一種寬頻疲勞試驗(yàn)機(jī)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種寬頻疲勞試驗(yàn)機(jī)，包括加載橫梁、驅(qū)動(dòng)源、上工裝夾具以及下工裝夾具，驅(qū)動(dòng)源主要由激振頭、導(dǎo)向支撐軸以及驅(qū)動(dòng)組件構(gòu)成，驅(qū)動(dòng)組件包括導(dǎo)磁體、鐵芯、直流線圈以及交流線圈，鐵芯設(shè)置在導(dǎo)磁體的內(nèi)腔中以構(gòu)成磁通道，直流線圈環(huán)繞設(shè)置在導(dǎo)磁體的內(nèi)壁上的凹槽中以形成位于磁通道中的恒定強(qiáng)磁場(chǎng)，交流線圈環(huán)繞設(shè)置在導(dǎo)磁體的內(nèi)壁與鐵芯的外壁之間的工作氣隙中以產(chǎn)生交變力，導(dǎo)向支撐軸設(shè)置在鐵芯的內(nèi)腔中并具有上下震蕩的自由度，激振頭分別與交流線圈和導(dǎo)向支撐軸固定連接。本發(fā)明利用交變運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)源作為疲勞試驗(yàn)機(jī)的加載裝置，其既能保證大驅(qū)動(dòng)力的輸出，又能提供大位移，全頻帶的疲勞測(cè)試，以替代或彌補(bǔ)現(xiàn)有類型的疲勞試驗(yàn)機(jī)。
【專利說明】
一種寬頻疲勞試驗(yàn)機(jī)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及測(cè)試領(lǐng)域，具體涉及一種寬頻疲勞試驗(yàn)機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著現(xiàn)代科技、國防工業(yè)以及儀器儀表等工業(yè)的飛速發(fā)展，新材料、新工藝層出不窮，對(duì)設(shè)備零部件及其結(jié)構(gòu)的安全性、可靠性要求也越來越高。統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，所有設(shè)備及構(gòu)件在使用中的破壞，大部分是由于承受動(dòng)載荷而使零部件產(chǎn)生疲勞裂紋引起的，因而疲勞試驗(yàn)在材料試驗(yàn)中尤為重要。疲勞試驗(yàn)機(jī)是測(cè)定材料疲勞強(qiáng)度最重要的試驗(yàn)設(shè)備之一，被廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車工業(yè)、軌道交通、科研院所等領(lǐng)域。
[0003]近年來國內(nèi)外對(duì)于疲勞試驗(yàn)機(jī)的研制發(fā)展異常迅速。目前，疲勞試驗(yàn)機(jī)的類型主要由電動(dòng)式、電磁式、液壓伺服式、壓電式等。電動(dòng)式疲勞試驗(yàn)機(jī)采用伺服電機(jī)作為動(dòng)力源，雖然結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低，但由于受電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的影響，小功率的疲勞機(jī)頻率可以從幾十赫茲到上百赫茲，大功率的只有十幾赫茲或幾十赫茲，無法實(shí)現(xiàn)幾千赫茲的高頻運(yùn)動(dòng)，且動(dòng)力越大頻率越低。電磁式疲勞試驗(yàn)機(jī)采用電磁鐵作為加載裝置，利用電磁鐵的吸合產(chǎn)生力，雖然加載力較大，但是頻率單一，位移較小。諧振式疲勞試驗(yàn)機(jī)利用機(jī)械系統(tǒng)共振原理來工作的，雖然耗能低，操作方便，但加載力只有在共振頻帶段才能發(fā)揮作用，其它頻帶加載力出不來，只適用于中頻段工作。液壓式疲勞試驗(yàn)機(jī)，其位移較大，頻率可以從DC到幾十赫茲甚至上百赫茲，但受大流量伺服閥的技術(shù)封鎖，大推力的液壓疲勞機(jī)無法實(shí)現(xiàn)幾百到上千赫茲的運(yùn)動(dòng)加載，且油源體積很大。壓電式疲勞試驗(yàn)機(jī)采用壓電元件作為驅(qū)動(dòng)力源，雖然頻率可以達(dá)到上萬赫茲，但它是利用壓電元件的壓電效應(yīng)轉(zhuǎn)化后作用于試件上的，故位移較小，且加載力不大。
[0004]因此，希望提供一種位移大、頻帶寬、加載力大的疲勞試驗(yàn)設(shè)備來替代上述所有類型的疲勞試驗(yàn)機(jī)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的發(fā)明目的在于提供一種寬頻疲勞試驗(yàn)機(jī)，以克服現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，使其既能保證大驅(qū)動(dòng)力的輸出，又能提供大位移，全頻帶的疲勞測(cè)試，以替代或彌補(bǔ)現(xiàn)有類型的疲勞試驗(yàn)機(jī)。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供以下的技術(shù)方案:一種寬頻疲勞試驗(yàn)機(jī)，包括加載橫梁、設(shè)置在所述加載橫梁的下方的驅(qū)動(dòng)源、安裝在所述加載橫梁的梁底的上工裝夾具以及安裝在所述驅(qū)動(dòng)源的臺(tái)面上的下工裝夾具，所述驅(qū)動(dòng)源包括激振頭、導(dǎo)向支撐軸以及驅(qū)動(dòng)組件，所述驅(qū)動(dòng)組件包括:
[0007]導(dǎo)磁體，其具有一導(dǎo)磁腔，所述導(dǎo)磁腔的內(nèi)壁設(shè)置有環(huán)形凹槽；
[0008]鐵芯，其設(shè)置在所述導(dǎo)磁體的內(nèi)腔中以構(gòu)成磁通道；
[0009]直流線圈，其環(huán)繞設(shè)置在所述導(dǎo)磁體的環(huán)形凹槽中以形成位于所述磁通道中的恒定強(qiáng)磁場(chǎng)；
[0010]及交流線圈，其環(huán)繞設(shè)置在所述導(dǎo)磁體的內(nèi)壁與所述鐵芯的外壁之間的工作氣隙中以產(chǎn)生交變力；
[0011]所述導(dǎo)向支撐軸設(shè)置在所述鐵芯的內(nèi)孔中并具有上下震蕩的自由度，所述激振頭分別與所述交流線圈和所述導(dǎo)向支撐軸固定連接。
[0012]上述技術(shù)方案中，所述寬頻疲勞試驗(yàn)機(jī)還包括安裝在所述加載橫梁上的測(cè)試傳感器和安裝在所述激振頭上的控制傳感器。
[0013]上述技術(shù)方案中，所述寬頻疲勞試驗(yàn)機(jī)采用由所述導(dǎo)磁體、所述鐵芯以及一層所述直流線圈構(gòu)成的單磁路系統(tǒng)。
[0014]上述技術(shù)方案中，所述寬頻疲勞試驗(yàn)機(jī)采用由所述導(dǎo)磁體、所述鐵芯以及上下設(shè)置的兩層所述直流線圈構(gòu)成的雙磁路系統(tǒng)。
[0015]上述技術(shù)方案中，所述導(dǎo)磁體的上端口與所述激振頭之間還設(shè)置有防護(hù)罩，所述防護(hù)罩的下端口與所述導(dǎo)磁體的上端口連接，所述防護(hù)罩的上端口通過防塵膜與所述激振頭柔性連接，以構(gòu)成所述驅(qū)動(dòng)源的防異物落入結(jié)構(gòu)。
[0016]上述技術(shù)方案中，所述導(dǎo)向支撐軸包括空氣彈簧和連接在所述空氣彈簧之上的導(dǎo)向支撐軸本體，所述空氣彈簧安裝在所述鐵芯的內(nèi)孔中，所述導(dǎo)向支撐軸本體連接所述激振頭。
[0017]上述技術(shù)方案中，所述驅(qū)動(dòng)源還設(shè)置有橫梁提升裝置，所述橫梁提升裝置安裝在所述導(dǎo)磁體上以驅(qū)動(dòng)所述加載橫梁。
[0018]上述技術(shù)方案中，所述驅(qū)動(dòng)源還設(shè)置有橫梁導(dǎo)向柱，所述橫梁導(dǎo)向柱安裝在所述導(dǎo)磁體上以導(dǎo)向所述加載橫梁。
[0019]上述技術(shù)方案中，所述加載橫梁還設(shè)置有可將其鎖緊在所述橫梁導(dǎo)向柱上的鎖緊結(jié)構(gòu)。
[0020]上述技術(shù)方案中，至少兩條所述橫梁導(dǎo)向柱的頂端之間通過連接板加固連接。
[0021]由于上述技術(shù)方案運(yùn)用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點(diǎn):本發(fā)明公開的寬頻疲勞試驗(yàn)機(jī)根據(jù)“電—磁—力”的原理，即通入直流電的直流線圈會(huì)產(chǎn)生恒定的磁場(chǎng)，另外一個(gè)通入交流電的交流線圈處于該磁場(chǎng)中切割磁力線，會(huì)產(chǎn)生上下運(yùn)動(dòng)的交變力，利用此交變運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)源來作為疲勞試驗(yàn)機(jī)的加載裝置，其既能保證大驅(qū)動(dòng)力的輸出，又能提供大位移，全頻帶的疲勞測(cè)試，以替代或彌補(bǔ)現(xiàn)有類型的疲勞試驗(yàn)機(jī)。
【附圖說明】
[0022]圖1為本發(fā)明實(shí)施例一公開的單磁路的寬頻疲勞試驗(yàn)機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖2為本發(fā)明實(shí)施例二公開的雙磁路的寬頻疲勞試驗(yàn)機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]其中，100、加載橫梁;110、鎖緊結(jié)構(gòu)；200、驅(qū)動(dòng)源;210、激振頭;220、空氣彈簧；230、支撐導(dǎo)向軸本體;240、導(dǎo)磁體;250、鐵芯;260、直流線圈；270、交流線圈；300、上工裝夾具;400、下工裝夾具;510、防護(hù)罩;520、防塵膜;600、橫梁提升裝置;700、橫梁導(dǎo)向柱;710、連接板;800、試件。
【具體實(shí)施方式】
[0025]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。
[0026]實(shí)施例一
[0027]參見圖1，如其中的圖例所示，一種寬頻疲勞試驗(yàn)機(jī)，包括加載橫梁100、設(shè)置在加載橫梁100的下方的驅(qū)動(dòng)源200、安裝在加載橫梁100的梁底的上工裝夾具300以及安裝在驅(qū)動(dòng)源200的臺(tái)面上的下工裝夾具400，驅(qū)動(dòng)源200主要由激振頭210、導(dǎo)向支撐軸以及驅(qū)動(dòng)組件構(gòu)成，上述導(dǎo)向支撐軸包括空氣彈簧220和連接在空氣彈簧220之上的導(dǎo)向支撐軸本體230，上述驅(qū)動(dòng)組件包括導(dǎo)磁體240、鐵芯250、直流線圈260以及交流線圈270，鐵芯250設(shè)置在導(dǎo)磁體240的內(nèi)腔中以構(gòu)成磁通道，直流線圈260環(huán)繞設(shè)置在導(dǎo)磁體240的內(nèi)壁上的凹槽中以形成位于上述磁通道中的恒定強(qiáng)磁場(chǎng)，交流線圈270環(huán)繞設(shè)置在導(dǎo)磁體240的內(nèi)壁與鐵芯250的外壁之間的工作氣隙中以產(chǎn)生交變力，空氣彈簧220設(shè)置在鐵芯250的內(nèi)孔中并具有上下伸縮的自由度，導(dǎo)向支撐軸本體230的桿體導(dǎo)向連接在導(dǎo)向軸承280中，激振頭210分別與交流線圈270和導(dǎo)向支撐軸本體230固定連接。
[0028]本實(shí)施例中的寬頻疲勞試驗(yàn)機(jī)采用由導(dǎo)磁體240、鐵芯250以及一層直流線圈260構(gòu)成單磁路系統(tǒng)。
[0029 ]導(dǎo)磁體240的上端口與激振頭210之間還設(shè)置有防護(hù)罩510，防護(hù)罩510的下端口與導(dǎo)磁體240的上端口連接，防護(hù)罩510的上端口通過防塵膜520與激振頭210柔性連接，以構(gòu)成驅(qū)動(dòng)源的防異物落入結(jié)構(gòu)。
[0030]采用單磁路結(jié)構(gòu)，激振頭210與交流線圈270為一體結(jié)構(gòu)，交流線圈270處于工作氣隙的環(huán)形磁場(chǎng)中，切割磁力線產(chǎn)生交變力，使激振頭210上下運(yùn)動(dòng)，以此作為疲勞試驗(yàn)機(jī)的驅(qū)動(dòng)源。
[0031 ]支撐導(dǎo)向軸固定在激振頭210的中心下部，位于鐵芯250的內(nèi)部，為激振頭210提供導(dǎo)向功能，保證其在軸向上的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，同時(shí)提供激振頭210及試驗(yàn)件800的承載。
[0032]加載橫梁100提供上工裝夾具300及測(cè)試傳感器的安裝，可以根據(jù)試驗(yàn)件800的尺寸調(diào)整加載橫梁100的高度。激振頭210上安裝下工裝夾具400及控制傳感器，試驗(yàn)件800安裝在上工裝夾具300和下工裝夾具400之間。
[0033]通入直流電的直流線圈產(chǎn)生恒定的磁場(chǎng)，另外一個(gè)通入交流電的交流線圈處于該磁場(chǎng)中切割磁力線，會(huì)產(chǎn)生上下運(yùn)動(dòng)的交變力。
[0034]為了實(shí)現(xiàn)加載橫梁100的上升和下降驅(qū)動(dòng)源還設(shè)置有橫梁提升裝置600和橫梁導(dǎo)向柱700，橫梁提升裝置600安裝在導(dǎo)磁體240上并且驅(qū)動(dòng)連接加載橫梁100，橫梁提升裝置600采用氣缸或電機(jī)，所橫梁導(dǎo)向柱700安裝在導(dǎo)磁體240上并且導(dǎo)向連接加載橫梁100。
[0035]為了進(jìn)一步提高設(shè)備安全性能，實(shí)現(xiàn)失電鎖緊，加載橫梁100還設(shè)置有可鎖緊在橫梁導(dǎo)向柱700上的鎖緊結(jié)構(gòu)110。
[0036]為了提高橫梁導(dǎo)向柱的穩(wěn)固性，橫梁導(dǎo)向柱700的頂端之間通過連接板800加固連接。
[0037]實(shí)施例二
[0038]參見圖2，如其中的圖例所示，其余與實(shí)施例一相同，不同之處在于，本實(shí)施例中的寬頻疲勞試驗(yàn)機(jī)采用由導(dǎo)磁體240、鐵芯250以及上下設(shè)置的兩層直流線圈260構(gòu)成的雙磁路系統(tǒng)。
[0039]采用雙磁路結(jié)構(gòu)，兩組直流線圈235尾端與尾端串聯(lián)連接，通入的電流方向相反。
[0040]實(shí)施例三
[0041]其余與實(shí)施例一或二相同，不同之處在于，上述提升氣缸以電機(jī)替代。
[0042]以上為對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的描述，通過對(duì)所公開的實(shí)施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對(duì)這些實(shí)施例的多種修改對(duì)本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會(huì)被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種寬頻疲勞試驗(yàn)機(jī)，包括加載橫梁、設(shè)置在所述加載橫梁的下方的驅(qū)動(dòng)源、安裝在所述加載橫梁的梁底的上工裝夾具以及安裝在所述驅(qū)動(dòng)源的臺(tái)面上的下工裝夾具，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)源包括激振頭、導(dǎo)向支撐軸以及驅(qū)動(dòng)組件，所述驅(qū)動(dòng)組件包括: 導(dǎo)磁體，其具有一導(dǎo)磁腔，所述導(dǎo)磁腔的內(nèi)壁設(shè)置有環(huán)形凹槽； 鐵芯，其設(shè)置在所述導(dǎo)磁體的內(nèi)腔中以構(gòu)成磁通道； 直流線圈，其環(huán)繞設(shè)置在所述導(dǎo)磁體的環(huán)形凹槽中以形成位于所述磁通道中的恒定強(qiáng)磁場(chǎng)； 及交流線圈，其環(huán)繞設(shè)置在所述導(dǎo)磁體的內(nèi)壁與所述鐵芯的外壁之間的工作氣隙中以產(chǎn)生交變力； 所述導(dǎo)向支撐軸設(shè)置在所述鐵芯的內(nèi)孔中并具有上下震蕩的自由度，所述激振頭分別與所述交流線圈和所述導(dǎo)向支撐軸固定連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的寬頻疲勞試驗(yàn)機(jī)，其特征在于，所述寬頻疲勞試驗(yàn)機(jī)還包括安裝在所述加載橫梁上的測(cè)試傳感器和安裝在所述激振頭上的控制傳感器。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的寬頻疲勞試驗(yàn)機(jī)，其特征在于，所述寬頻疲勞試驗(yàn)機(jī)采用由所述導(dǎo)磁體、所述鐵芯以及一層所述直流線圈構(gòu)成的單磁路系統(tǒng)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的寬頻疲勞試驗(yàn)機(jī)，其特征在于，所述寬頻疲勞試驗(yàn)機(jī)采用由所述導(dǎo)磁體、所述鐵芯以及上下設(shè)置的兩層所述直流線圈構(gòu)成的雙磁路系統(tǒng)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的寬頻疲勞試驗(yàn)機(jī)，其特征在于，所述導(dǎo)磁體的上端口與所述激振頭之間還設(shè)置有防護(hù)罩，所述防護(hù)罩的下端口與所述導(dǎo)磁體的上端口連接，所述防護(hù)罩的上端口通過防塵膜與所述激振頭柔性連接，以構(gòu)成所述驅(qū)動(dòng)源的防異物落入結(jié)構(gòu)。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的寬頻疲勞試驗(yàn)機(jī)，其特征在于，所述導(dǎo)向支撐軸包括空氣彈簧和連接在所述空氣彈簧之上的導(dǎo)向支撐軸本體，所述空氣彈簧安裝在所述鐵芯的內(nèi)孔中，所述導(dǎo)向支撐軸本體連接所述激振頭。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的寬頻疲勞試驗(yàn)機(jī)，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)源還設(shè)置有橫梁提升裝置，所述橫梁提升裝置安裝在所述導(dǎo)磁體上以驅(qū)動(dòng)所述加載橫梁。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的寬頻疲勞試驗(yàn)機(jī)，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)源還設(shè)置有橫梁導(dǎo)向柱，所述橫梁導(dǎo)向柱安裝在所述導(dǎo)磁體上以導(dǎo)向所述加載橫梁。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的寬頻疲勞試驗(yàn)機(jī)，其特征在于，所述加載橫梁還設(shè)置有可將其鎖緊在所述橫梁導(dǎo)向柱上的鎖緊結(jié)構(gòu)。10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的寬頻疲勞試驗(yàn)機(jī)，其特征在于，至少兩條所述橫梁導(dǎo)向柱的頂端之間通過連接板加固連接。
【文檔編號(hào)】G01N3/02GK106053272SQ201610675312
【公開日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2016年8月16日
【發(fā)明人】吳國雄, 趙征, 仝寧可
【申請(qǐng)人】蘇州東菱振動(dòng)試驗(yàn)儀器有限公司