一种旋转弯曲疲劳试验组件和旋转弯曲疲劳试验装置的制作方法

本实用新型涉及一种旋转弯曲疲劳试验组件和旋转弯曲疲劳试验装置。

背景技术：

四点式旋转弯曲疲劳试验机是检测材料旋转弯曲疲劳性能的重要仪器。

本申请的实用新型人在长期研发中发现，现有的四点式旋转弯曲疲劳试验机采用的垂直式结构，在试验过程中存在以下缺点：试样受力不均衡，使最大弯曲点不在支点中心，经常性出现试验失败，试验结果不满足实验要求；四弯曲点间距不完全可调；设备笨重，试验装夹麻烦；试验过程中力值控制、力保载不稳定，数值波动巨大，例如，在10～50n的范围内，波动值为±5n，在50-100n的范围内，波动值为±10％，在100-500n的范围内，波动值为±5％。由于试验过程中存在的缺点，导致弹簧中间产品——油回火钢丝，用现有的四点式旋转弯曲疲劳试验机做疲劳试验经常失败。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是克服上述现有技术的不足，提供一种旋转弯曲疲劳试验组件和旋转弯曲疲劳试验装置。

本实用新型解决上述技术问题采用的一个技术方案是：旋转弯曲疲劳试验组件，其中，所述组件包括：

底座组件；

轴向驱动组件，一侧与所述底座组件传动连接，用于形成轴向位移动力；

径向驱动组件，所述径向驱动组件的一端设置于所述轴向驱动组件上，所述径向驱动组件接收所述轴向位移动力在所述底座组件上移动，所述径向驱动组件用于套设部分试样，以对所述试样施加径向动力；

旋转驱动组件，设置于所述轴向驱动组件的一侧，用于对所述试样施加旋转动力以带动所述试样旋转；所述旋转驱动组件包括电机旋转座组件，所述电机旋转座组件用于夹持所述试样的一端，并在水平方向摆动，以补偿所述试样弯曲过程中变化的距离；

夹持固定组件，设置于所述径向驱动组件远离所述旋转驱动组件的一侧，所述夹持固定组件的一端连接所述轴向驱动组件，所述夹持固定组件用于夹持所述试样的另一端，并接收所述轴向位移动力在所述底座组件上移动。

本实用新型解决上述技术问题采用的另一个技术方案是：一种旋转弯曲疲劳试验装置，其中，所述装置包括机架和上述实施方式中的旋转弯曲疲劳试验组件，所述底座组件设置于所述机架上。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型解决了弹簧中间产品——油回火钢丝无法做疲劳试验问题，从而解决了弹簧无法做疲劳试验的问题。

本实用新型采用了四点式弯曲水平加载方式配合旋转驱动组件水平摆动随动结构，大大的提高试验的成功率。

本实用新型通过旋转驱动组件的摆动方式以及自动微调功能，配合径向驱动组件、夹持固定座中第一限位旋转座以及第二限位旋转座的旋转调节功能，使得夹持的试样能够在试验过程中保持自然受力的状态，即最高点位于径向驱动组件中间，从而提高油回火钢丝疲劳试验的成功率。

本实用新型带有电气控制系统，在动态试验的过程中能够将两支点间的力值波动范围控制在3n以内，并且具备，试验过程中更改实参数、记录数据等功能。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，其中：

图1是本实用新型一种旋转弯曲疲劳试验组件一实施例的结构示意图；

图2是图1所示旋转弯曲疲劳试验组件一实施例的侧面结构示意图；

图3是图1所示旋转驱动组件的结构示意图；

图4是图3所示旋转驱动组件的截面结构示意图；

图5是图3所示电机旋转座组件的结构示意图；

图6是图3所示伺服驱动座组件的结构示意图；

图7是图1所示径向驱动组件的结构示意图；

图8是图7所示径向驱动组件的侧面结构示意图；

图9是图1所示夹持固定组件的结构示意图；

图10是图9所示夹持固定组件的侧面结构示意图；

图11是本申请一种旋转弯曲疲劳试验装置一实施例的结构示意图；

图12是图11所示旋转弯曲疲劳试验装置的侧面结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图以及具体实施方式，对本实用新型做进一步描述。实施例中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等用语，仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。

请参见图1和图2，图1是本实用新型一种旋转弯曲疲劳试验组件一实施例的结构示意图，图2是图1所示旋转弯曲疲劳试验组件一实施例的侧面结构示意图。本实用新型所揭示的旋转弯曲疲劳试验组件100包括底座组件11、轴向驱动组件12、径向驱动组件13、旋转驱动组件14和夹持固定组件15。

具体来说，轴向驱动组件12，一侧与底座组件11传动连接，用于形成轴向位移动力。

径向驱动组件13，作为四点弯曲中的力值加载点，径向驱动组件13的一端设置于轴向驱动组件12上，另一端设置于底座组件11上，径向驱动组件13在接收轴向驱动组件12的轴向位移动力后，在底座组件11上移动到预设位置。径向驱动组件13用于套设部分试样，并向试样施加水平径向加载力值，以对试样施加径向动力，试样接受径向作用力变形弯曲。

旋转驱动组件14，设置于轴向驱动组件12的一侧，用于对试样施加旋转动力以带动试样旋转。旋转驱动组件14包括电机旋转座组件41，电机旋转座组件41用于夹持试样的一端，并在水平方向摆动，以补偿试样弯曲过程中变化的距离。在本实施例中，此处的水平摆动为轻微摆动。

夹持固定组件15，设置于径向驱动组件13远离旋转驱动组件14的一侧，夹持固定组件15的一端连接轴向驱动组件12，夹持固定组件15用于夹持试样的另一端，并接收轴向位移动力在底座组件11上移动。

请一并参阅图3～图5，图3是图1所示旋转驱动组件的结构示意图，图4是图3所示旋转驱动组件的截面结构示意图，图5是图3所示电机旋转座组件的结构示意图。

在一具体实施例中，电机旋转座组件41包括电机旋转座411、第一滑轨座412、两个电机旋转底侧板413、第一轴承限位件414、第一滑轨组件415、平移台416、两个第一轴承417、第一轴承套418和伺服电机419。

具体来说，伺服电机419用于带动试样旋转，电机旋转座411上设有第一通孔4111，第一通孔4111用于套设试样的一端。第一滑轨座412与电机旋转座411相对设置，第一滑轨座412设有第二通孔(图未示)，用于穿设伺服电机419。两个电机旋转底侧板413设置于第一滑轨座412与电机旋转座411之间，每个电机旋转底侧板413的两端分别连接第一滑轨座412与电机旋转座411相对的两端，例如可以通过螺钉、销钉等紧固件将电机旋转底侧板413与第一滑轨座412和电机旋转座411连接。

第一轴承限位件414设置于第一通孔4111中，作为四点弯曲的第一支点。第一滑轨组件415设置于第一滑轨座412朝向电机旋转座411的一侧，例如可以通过螺钉、销钉等紧固件将第一滑轨组件415和第一滑轨座412连接。

平移台416设置于第一滑轨组件415上，且设置于朝向电机旋转座411的一侧，平移台416设有第三通孔(图未示)，用于穿设伺服电机419。

第一轴承套418设置于平移台416朝向电机旋转座411的一侧，且设置于远离底座组件11的一端。第一轴承套418包括两个容纳腔(图未示)，两个容纳腔设置于靠近两个电机旋转底侧板413的两端，每个容纳腔用于容纳一个第一轴承417。在一具体实施例中，旋转驱动组件14还包括伺服驱动座组件141、垫块142、三爪卡盘143、伺服电机固定块144和第二轴承145，伺服驱动座组件141成框架状，套设于电机旋转座411，第二轴承145设置于电机旋转座411和伺服驱动座组件141之间。相应地，旋转驱动组件14进一步可以包括一轴承套(图未示)，用于容纳第二轴承145，轴承套设置于电机旋转座411和伺服驱动座组件141之间。

垫块142设置于伺服驱动座组件141朝向底座组件11的一侧，用于连接底座组件11。在本实施例中，垫块142的个数为两个。三爪卡盘143设置于电机旋转座411和伺服电机419之间，且三爪卡盘143的一端连接电机旋转座411，另一端连接伺服电机419，三爪卡盘143的一端用于夹持试样的一端，试样的一端穿过第一通孔4111以连接三爪卡盘143。伺服电机固定块144设置于平移台416上，且设置于底座组件11和平移台416之间，伺服电机固定块144抵接三爪卡盘143。伺服电机固定块144上设有第四通孔，用于穿设伺服电机419。第一滑轨座412支撑承载伺服电机固定块144小辐度摆动。

旋转弯曲疲劳试验组件100中的径向驱动组件14对试样进行加载时，试样受到径向作用力弯曲变形，套设于试样上的第一通孔4111受到试样产生的作用力，使得电机旋转座411以第二轴承145为摆动支点在水平方向摆动。

由于试样的一端穿过第一通孔4111后被三爪卡盘143夹持，因此，试样在弯曲过程中以第一通孔4111为一个支点，产生对三爪卡盘143的扭转力，使得三爪卡盘143摆动，从而使伺服固定块144水平方向微摆动。伺服固定块144在水平方向摆动时，会产生一定的位移，平移台416移动，能够补偿试样弯曲过程中变化的距离，从而使试样处于自然受力的状态。

请一并参阅图6，图6是图3所示伺服驱动座组件的结构示意图。

在一具体实施例中，伺服驱动座组件141包括伺服驱动器底座1411、两个支撑板侧板1412和驱动电机轴承座1413，伺服驱动器底座1411和驱动电机轴承座1413相对设置，两个支撑板侧板1412设置于伺服驱动器底座1411和驱动电机轴承座1413之间。在本实施例中，可以通过螺钉、销钉等紧固件将支撑板侧板1412与伺服驱动器底座1411和驱动电机轴承座1413连接。伺服驱动座组件141用于承载电机旋转座411，以及支撑电机旋转座411摆动。

电机旋转座411上设有两个凸起(图未示)，两个凸起设置于第一通孔4111靠近的伺服驱动器底座1411和驱动电机轴承座1413两侧。伺服驱动器底座1411和驱动电机轴承座1413上分别设有一通孔，两个通孔与两个凸起相匹配，容纳第二轴承145的轴承套设置于凸起和通孔之间。请一并参阅图7～图8，图7是图1所示径向驱动组件的结构示意图，图8是图7所示径向驱动组件的侧面结构示意图。

在一具体实施例中，旋转弯曲疲劳试验组件100可以包括两个径向驱动组件13，每个径向驱动组件13包括电缸座131、电缸转接座132、第一调心旋转座组件133、电缸134和套环135。

电缸座131连接底座组件11。电缸转接座132设置于电缸座131背离底座组件11的一侧，电缸转接座132包括电缸安装部1321和电缸转接部1322，电缸安装部1321连接电缸座131，电缸转接部1322设置于电缸安装部1321背离电缸座131的一侧，电缸转接部1322包括第五通孔(图未示)。第一调心旋转座组件133与电缸134设置于电缸转接部1322的两侧，且第一调心旋转座组件133与电缸134通过第五通孔转动连接。套环135设置于第一调心旋转座组件133与第五通孔之间。

第一调心旋转座组件133包括第一槽形壳体1331、第一限位旋转座1332、第三轴承1333、第二轴承限位件1334、传感器螺钉1335和力值传感器1336。第一槽形壳体1331的侧边为开口端，用于容纳第一限位旋转座1332。第二轴承限位件1334设置于第一槽形壳体1331内侧的顶端，用于容纳第三轴承1333，第三轴承1333与第一限位旋转座1332转动连接。力值传感器1336设置于第一槽形壳体1331外周面上，且抵接套环135。至少部分传感器螺钉1335设置于第一槽形壳体1331的侧边，且依次穿过力值传感器1336、套环135和第五通孔，以将第一槽形壳体1331与电缸134连接。

每个径向驱动组件13为四点弯曲中的力值加载点，电缸134可以提供稳定的推力，力值传感器1336与电气系统组成闭环控制。力值加载弯曲时，第二轴承限位件1334在试验弯曲时可以随弯曲半径变化自动调节，确保力值加载点的受力方向与该点与弯曲圆心的连线重合。

请一并参阅图9～图10，图9是图1所示夹持固定组件的结构示意图，图10是图9所示夹持固定组件的侧面结构示意图。

在一具体实施例中，夹持固定组件15包括夹持固定座151、夹持转接座152、支座153和第二调心旋转座组件154，夹持固定座151连接底座组件11。

夹持转接座152设置于夹持固定座151背离底座组件11的一侧，夹持转接座152包括夹持安装部1521和夹持转接部1522，夹持安装部1521连接夹持固定座151，夹持转接部1522设置于夹持安装部1521背离夹持固定座151的一侧。支座153设置于第二调心旋转座组件154与夹持转接部1522之间。

第二调心旋转座组件154包括第二槽形壳体1541、第二限位旋转座1542、第四轴承1543、第三轴承限位件1544，第二槽形壳体1541的侧边为开口端，用于容纳第二限位旋转座1542。第三轴承限位件1544设置于第二槽形壳体1541内侧的顶端，用于容纳第四轴承1543，第三轴承1333与第一限位旋转座1332转动连接。

夹持固定组件15为四点弯曲之中的另一支点，夹持转接座152与支座153在配合第二调心旋转座组件154构成一个稳定的固定系统，其主要作用在于约束试验过程中试验的径向移动。第三轴承限位件1544在试验弯曲时可以随弯曲半径变化自动调节，确保力值加载点的受力方向与该点与弯曲圆心的连线重合。

在一具体实施例中，底座组件11包括多个齿条111和底座112，多个齿条111设置于底座112上，齿轮122与齿条111啮合。轴向驱动组件12包括至少一个轴向电机(图未示)、至少一个连接件(图未示)和至少一个齿轮122，轴向电机用于形成轴向位移动力，至少一个轴向电机匹配一个连接件和一个齿轮。至少一个齿轮122设置于至少一个连接件上，连接件连接垫块142、电缸座131和夹持固定座151中的至少一者。

在本实施例中，底座组件11包括两个齿条111，轴向驱动组件12包括三个轴向电机、三个连接件和三个齿轮122，每个齿轮122匹配一个轴向电机和一个连接件，且三个连接件通过螺钉、销钉等紧固件分别连接垫块142、电缸座131和夹持固定座151。

在一具体实施例中，底座组件11还包括第二滑轨组件113，第二滑轨组件113设置于齿条111朝向径向驱动组件13的一侧，且固定于底座112上。第二滑轨组件113包括多个滑块(图未示)和两条滑轨(图未示)，多个滑块在滑轨上滑动，滑块连接电缸座131和夹持固定座151中的至少一者。径向驱动组件13和/或者夹持固定组件15接收轴向位移动力后，带动滑块在滑轨上移动。

在本实施例中，第二滑轨组件113包括三个滑块，三个滑块分别两个径向驱动组件13的两个电缸座131和夹持固定座151连接两条滑轨平行设置。

本实用新型提供一种旋转弯曲疲劳试验组件100，组件包括底座组件11。轴向驱动组件12，一侧与底座组件11传动连接，用于形成轴向位移动力。径向驱动组件13，径向驱动组件13的一端设置于轴向驱动组件12上，径向驱动组件13接收轴向位移动力在底座组件11上移动，径向驱动组件13用于套设部分试样，以对试样施加径向动力。旋转驱动组件14，设置于轴向驱动组件12的一侧，用于对试样施加旋转动力以带动试样旋转。旋转驱动组件14包括电机旋转座组件41，电机旋转座组件41用于夹持试样的一端，并在水平方向摆动。夹持固定组件15，设置于径向驱动组件13远离旋转驱动组件14的一侧，夹持固定组件15的一端连接轴向驱动组件12，夹持固定组件15用于夹持试样的另一端，并接收轴向位移动力在底座组件11上移动。通过旋转驱动组件14中的电机旋转座组件41水平摆动以及平移台416的移动，再配合伺服电机固定块144的微摆，实现自动调节功能，轴向驱动组件12、径向驱动组件13施加轴向位移动力和径向动力径向动力，配合第一限位旋转座1332以及第二限位旋转座1542的旋转调节功能，形成四点式弯曲水平加载方式，使得夹持的试样能够在试验过程中保持自然受力的状态，即最高点位于径向驱动组件14中间，能够提高油回火钢丝疲劳试验的成功率。

在上述实施方式的基础上，本申请进一步提供一种旋转弯曲疲劳试验装置，请参阅图11和图12，图11是本申请一种旋转弯曲疲劳试验装置一实施例的结构示意图，图12是图11所示旋转弯曲疲劳试验装置的侧面结构示意图。本实用新型所揭示的旋转弯曲疲劳试验装置500包括机架51和旋转弯曲疲劳试验组件52。

具体来说，旋转弯曲疲劳试验组件52包括底座组件，底座组件设置于机架51上。

轴向驱动组件，一侧与底座组件传动连接，用于形成轴向位移动力。

径向驱动组件，径向驱动组件的一端设置于轴向驱动组件上，径向驱动组件接收轴向动力在底座组件上移动，径向驱动组件用于套设部分试样，以对试样施加径向动力。

旋转驱动组件，设置于轴向驱动组件的一侧，用于对试样施加旋转动力以带动试样旋转。旋转驱动组件包括电机旋转座组件，电机旋转座组件用于夹持试样的一端，并在水平方向摆动。

夹持固定组件，设置于径向驱动组件远离旋转驱动组件的一侧，夹持固定组件的一端连接轴向驱动组件，夹持固定组件用于夹持试样的另一端，并接收轴向位移动力在底座组件上移动。

在一具体实施例中，装置还包括控制盒53、防护罩54和指示灯55，控制盒53设置于机架51上，以将旋转弯曲疲劳试验组件52遮盖，防护罩54设置于机架51靠近旋转驱动组件的一端，用于对装置中的结构根据预设参数进行电力控制以及记录数据。指示灯55设置于机架51靠近夹持固定组件的一端。

本实施例揭示的旋转弯曲疲劳试验组件的具体实施方式与上述实施方式类似，具体可参阅上述实施方式，此处不做赘述。

旋转弯曲疲劳试验装置500内设置有电气系统，电气系统连接防护罩54、底座组件、轴向驱动组件、径向驱动组件、旋转驱动组件和夹持固定组件。

使用本装置进行试验时，试验过程可以包括以下步骤：

1、设置旋转驱动组件、径向驱动组件、夹持固定座之间的间距。

2、将试样依次穿过夹持固定座、径向驱动组件、旋转驱动器的轴承限位件；然后通过三爪卡盘夹紧试样。

3、使用防护罩54设置加载力值与旋转速度，径向驱动组件加载力值，试样受力构成四点弯曲，同时电机通过八爪卡盘带动试样旋转。

4、试样疲劳断裂，试验结束。

本实用新型提供一种旋转弯曲疲劳试验装置500，能够提高油回火钢丝疲劳试验的成功率。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，任何本领域技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围内，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。