试验设备技术领域，特别涉及一种十字轴疲劳磨损试验机。

背景技术

十字轴是卡车上重要的传动部件，十字轴的耐久度对卡车的运行具有较大影响，因而需要对十字轴进行耐久度试验。十字轴实际工作过程中的受力状况较为复杂。现有的十字轴疲劳设备往往只能测试试样在低速重载条件下的疲劳磨损状况，越来越多的卡车的使用工况是高速轻载。现有的十字轴疲劳设备无法准确测试高速轻载工况下十字轴的疲劳磨损状况。

因此，如何提高十字轴耐久试验的准确性是本领域技术人员急需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种十字轴疲劳磨损试验机，其设置了变频电机和扭转作动器，其通过变频电机调节转速，并通过扭转作动器调节载荷，进而实现低速重载和高速轻载工况下的测试。

为实现上述目的，本发明提供一种十字轴疲劳磨损试验机，包括工作平台，所述工作平台上设有前支撑座、轴承座和后支撑座，所述轴承座和所述后支撑座均设有试样夹具，所述轴承座和所述后支撑座的所述试样夹具之间为测试工位，所述工作平台上还设有变频电机，所述前支撑座中设有驱动轴，所述试样夹具之间还连有扭转作动器，所述变频电机与所述驱动轴传动连接，所述驱动轴与试样夹具相连。

优选地，还包括从动轴，所述从动轴与另一套试样夹具相连，所述前支撑座为前齿轮箱，所述后支撑座为后齿轮箱，所述驱动轴和所述从动轴的外周均设有前传动齿轮，二者相互啮合，所述驱动轴和所述从动轴均连有所述试样夹具，所述试样夹具远离所述驱动轴或所述从动轴的一端设有后传动齿轮，两套所述试样夹具的后传动齿轮相互啮合，至少一根所述驱动轴连有所述扭转作动器。

优选地，所述轴承座为两套，所述工作平台上设有轴承座支座，两套所述轴承座均设置在所述轴承座支座上，所述试样夹具靠近所述驱动轴的一端安装在所述轴承座中。

优选地，还包括后齿轮箱过渡板，所述后齿轮箱过渡板与所述工作平台可移动地连接，所述后齿轮箱安装在所述后齿轮箱过渡板上，所述工作平台上还设有轴向位移机构，所述后齿轮箱过渡板与所述轴向位移机构相连。

优选地，所述后齿轮箱与所述后齿轮箱过渡板可移动地连接，所述后齿轮箱过渡板上设有径向位移机构，所述径向位移机构与所述后齿轮箱相连、以推动所述后齿轮箱沿所述试样夹具的径向移动。

优选地，还包括分油器和油路旋转分配器，所述油路旋转分配器与所述扭转作动器相连、以向其提供液压油，所述分油器将所述油路旋转分配器与供油设备相连。

优选地，还包括位于所述测试工位上方、用以对试样进行降温的风冷机构。

优选地，还包括位于所述测试工位上方、用以观察试样状况的监控摄像头。

优选地，还包括用以检测试样温度的测温机构。

优选地，所述工作平台设有位于所述测试工位下方、用以支撑测温机构的支撑架。

本发明所提供的十字轴疲劳磨损试验机，包括工作平台，工作平台上设有前支撑座、轴承座和后支撑座，轴承座和后支撑座均设有试样夹具，轴承座和后支撑座的试样夹具之间为测试工位，工作平台上还设有变频电机，前支撑座中设有驱动轴，试样夹具之间还连有扭转作动器，变频电机与驱动轴传动连接，驱动轴与试样夹具相连。

十字轴磨损疲劳试验机测试过程中可通过变频电机调节试样的转速，并通过扭转作动器调节试样的载荷。变频电机与扭转作动器通过调节试样的转速和载荷，使试样的工作状况符合低速重载或高速轻载的工况，进而提高测试的准确性。

另外，十字轴疲劳磨损试验机还设置了径向位移机构和轴向位移机构，二者能够调整试样的角度和轴向力，进而使其工作状况更符合实际工况，进一步提高测试的准确性。

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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明所提供的十字轴疲劳磨损试验机的结构示意图。

其中，图1中的附图标记为：

分油器1、油路旋转分配器2、前齿轮箱3、皮带传动机构4、变频电机5、联轴器6、扭矩转速传感器7、轴承座8、监控摄像头9、风冷机构10、试样夹具11、后齿轮箱12、径向位移机构13、工作平台14、轴向位移机构15、后齿轮箱过渡板16、红外测温机构17、试样18、轴承座支座19、扭转伺服作动器20。

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做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。

为了使本技术领域的技术人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

请参考图1，图1为本发明所提供的十字轴疲劳磨损试验机的结构示意图。

本发明所提供的十字轴疲劳磨损试验机，结构如图1所示，包括工作平台14、驱动轴和试样夹具11。其中，驱动轴和试样夹具11同轴设置，两个试样夹具11为一套，两个试样夹具11之间为测试工位，试样18安装在测试工位中，且试样18的两端通过试样夹具11进行固定。试样夹具11的结构可参考现有技术，在此不再赘述。

工作平台14上设有前支撑座、轴承座8和后支撑座。驱动轴安装在前支撑座中，同一套中的两个试样夹具11分别安装在轴承座8和后支撑座中。当试样18与试样夹具11相连后，驱动轴、试样夹具11和试样18形成轴状结构。

十字轴疲劳磨损试验机还包括变频电机5，变频电机5与驱动轴传动连接，进而带动轴状结构转动。运转过程中试样18承受扭矩作用，通过长时间运转可测试试样18的疲劳极限。

另外，为对试样18施加载荷，十字轴疲劳磨损试验机还包括扭转作动器。扭转作动器与试样夹具11相连，并随试样18转动。扭转作动器包括缸筒和摆动轴，其中，摆动轴与试样夹具11相连。缸筒套设在摆动轴的外周，摆动轴与缸筒之间形成两个，通过调节二者之间的压差可改变调节扭矩，进而通过试样夹具11对试样18施加扭转载荷。扭转作动器的具体结构可参考现有技术，在此不再赘述。

进一步的，为控制扭转作动器产生的扭矩，十字轴疲劳磨损试验机还包括分油器1和油路旋转分配器2。分油器1与供油设备相连，油路旋转分配器2与分油器1相连，油路旋转分配器2可为旋转的扭转作动器提供液压油，并调整腔体之间的压差，进而控制试样18所承受的载荷。

另外，前齿轮箱3和后齿轮箱12均设有储油箱。齿轮箱的侧面还设置了管路、通断阀、液位计、温度计和换热器等部件。抽油泵可从储油箱中抽出润滑油并输送至换热器进行冷却。冷却后的润滑油再通过通断阀组和液压管路喷淋到齿轮和轴承上，达到润滑和冷却的目的。

可选的，十字轴疲劳磨损试验机还包括从动轴，驱动轴与从动轴所在的一端为十字轴疲劳磨损试验机的驱动端。前支撑座为前齿轮箱3，驱动轴与从动轴均安装在前齿轮箱3中。驱动轴和从动轴外周均设有前传动齿轮，两个前传动齿轮相互啮合。试样夹具11为两套，分别为与驱动轴相连的第一夹具和与从动轴相连的第二夹具。每套试验夹具11包括两个试验夹具11。后支撑座为后齿轮箱12，第一夹具远离驱动轴的一端安装在后齿轮箱12中，第二夹具远离从动轴的一端也安装在后齿轮箱12中。两个试样夹具11的外周均设有后传动齿轮，两个后传动齿轮相互啮合。

可选的，本申请的一种具体实施方式中，扭转作动器设置在从动轴和第二夹具之间。由于驱动轴需要带动从动轴转动，作用在从动轴上的扭矩也会传递至驱动轴，即扭转作动器可同时向两个试样18施加扭转载荷。具体的，扭转作动器通过联轴器6与试样夹具11相连。另外，驱动轴与第一夹具之间设有扭矩转速传感器7，扭矩转速传感器7可测量第一夹具上试样18所承受的扭矩和转速，第二夹具上的试样18的转速和扭矩可通过计算得到，例如，当驱动轴和从动轴之间的传动比为1:1时，第一夹具和第二夹具上的试样18具有相同的转速，并承受相同的扭矩。扭矩转速传感器7可实现试样18工况的反馈调节，进而准确控制工况。扭矩转速传感器7的两端分别与驱动轴和试样夹具11通过联轴器6相连。扭转作动器可具体为扭转伺服作动器20，扭转伺服作动器20可由控制设备的控制，实现试验远程控制或根据预设曲线调节试样18载荷。

可选的，轴承座8为两套，第一夹具靠近驱动轴的一端和第二夹具靠近从动轴的一端分别安装在两个轴承座8中。工作平台14上设有轴承座支座19，两套轴承座8均并排安装在轴承座支座19上。

可选的，不同的试样18的长度往往不同，为配合不同尺寸的试样18，十字轴疲劳磨损试验机还包括后齿轮箱过渡板16。后齿轮箱过渡板16延伸至工作平台14两侧，并通过两个折弯部分别与工作平台14的两个侧面贴合。在折弯部的限位作用下，后齿轮箱过渡板16可沿试样18的轴向移动。后齿轮箱12安装在后齿轮箱过渡板16上，十字轴疲劳磨损试验机还包括轴向位移机构15。轴向位移机构15的固定端与工作平台14相连，轴向位移机构15与后齿轮箱过渡板16相连，轴向位移机构15可通过后齿轮箱过渡板16推动后齿轮箱12移动，进而调节测试工位的长度。例如，轴向位移机构15包括轴向丝杠副和轴向位移电机，如图1所示，轴向位移电机和轴向丝杠副中的轴向丝杠均安装在工作平台14上，轴向丝杠副中的轴向螺母与后齿轮箱过渡板16相连。轴向丝杠平行驱动轴，轴向位移电机可通过锥齿轮带动轴向丝杠转动，进而推动后齿轮箱12沿驱动轴的轴向移动。当然，用户也可根据需要自行设置轴向位移机构15的结构，在此不做限定。

十字轴实际工作中往往会呈一定角度，为使十字轴的工况更接近实际状况，十字轴疲劳磨损试验机还包括径向移动机构。后齿轮箱12安装在后齿轮箱过渡板16的上方，后齿轮箱12底部的两侧具有与后齿轮箱过渡板16垂直驱动轴轴向的侧面贴合的限位板。两块限位板使后齿轮箱12可在后齿轮箱过渡板16上沿试样18的径向移动。径向移动机构安装在后齿轮箱过渡板16上，并与后齿轮箱12相连。径向移动机构可带动后齿轮箱12进行移动。例如，径向位移机构13包括径向丝杠副和径向移动电机。如图1所示，径向移动电机安装在后齿轮箱过渡板16上，径向丝杠副中的螺母通过锥齿轮与径向移动电机相连，并在径向移动电机的带动下转动。径向丝杠副中的径向丝杠与后齿轮箱12相连，径向丝杠垂直驱动轴，径向移动电机可带动径向螺母转动的同时对径向丝杠施加轴向作用力，进而推动后齿轮箱12沿驱动轴的径向移动。当然，用户也可根据需要自行设置径向移动机构的结构，在此不做限定。

试验过程中试样18的温度是评判十字轴性能的重要参数，十字轴疲劳磨损试验机还包括测温机构。例如，测温机构为红外测温机构17，红外测温机构17可采用非接触的方式测量试样18的温度。用户也可选用其他形式的测温机构，在此不做限定。

不同型号的十字轴往往直径不同，为保证测温机构与试样18之间的始终保持适当的距离，工作平台14上还设有支撑架。测温机构通过插接或螺栓连接等可拆卸的方式与支撑架相连。试验人员可根据试样18的尺寸调整测温机构的位置。当然，用户也可根据需要采用带有升降结构的支撑架，在此不做限定。

可选的，为避免试样18温度过高，十字轴疲劳磨损试验机还包括风冷机构10。如图1所示，风冷机构10包括风机和风冷支架。风冷支架位于测试工位的一侧，风机固定在风冷支架的上端、且位于测试工位的上方。风机可采用朝下吸气，朝上排气的工作方式，使测试工位周围的冷空气流过试样18后向上排出，达到为试样18降温的目的。

可选的，疲劳试验往往周期较长，为便于远程观察测试状况，十字轴疲劳磨损试验机还包括监控摄像头9。如图1所示，摄像头支柱安装在工作平台14上，并位于测试工位的一侧。摄像头支柱的顶端向测试工位折弯，监控摄像头9安装在摄像头支柱的顶端。监控摄像头9可采用大角度、可调角度的摄像头，便于试验人员远程观察十字轴疲劳磨损试验机中各部件的运行状况。

本实施例中，十字轴疲劳磨损试验机通过调速电机和扭转作动器分别调节试样18的转速和载荷，实现高速轻载和低速重载两种工况的测试。另外，十字轴疲劳磨损试验机还设置了径向位移机构13和轴向位移机构15，便于调节试样18的安装空间和安装角度，进一步提高试验的准确性。此外，十字轴疲劳磨损试验机具有两个测试工位，可同时对两个试样18进行测试，提高了测试效率。

需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体与另外几个实体区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

以上对本发明所提供的十字轴疲劳磨损试验机进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种十字轴疲劳磨损试验机，其特征在于，包括工作平台(14)，所述工作平台(14)上设有前支撑座、轴承座(8)和后支撑座，所述轴承座(8)和所述后支撑座均连有试样夹具(11)，所述轴承座(8)和所述后支撑座连接的所述试样夹具(11)之间为测试工位，所述工作平台(14)上还设有变频电机(5)，所述前支撑座中设有驱动轴，所述试样夹具(11)还连有扭转作动器，所述变频电机(5)与所述驱动轴传动连接，所述驱动轴与试样夹具(11)相连。

2.根据权利要求1所述的十字轴疲劳磨损试验机，其特征在于，还包括从动轴，所述驱动轴和所述从动轴所在处为驱动端，所述从动轴与另一套试样夹具(11)相连，所述一套试验夹具(11)包括两个所述试验夹具(11)，所述前支撑座为前齿轮箱(3)，所述后支撑座为后齿轮箱(12)，所述驱动轴和所述从动轴的外周均设有前传动齿轮，二者相互啮合，所述驱动轴和所述从动轴分别与两个所述试样夹具(11)相连，所述测试工位远离驱动端的试样夹具(11)设有后传动齿轮，两个所述试样夹具(11)的后传动齿轮相互啮合，至少一套所述试样夹具(11)连有所述扭转作动器。

3.根据权利要求2所述的十字轴疲劳磨损试验机，其特征在于，所述轴承座(8)为两套，所述工作平台(14)上设有轴承座支座(19)，两套所述轴承座(8)均设置在所述轴承座支座(19)上，所述试样夹具(11)靠近驱动端的一端安装在所述轴承座(8)中。

4.根据权利要求3所述的十字轴疲劳磨损试验机，其特征在于，还包括后齿轮箱过渡板(16)，所述后齿轮箱过渡板(16)与所述工作平台(14)可移动地连接，所述后齿轮箱(12)安装在所述后齿轮箱过渡板(16)上，所述工作平台(14)上还设有轴向位移机构(15)，所述后齿轮箱过渡板(16)与所述轴向位移机构(15)相连。

5.根据权利要求4所述的十字轴疲劳磨损试验机，其特征在于，所述后齿轮箱(12)与所述后齿轮箱过渡板(16)可移动地连接，所述后齿轮箱过渡板(16)上设有径向位移机构(13)，所述径向位移机构(13)与所述后齿轮箱(12)相连、以推动所述后齿轮箱(12)沿所述试样夹具(11)的径向移动。

6.根据权利要求1至5任意一项所述的十字轴疲劳磨损试验机，其特征在于，还包括分油器(1)和油路旋转分配器(2)，所述油路旋转分配器(2)与所述扭转作动器相连、以向其提供液压油，所述分油器(1)将所述油路旋转分配器(2)与供油设备相连。

7.根据权利要求1至6任意一项所述的十字轴疲劳磨损试验机，其特征在于，还包括位于所述测试工位上方、用以对试样(18)进行降温的风冷机构(10)。

8.根据权利要求1至6任意一项所述的十字轴疲劳磨损试验机，其特征在于，还包括位于所述测试工位上方、用以观察试样(18)状况的监控摄像头(9)。

9.根据权利要求1至6任意一项所述的十字轴疲劳磨损试验机，其特征在于，还包括用以检测试样(18)温度的测温机构。

10.根据权利要求9所述的十字轴疲劳磨损试验机，其特征在于，所述工作平台(14)设有位于所述测试工位下方、用以支撑测温机构的支撑架。

Images