一种双扭簧疲劳试验装置及其试验方法与流程

专利2022-05-09  0


本发明涉及弹簧疲劳试验技术领域,尤其涉及一种双扭簧疲劳试验装置及其试验方法。



背景技术:

扭转弹簧,简称扭簧,是一种利用弹性进行工作的机械零件,可控制机件的运动,起到贮蓄能量和缓冲的作用。其广泛应用于家电、仪器、汽车制造及航空航天等行业。由于扭簧在使用过程中承受随机的载荷作用,在长周期的交变载荷作用下可能会失效。扭簧的失效破坏一般是由于疲劳产生的,因此对扭簧进行疲劳试验尤为重要。

目前对双扭簧疲劳试验装置在国内的的研究比较少,国外的研究内容较为广泛,但公开内容较少。因此,需要对该问题做进一步的试验模拟研究。



技术实现要素:

本发明所要解决的技术问题是针对背景技术中所涉及到的缺陷,提供一种双扭簧疲劳试验装置及其试验方法。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案:

一种双扭簧疲劳试验装置,包含试验台、第一扭力单元、第二扭力单元、双扭簧试验件、试验件支座、以及第一至第三固定销;

所述双扭簧试验件包含第一至第三连接环、以及第一至第二扭簧,其中,所述第一至第三连接环均为两端开口的空心圆柱体,其侧壁中点处均设有垂直于其轴线的销孔;所述第一扭簧一端和所述第一连接环的一端同轴固连,另一端和所述第二连接环的一端同轴固连;所述第二扭簧一端和所述第二连接环的另一端同轴固连,另一端和所述第三连接环的一端同轴固连;

所述试验件支座固定在所述试验台上,试验件支座上设有水平通孔,且水平通孔在其侧壁中点处设有垂直于其轴线的销孔;

所述双扭簧试验件穿过所述试验件支座上的水平通孔,第二连接环上的销孔和试验件支座上的销孔重合且通过所述第二固定销固定,使得双扭簧试验件固定在所述试验件支座上;

所述第一扭力单元、第二扭力单元结构相同,分别设置在所述双扭簧试验件两侧,都包含伺服电机、行星减速器、减速器接头、扭力传感器、扭簧接头、电机支架和光电传感器;其中,所述伺服电机通过所述电机支架固定在所述试验台上,其输出轴通过行星减速器和所述减速器接头的一端相连,减速器接头的另一端通过扭力传感器和所述扭簧接头相连;所述光电传感器设置在所述电机支架上,用于测量电机输出轴的转角;所述扭簧接头包含第一连接部和第二连接部,其中,所述第一连接部为两端开口的空心圆柱体,其侧壁中点处均设有垂直于其轴线的销孔;所述第二连接部一端和所述扭力传感器固连,另一端和所述第一连接部的一端固连;

所述第一扭力单元扭簧接第一连接部的另一端插入双扭簧试验件第一连接环内,其上销孔和第一连接环的销孔重合且通过所述第一固定销固定;

所述第二扭力单元扭簧接第一连接部的另一端插入双扭簧试验件第三连接环内,其上销孔和第三连接环的销孔重合且通过所述第三固定销固定。

双扭簧试验件通过试验件支座固定在试验台上,双扭簧两端可同时扭转;两侧的伺服电机经行星减速器减速后驱动双扭簧试验件两端转动一定角度。通过计算机设定单周期内双扭簧的转角随时间的变化曲线能够模拟真实环境下双扭簧的不同受扭工况。

本发明还公开了一种该双扭簧疲劳试验装置的试验方法,包括以下步骤:

步骤一:将双扭簧试验件通过第二固定销固定在试验台的试验件支座上,并将第一扭力单元的第一连接部和双扭簧试验件的第一连接环通过第一固定销固定,将第二扭力单元的第一连接部和双扭簧试验件的第三连接环通过第三固定销固定;

步骤二:手动调整第一扭力单元、第二扭力单元的伺服电机将试验件转至未受力状态;

步骤三:将采集到的角度和扭矩在此位置清零;

步骤四:对第一扭力单元、第二扭力单元的伺服电机设定加载周期以及单周期内扭簧试验件转角随时间的曲线;

步骤五:开始试验,等待扭簧试验件完成所有加载周期或试验件损坏;同时记录第一扭力单元、第二扭力单元中扭力传感器测得的扭力以及其对应光电传感器测得的转角;

步骤六:重复步骤四和五,直至完成所有疲劳试验;

步骤七:导出试验件转角及扭矩随时间变化曲线。

本发明采用以上技术方案与现有技术相比,具有以下技术效果:

1.实现了在实验室中模拟双扭簧在周期载荷作用下的疲劳情况;

2.能够通过计算机设定单周期内双扭簧的转角随时间的变化曲线以模拟真实环境下双扭簧的不同受扭工况;

3.试验装置结构紧凑简单,操作方便,成本低廉。

附图说明

图1为本发明的结构示意图;

图2为本发明的侧视图;

图3为本发明的俯视图。

图中,1-试验台,2-试验件支座,3-伺服电机,4-电机支座,5-减速器接头,6-扭矩传感器,7-扭簧接头,8-光电传感器,9-双扭簧试验件,10-行星减速器,11-第一固定销,12-第二固定销,13-第三固定销。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明:

本发明可以以许多不同的形式实现,而不应当认为限于这里所述的实施例。相反,提供这些实施例以便使本公开透彻且完整,并且将向本领域技术人员充分表达本发明的范围。在附图中,为了清楚起见放大了组件。

如图1、图2、图3所示,本发明公开了一种双扭簧疲劳试验装置,包含试验台、第一扭力单元、第二扭力单元、双扭簧试验件、试验件支座、以及第一至第三固定销;

所述双扭簧试验件包含第一至第三连接环、以及第一至第二扭簧,其中,所述第一至第三连接环均为两端开口的空心圆柱体,其侧壁中点处均设有垂直于其轴线的销孔;所述第一扭簧一端和所述第一连接环的一端同轴固连,另一端和所述第二连接环的一端同轴固连;所述第二扭簧一端和所述第二连接环的另一端同轴固连,另一端和所述第三连接环的一端同轴固连;

所述试验件支座固定在所述试验台上,试验件支座上设有水平通孔,且水平通孔在其侧壁中点处设有垂直于其轴线的销孔;

所述双扭簧试验件穿过所述试验件支座上的水平通孔,第二连接环上的销孔和试验件支座上的销孔重合且通过所述第二固定销固定,使得双扭簧试验件固定在所述试验件支座上;

所述第一扭力单元、第二扭力单元结构相同,分别设置在所述双扭簧试验件两侧,都包含伺服电机、行星减速器、减速器接头、扭力传感器、扭簧接头、电机支架和光电传感器;其中,所述伺服电机通过所述电机支架固定在所述试验台上,其输出轴通过行星减速器和所述减速器接头的一端相连,减速器接头的另一端通过扭力传感器和所述扭簧接头相连;所述光电传感器设置在所述电机支架上,用于测量电机输出轴的转角;所述扭簧接头包含第一连接部和第二连接部,其中,所述第一连接部为两端开口的空心圆柱体,其侧壁中点处均设有垂直于其轴线的销孔;所述第二连接部一端和所述扭力传感器固连,另一端和所述第一连接部的一端固连;

所述第一扭力单元扭簧接第一连接部的另一端插入双扭簧试验件第一连接环内,其上销孔和第一连接环的销孔重合且通过所述第一固定销固定;

所述第二扭力单元扭簧接第一连接部的另一端插入双扭簧试验件第三连接环内,其上销孔和第三连接环的销孔重合且通过所述第三固定销固定。

双扭簧试验件通过试验件支座固定在试验台上,双扭簧两端可同时扭转;两侧的伺服电机经行星减速器减速后驱动双扭簧试验件两端转动一定角度。通过计算机设定单周期内双扭簧的转角随时间的变化曲线能够模拟真实环境下双扭簧的不同受扭工况。

本发明还公开了一种该双扭簧疲劳试验装置的试验方法,包括以下步骤:

步骤一:将双扭簧试验件通过第二固定销固定在试验台的试验件支座上,并将第一扭力单元的第一连接部和双扭簧试验件的第一连接环通过第一固定销固定,将第二扭力单元的第一连接部和双扭簧试验件的第三连接环通过第三固定销固定;

步骤二:手动调整第一扭力单元、第二扭力单元的伺服电机将试验件转至未受力状态;

步骤三:将采集到的角度和扭矩在此位置清零;

步骤四:对第一扭力单元、第二扭力单元的伺服电机设定加载周期以及单周期内扭簧试验件转角随时间的曲线;

步骤五:开始试验,等待扭簧试验件完成所有加载周期或试验件损坏;同时记录第一扭力单元、第二扭力单元中扭力传感器测得的扭力以及其对应光电传感器测得的转角;

步骤六:重复步骤四和五,直至完成所有疲劳试验;

步骤七:导出试验件转角及扭矩随时间变化曲线。

本技术领域技术人员可以理解的是,除非另外定义,这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是,诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义,并且除非像这里一样定义,不会用理想化或过于正式的含义来解释。

以上所述的具体实施方式,对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明,所应理解的是,以上所述仅为本发明的具体实施方式而已,并不用于限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

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