专利名称：横向振动试验机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及横向振动试验机，主要用于紧固件的横向振动试验。
背景技术：
紧固件是将两个或两个以 上的零件(或构件)紧固连接成为一个整体时所采用的一类机械零件的总称，包括螺柱、螺栓、螺母、螺钉、铆钉、焊钉、销以及组合件和连接副等，其应用范围极为广泛，在各种机械、设备、车辆、船舶、铁路、桥梁、建筑、结构、工具、仪器、仪表和用品等上面，都可以看到各式各样的紧固件。其中依靠螺纹结构连接的螺纹紧固件因其具有加工方便，连接力大，结构紧凑，便于装拆，连接可靠等优点，成为目前应用最广泛紧固件产品。由于螺纹结构原理的实质是斜面机构，在预紧载荷作用下产生的周向分力会使连接具有松脱趋向，但在连接副和支承面的摩擦作用下实现自锁而不松脱。然而，当连接副受到外界载荷的扰动时，原来的平衡可能被打破，出现轻微的滑动，在一次一次的扰动中，这种滑动越来越大，最终达到松脱的程度。由于紧固件的防松性能与人们的生命财产的安全紧密相关，因此必须对紧固件的防松性能进行试验和评估。到目前为止，用于评价紧固件的防松性能的试验方法主要有三种，包括地脚螺栓试验法、套筒横向冲击法和横向振动试验法，其中，地脚螺栓试验法因其不能得到理想的试验数据，可比性差，且没有标准化，现在已基本上不用；紧固件加速振动试验已制定为国家军用标准(GJB715. 3-89)，国内航空航天系统主要使用这种方法；横向振动法是上世纪八十年代以来公认的效果较理想的方法，我国已发布实施了国家标准(GB /T10431-1989)，并于1990年I月I日起实施，这种方法在国内越来越多地使用，特别是在八十年代末到九十代汽车产品换型和近些年铁路提速中被频繁使用，成为这些行业指定的方法。根据国家标准(GB / T10431-1989)，横向振动试验在紧固件横向振动试验机上进行。将被试紧固件拧紧在试验装置上，使之产生一定的夹紧力。借助于试验机在被夹紧两金属板之间产生的交变横向位移，使连接松动，导致夹紧力减小甚至完全丧失。连续记录夹紧力的瞬时值，根据记录数据的分析比对可以判定紧固件的防松性能。在试验过程中，夹紧力减小得越慢，防松性能越好；反之，夹紧力减小得越快，防松性能越差。横向振动试验机一般主要包括驱动装置、振动装置和试验夹具装置。不同的横向振动试验机的主要区别在于产生横向振动的方式，目前常规的横向振动试验机是通过机械方式来产生横向振动的，如利用电机带动不平衡重块旋转，通过不平衡重块旋转时产生的离心力来产生振动，或者利用电机带动偏心轮，通过偏心轮将电机的旋转运动转换为连杆的水平往复运动，最后由横向力传感器和连接板与试验装置的动板连接。改变偏心轮的转速可调整振动频率,而调节偏心量可改变振幅大小,其振动源实质上是一种机械的曲柄滑块机构。采用机械式振动源的横向振动试验机结构复杂，工作频率较低、振幅和振动加速度调整困难。
实用新型内容有鉴于现有技术的上述缺陷，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种横向振动试验机，其振动频率和振动力方便调节控制，且噪音小，发热低。为实现上述目的，本实用新型提供了一种横向振动试验机，包括振动源，该振动源包括第一永磁装置和第二永磁装置，第一永磁装置包括旋转主轴，以及相互间隔地设置在与旋转主轴的轴线垂直的平面上，且随旋转主轴一起运动的至少一对N极永磁体和S极永磁体，第二永磁装置包括平动主轴，以及相互间隔地设置在与平动主轴的轴线垂直的平面上,且随平动主轴一起运动的至少一对N极永磁体和S极永磁体，第一永磁装置的永磁体和第二永磁装置的永磁体被设置为间隔地相互面对，当第一永磁装置随旋转主轴旋转时，其上的永磁体与第二永磁装置上的永磁体之间产生的交变的磁力使得第二永磁装置随平动主轴轴向地往复运动。在本实用新型的较佳实施方式中，旋转主轴由驱动部件驱动，驱动部件包括主电机、同步带系统、飞轮和离合器，主电机将转动和扭矩通过同步带系统传送至飞轮，飞轮与离合器相连，当离合器接合后，将转动和扭矩传送至旋转主轴。在本实用新型的另一较佳实施方式中，旋转主轴的转速是通过控制主电机的交流频率来控制的。在本实用新型的另一较佳实施方式中，离合器从飞轮开始转动起，延时5 10秒后接合。在本实用新型的另一较佳实施方式中，还包括调整装置，调整装置通过使第一永磁装置在横向振动试验机的机架相对第二永磁装置运动，以改变第一永磁装置和第二永磁装置之间的距离，从而改变第一永磁装置和第二永磁装置之间产生的磁力的大小。在本实用新型的另一较佳实施方式中，第一永磁装置承载在可锁定的滑动装置上，滑动装置在解除锁定后，可在设置在机架上的滑轨上滑动。在本实用新型的另一较佳实施方式中，第一永磁装置和第二永磁装置之间的距离被控制4 50mm之间。在本实用新型的另一较佳实施方式中，第一永磁装置和第二永磁装置均分别包括对称分布的4块扇形永久磁铁，其中2块为N极，2块为S极，并且每一块永久磁铁的极性都与其相邻的永久磁铁的极性相反。在本实用新型的另一较佳实施方式中，永久磁铁之间用隔板间隔。在本实用新型的另一较佳实施方式中，隔板由尼龙材料制成。不同于现有技术中的机械式的振动源，根据本实用新型利用了交变的永磁力来产生振动。第一永磁装置和第二永磁装置之间间隔有一定距离，即其之间的相对旋转运动为非接触型的运动，从而彻底消除了摩擦，系统噪音小、不发热，易于控制系统振动力。另外通过交变的磁力的大小受第一永磁装置和第二永磁装置之间的距离大小的影响，因此通过调整该距离，就可方便地调整交变的磁力，亦即振动源输出的振动力的大小。另外主电机的转动和扭矩是通过同步带系统传送的，由于同步带具有同步传递转速的特点，主电机的输出转速就是振动源的振动次数，因此通过改变交流频率来可以准确、可靠和容易地控制振动频率。另外还采用了飞轮，其主要作用是稳定旋转主轴的转速和储存惯性的作用，有助于增加电机的启动力矩并使系统运作更为平稳。
图I是本实用新型的一个较佳实施例的横向振动试验机的机架的示意图。图2是本实用新型的一个较佳实施例的横向振动试验机的示意图。图3是本实用新型的一个较佳实施例的横向振动试验机的剖视图。图4是本实用新型的一个较佳实施例的横向振动试验机的第一永磁装置的示意图。图5是本实用新型的一个较佳实施例的横向振动试验机的第二永磁装置的示意图。 图6 (a)本实用新型的一个较佳实施例的横向振动试验机的的永磁体的布置示意图。图6(b)是本实施例中一个扇形永磁体的示意图。
具体实施方式
以下结合附图和根据本实用新型的横向振动试验机的一个优选实施例来对本实用新型进行说明。该实施例包括有机架、执行部件和驱动部件。如图I所示，机架I包括定位架2和定位架顶板3组成，定位架顶板3上加工有各种螺纹孔方便于安装各个部件。机体通过地脚螺栓孔与地面基础连接。这种结构具有抗震性能较好、相对重量较轻、结构强度高、可满足复杂的装配要求等优点。如图2所示，执行部件用于将驱动部件输入的旋转和扭矩转化成施加至待测试样上的可调整的横向振动。执行部件包括有振动源4、振动输出装置5、夹具装置6。其中振动源4用于产生振动试验所需的振动，不同于现有技术中的机械式的振动源，根据本实用新型的试验机利用了交变的永磁力来产生振动。如图3所示，在本实施例中，振动源4包括有第一永磁装置7、第二永磁装置8和调整装置9。如图4所示，第一永磁装置7与旋转主轴10相连，包括多块成对的永磁体11，它们围绕着旋转主轴10的轴线，对称地分布在与旋转主轴10的轴线垂直的平面上的，其中每一块永磁体11的极性都与其相邻的永磁体11的极性相反。如图6(a)和图6(b)所示，在本实施例中，上述的多块成对的永磁体11为4块扇形的永久磁铁(其中N、S各两块)，它们构成的第一永磁装置7固定安装在旋转主轴的一端的端头上，永久磁铁之间用不导磁材料制成的隔板12间隔。例如隔板12可由铝、铜、奥氏体不锈钢或尼龙制成，但优选尼龙，因其不切割磁力线，不会产生涡流发热的损失。如图2、3、4所示，旋转主轴10的另一端与驱动部件相连，在本实施例中，驱动部件包括电磁离合器13、飞轮14、同步带系统15和主电机16等。旋转主轴10通过花键17，可轴向滑动地连接至电磁离合器13的动盘组件18,主电机16通过同步带系统15带动飞轮14旋转，而飞轮14固定连接至电磁离合器13的衔铁组件19。在电磁离合器13通电后，电磁离合器的动盘组件18与衔铁组件19吸合，从而将主电机16输出的转动和扭矩传送至旋转主轴10，进而使第一永磁装置7绕旋转主轴10的轴线旋转。在本实施例中，同步带系统15包括同步带组件20、小带轮组件21、大带轮组件22。其中小带轮组件21连接至主电机16的轴，而大带轮组件22则连接至飞轮14。由于同步带系统15具有同步传递转速的特点，主电机16的输出转速就是振动源4的振动次数，因此通过改变交流频率来可以准确、可靠和容易地控制振动频率。而飞轮14的主要作用是稳定旋转主轴10的转速和储存惯性的作用，有助于增加主电机16的启动力矩并使系统运作更为平稳。在本实施例运转时，在起始阶段电磁离合器13是分离的，即此时飞轮14和衔铁组件19在同步带系统15的带动下空转，经过一定的延时，例如5 IOs后，电磁离合器13被通电，产生磁力使动盘组件18和衔铁组件19吸合，动盘组件18带动旋转主轴10旋转，进而带动第一永磁装置7旋转。第一永磁装置7和包括主电机16在内的驱动部件全部承载在可锁定的滑动装置23上，当解除滑动装置23的锁定后，滑动装置23可在设置在机架的定位架顶板3上的导轨29上水平滑动。如图5所示，第二永磁装置8与平动主轴24相连，包括对称分布在与平动主轴24的轴线方向垂直的平面上的多块成对的永磁体11，其中每一块永磁体11的极性都与其相邻的两块永磁体11的极性相反。与图6(a)和图6(b)相似，在本实施例中，同样由4块扇形的永久磁铁11 (其中N、S各两块)固定安装在平动主轴的一端，永久磁铁之间用不导磁 材料制成的隔板12间隔，隔板12可由铝、铜奥氏体不锈钢或尼龙制成，但优选尼龙，因其不切割磁力线，不会产生涡流发热的损失。如图3、4、5所示，平动主轴24与旋转主轴10是大致共轴的，第二永磁装置8与第一永磁装置7相互面对且间隔一定的距离。第二永磁装置8及平动主轴24可相对机架I在平动主轴24的轴向上滑动，做往复运动。在本实施例中，平动主轴24通过花键25与花键套26形成滑动配合，而花键套26和机架I是固定连接或一体的。此时第二永磁装置8由平动主轴24和花键套26之间的花键配合的限制，只能随花键主轴作轴向往复运动，且可预先设定其允许的最大运动运程。平动主轴24的另一端与振动输出装置5相连。在本实施例中，振动输出装置为相互连接的主动拉板27和从动拉板28。需要指出的是，在根据本实用新型的实施例中，只要第二永磁装置8受到来自第一永磁装置7的交变的磁力的作用，由于第二永磁装置8没有圆周方向的自由度，因此只会产生轴向的往复运动。而上述交变的磁力产生于第一永磁装置7和第二永磁装置8上的相对旋转运动永磁体11之间，因此永磁体11在第一永磁装置7和第二永磁装置8上的布置可有多种形式，但应至少各包括一对N极和S极，以在第一永磁装置7和第二永磁装置8之间产生交变的磁力。第一永磁装置7和第二永磁装置8之间间隔有一定距离，即上述永磁体11之间的相对旋转运动为非接触型的运动，从而彻底消除了摩擦，系统噪音小、不发热，易于控制系统振动力。另外通过交变的磁力的大小受第一永磁装置7和第二永磁装置8之间的距离大小的影响，因此通过调整该距离，就可方便地调整交变的磁力，亦即振动源输出的振动力的大小。如图3所示，当解除对滑动装置23的锁定后，调整装置9通过调整滑动装置23的位置来调整第一永磁装置7和第二永磁装置8之间的距离。在本实施例中，调整装置9通过电机31驱动丝杆30来驱动滑动装置23在机架的导轨29上滑动，从而使承载在滑动装置23上的第一永磁装置7相对静止的第二永磁装置8在轴线方向上运动，从而改变第一永磁装置7和第二永磁装置8之间的距离D。在本实施例中，该距离D可在4 50mm之间进行调整。[0034]当包括主电机16在内的驱动部件驱动旋转主轴10，带动第一永磁装置7旋转时，由于其磁极的周期性变化，与第二永磁装置8的磁极不断发生交替变换，通过磁极之间产生的相互吸引和排斥力，使得平动主轴24受到往复的轴向力，在固定的频率和振幅下作周期性的往复运动，将振动波传送至上述的振动输出装置5。振动输出装置5与夹具装置6相连，夹具装置6用于夹紧和预紧待测的紧固件样件，同时在测试中，将振动源4输出的振动施加至该紧固件样件，对其进行测试。在本实施例中，夹具装置6包括夹紧机构、预紧机构。其中夹紧机构用于夹紧待测样件，预紧系统用于安装预定的力自动预紧被试的样件。在被试样件未松脱前，第二永磁装置8和振动输出装置5虽尚未开始平动，但实际上已受到磁力的推拉作用，不断向夹具装置6传送振动波。夹具装置6中的被测样件在一定时间内抵抗这种振动波的能力体现在松脱的时间越长其防松性能就越好，也就证明被试样件的防松性能的好坏。 以上详细描述了本实用新型的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本实用新型的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本实用新型的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
权利要求1.一种横向振动试验机，包括振动源，其特征在于，所述振动源包括第一永磁装置和第二永磁装置，所述第一永磁装置包括旋转主轴，以及相互间隔地设置在与所述旋转主轴的轴线垂直的平面上，且随所述旋转主轴一起运动的至少一对N极永磁体和S极永磁体，所述第二永磁装置包括平动主轴，以及相互间隔地设置在与所述平动主轴的轴线垂直的平面上，且随所述平动主轴一起运动的至少一对N极永磁体和S极永磁体，所述第一永磁装置的所述永磁体和所述的第二永磁装置的所述永磁体被设置为间隔地相互面对，当所述第一永磁装置随所述旋转主轴旋转时，所述第一永磁装置的所述永磁体与所述第二永磁装置上的永磁体之间产生的交变的磁力使得所述第二永磁装置随所述平动主轴轴向地往复运动。
2.如权利要求I所述的横向振动试验机，其中，所述旋转主轴由驱动部件驱动，所述的驱动部件包括主电机、同步带系统、飞轮和离合器，所述主电机将转动和扭矩通过所述同步带系统传送至飞轮，所述飞轮与所述离合器相连，当所述离合器接合后，将所述的转动和扭矩传送至所述旋转主轴。
3.如权利要求2所述的横向振动试验机，其中，所述旋转主轴的转速是通过控制所述 主电机的交流频率来控制的。
4.如权利要求2所述的横向振动试验机，其中，所述离合器从所述飞轮开始转动起，延时5 10秒后接合。
5.如权利要求I所述的横向振动试验机，其中，还包括调整装置，所述调整装置通过使所述第一永磁装置在所述横向振动试验机的机架上相对所述第二永磁装置运动，以改变所述第一永磁装置和所述第二永磁装置之间的距离，从而改变所述第一永磁装置和所述第二永磁装置之间产生的磁力的大小。
6.如权利要求5所述的横向振动试验机，其中，所述第一永磁装置承载在可锁定的滑动装置上，所述滑动装置在解除锁定后，可在设置于所述机架上的滑轨上滑动。
7.如权利要求5或6所述的横向振动试验机，其中，所述第一永磁装置和所述的第二永磁装置之间的距离被控制在4 50mm之间。
8.如权利要求I所述横向振动试验机，其中，所述第一永磁装置和所述第二永磁装置均分别包括对称分布的4块扇形永久磁铁，其中2块永久磁铁为N极，2块永久磁铁为S极，并且每一块永久磁铁的极性都与其相邻的永久磁铁的极性相反。
9.如权利要求8所述的横向振动试验机，其中，所述永久磁铁之间用隔板间隔。
10.如权利要求9所述横向振动试验机，其中，所述隔板由尼龙材料制成。
专利摘要本实用新型提供了一种横向振动试验机，包括振动源，该振动源包括第一永磁装置和第二永磁装置，第一永磁装置包括旋转主轴，以及相互间隔地设置在与旋转主轴的轴线垂直的平面上，且随旋转主轴一起运动的至少一对N极永磁体和S极永磁体，第二永磁装置包括平动主轴，以及相互间隔地设置在与平动主轴的轴线垂直的平面上，且随平动主轴一起运动的至少一对N极永磁体和S极永磁体，第一永磁装置的永磁体和第二永磁装置的永磁体被设置为间隔地相互面对，当第一永磁装置随旋转主轴旋转时，其上的永磁体与第二永磁装置上的永磁体之间产生的交变的磁力使得第二永磁装置随平动主轴轴向地往复运动。
文档编号G01M7/04GK202494553SQ20112053127
公开日2012年10月17日 申请日期2011年12月16日 优先权日2011年12月16日
发明者冯梅, 姜招喜, 张挺, 彭树庆, 顾茂众 申请人:上海底特精密紧固件有限公司, 国家标准件产品质量监督检验中心, 海盐海泰克标准件研发有限公司