本发明涉及扭转疲劳测试领域，具体是一种往复扭转耐久测试装置及测试方法。
背景技术
铁氧体是从20世纪40年代迅速发展起来的一种新型的非金属磁性材料。与金属磁性材料相比，铁氧体具有电阻率大、介电性能高、在高频时具有较高的磁导率等优点。随着科学技术的发展,铁氧体不仅在通讯广播、自动控制、计算技术和仪器仪表等电子工业部门应用日益广泛，已经成为不可缺少的组成部分，而且在宇宙航行、卫星通讯、信息显示和污染处理等方面，也开辟了广阔的应用空间。在生产工艺上，铁氧体类似于一般的陶瓷工艺，操作方便易于控制，不像金属磁性材料那样要轧成薄片或制成细粉介质才能应用。由于铁氧体性能好、成本低、工艺简单、又能节约大量贵金属，已成为高频弱电领域中很有发展前途的一种非金属磁性材料。
目前，铁氧体粉末成型、粉末冶金成型，稀土成型，陶土成型等生产工艺中，在盘形或轮形产品的检测设备中，针对产品芯部长时间承受扭转力的测试设备尚为空缺，因此生产出的相当一部分不合格产品，被误认定为合格品销售出去，这些不合格产品在实际长时间使用过程中，由于长时间承受扭转力，隐匿的缺陷逐步显现出来，对产品本身造成损坏，进而造成严重的经济损失和人员安全问题。而这些产品缺陷，如果在产品生产阶段就能被发现，则可有效避免后续的损失，因此，如何设计出一款针对这些产品的往复扭转耐久测试装置，一直是本领域技术人员致力解决的技术难题。
经检索，中国专利，申请号：201710200144.5，申请公布日：2017年06月20日，公开了一种材料扭转及扭转疲劳测试装置，包括疲劳试验机、真空杜瓦容器、控温系统和夹具组件，夹具组件包括：与疲劳试验机的负荷传感器连接的上连接法兰、与疲劳试验机的横梁固定连接的上连接盘、通过上支撑杆与上连接盘固定连接的上法兰、一端与上法兰固定连接的支撑管，与支撑管的另一端固定连接的上支撑盘、通过下支撑杆与上支撑盘固定连接的下支撑盘、一端与上连接法兰连接另一端穿过上连接盘和上法兰以及支撑管和上支撑盘的中心杆、与中心杆的另一端固定连接的下内支撑盘和分别与下内支撑盘和下支撑盘连接的夹具，真空杜瓦容器与上法兰密封连接，试样位于真空杜瓦容器内部，温控系统用来控制真空杜瓦容器内的温度，为试样提供所需的环境温度。该装置可实现低温、室温、高温下任意环境温度下的扭转及扭转疲劳性能测试，但无法针对圆盘芯部做往复扭转测试。
技术实现要素：
发明要解决的技术问题
针对现有技术中测试盘形或轮形产品芯部长时间承受扭转力的设备尚为空缺，导致产品隐匿的缺陷无法被检测出的问题，本发明提供了一种往复扭转耐久测试装置及测试方法，通过涨紧机构、摆杆、滑轮机构、下坠装置以及凸轮机构等的配合设置，带动摆杆左右摆动，并利用涨紧机构充当转轴传动，实现对待测工件芯部施加反复扭转力，达到工件实际工作状态的疲劳工作效果，能够有效监测评估工件的往复扭转耐久性能，且结构简单，操作方便。
技术方案
为解决上述问题，本发明提供的技术方案为：
一种往复扭转耐久测试装置，包括箱体，还包括固定台、涨紧机构、摆杆、滑轮机构、下坠装置、凸轮机构以及动力装置，所述固定台设置在所述箱体顶部，用于固定待测工件；所述涨紧机构用于充当转轴与所述待测工件连接，测试时一端插入所述待测工件芯部轴孔内并涨紧，另一端与所述摆杆垂直连接；所述滑轮机构对称设置在所述箱体前侧顶部；左右两个所述下坠装置上端通过柔性绳连接，所述柔性绳绕行在所述滑轮机构上，所述下坠装置受重力下坠拉紧所述柔性绳；所述摆杆一端与涨紧机构固定连接，另一端连接在所述柔性绳中部；所述凸轮机构水平设置在所述箱体前侧，所述下坠装置下端与所述凸轮机构配合设置，通过所述凸轮机构运动，带动两侧的所述下坠装置上下运动；所述动力装置设置在所述箱体内，用于驱动所述凸轮机构，所述动力装置为电动机或电动机及与其配合设置的传动机构，也可以是其它能够提供动力的装置。
进一步地，其中：
所述下坠装置均包括连杆、导向套和重力砝码，所述重力砝码可拆卸连接在所述连杆上，所述导向套固定在所述箱体前侧，并滑动套接在所述连杆上，使得所述连杆可以沿所述导向套上下滑动；
所述凸轮机构包括从动轮、主轴和两个凸轮，所述主轴通过轴承座安装在所述箱体前侧，且呈水平设置，所述从动轮和两个凸轮依次固定在所述主轴上，所述从动轮与所述动力装置连接；
所述连杆上端分别与所述柔性绳连接，下端分别与两侧的所述凸轮以高副相接触。
进一步地，所述动力装置包括依次配合连接的电机、变速器和主动轮，所述主动轮通过传动带与所述从动轮连接。运行时，电机启动后，转速过快，经变速器减速后由主动轮输出，然后经传动带传递给从动轮。
进一步地，所述连杆上均设置有限位凹槽，所述导向套上均螺接有限位螺栓，所述限位螺栓贯穿所述导向套并伸入到所述限位凹槽内。
进一步地，所述连杆下端均连接有滚轮，所述连杆均通过所述滚轮分别与两侧的所述凸轮以高副相接触。
进一步地，两个所述凸轮错开角度排列设置在所述主轴上，使得在两个凸轮随主轴转动时，能够交替顶起两侧的连杆。
进一步地，所述重力砝码包括右重力砝码和左重力砝码，所述右重力砝码和所述左重力砝码质量相同。能够使摆杆两侧拉力大小一致，进而保证待测工件所受到的反方向扭力和正方向扭力大小一致，以保证对待测工件施加的正方向扭转和反方向扭转耐久性能测试的一致性。
进一步地，所述柔性绳中部连接有偏心调节装置，所述偏心调节装置与所述摆杆端部固定连接，通过调节所述偏心调节装置来改变两侧柔性绳的收放长度，保证两侧下坠装置在运动过程中不脱离凸轮机构，进而保证运行平稳。
进一步地，所述固定台上设置有若干用于锁紧待测工件的锁紧装置，通过锁紧装置与固定台配合，更加方便待测工件的固定和拆卸。
一种测试往复扭转耐久性能的方法，步骤为：
步骤一、随机抽取待测工件，根据待测工件的规格，选取并安装重力砝码，以便提供不同的扭力；
步骤二、将所述待测工件固定在固定台上，同时将涨紧机构安装在所述待测工件上；
步骤三、偏心度调节：通过偏心调节装置调节摆杆左右两侧柔性绳的收放长度，以保证两侧下坠装置在运动过程中不脱离凸轮机构为准；
步骤四、扭转测试过程：
a、接通电源，启动电机，所述电机带动凸轮机构转动；
b、所述凸轮机构上的两个凸轮将左右两侧的下坠装置交替顶起，打破所述摆杆左右两侧受理平衡；
c、左右两侧的所述下坠装置交替下坠，并通过柔性绳传动，对所述摆杆施加摆动拉力；
d、所述摆杆对所述涨紧机构施加往复扭力，扭力通过所述涨紧机构传递到所述待测工件芯部；
e、测试一定时间后关闭所述电机，然后断开电源；
步骤五、取下所述待测工件，观察所述待测工件芯部是否出现裂纹，并记录测试结果。
有益效果
采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：
(1)本发明提供的一种往复扭转耐久测试装置，通过涨紧机构、摆杆、滑轮机构、下坠装置以及凸轮机构等的配合设置，实现对待测工件芯部施加反复扭转力，达到模拟工件实际工作状态的疲劳工作效果，能够有效监测评估工件的往复扭转耐久性能，且结构简单，操作方便；
(2)本发明提供的一种往复扭转耐久测试装置，借用凸轮机构交替顶起两侧的连杆，并借用重力砝码重力对摆杆左右交替施力，达到产生反复扭力的效果，同时采用导向套限定下坠装置运行轨迹，避免产生其它无效作用力干扰，从而达到模拟待测工件实际工作状态的疲劳工作效果；
(3)本发明提供的一种往复扭转耐久测试装置，重力砝码与连杆可拆卸连接，方便拆卸更换不同级别的重力砝码，进行扭转力的对应调整；
(4)本发明提供的一种往复扭转耐久测试装置，电机和变速器配合，调节稳定输出转速，同时采用传动带传动，进一步稳定主轴转速，从而能够有效排除因动力不稳造成的无效外力干扰，使模拟效果与实际工作状态更加接近，提高了测试精准度；
(5)本发明提供的一种往复扭转耐久测试装置，连杆上均设置有限位凹槽，导向套上均螺接有限位螺栓，利用限位凹槽和伸入槽内的限位螺栓配合，能够起到进一步导向限位作用，从而防止连杆抖动过大，减少无效外力产生，优化模拟效果；
(6)本发明提供的一种往复扭转耐久测试装置，在连杆下端设置滚轮，依靠滚轮在凸轮上滚动，能够有效避免摩擦阻力，避免磨损，降低能耗，同时无需使用润滑油，不会造成环境污染，切成本低；
(7)本发明提供的一种往复扭转耐久测试装置，两个凸轮呈180°空间角错开设置，保证在运行时连杆不与凸轮脱离，从而保证摆杆两侧所受拉力的周期性和稳定性，避免出现拉力突变；
(8)本发明提供的一种往复扭转耐久测试装置，右重力砝码和左重力砝码质量相同，能够保证对待测工件施加的正方向扭转和反方向扭转耐久性能测试的一致性；
(9)本发明提供的一种往复扭转耐久测试装置，柔性绳中部连接有偏心调节装置，能够通过调节偏心调节装置来改变两侧柔性绳的收放长度，保证两侧下坠装置在运动过程中不脱离凸轮机构，进而保证运行平稳；
(10)本发明提供的一种往复扭转耐久测试装置，通过锁紧装置与固定台配合，更加方便待测工件的固定和拆卸，从而达到降低劳动强度，节约测试时间的目的；
(11)本发明提供的一种往复扭转耐久测试方法，可根据不同待测工件实际测试需要，更换不同级别重力砝码，进行扭转力的对应调整，扭转力数值可控，测试精度高，稳定性好；测试过程中可以有效排除无效外力的干扰，能够有效模拟待测工件实际工作状态，更真实的反应出待测工件的往复扭转耐久性能。
附图说明
图1、本发明的正视图；
图2、本发明的右视图；
图3、本发明的俯视图；
图4、本发明中的主轴、凸轮、连杆以及导向套的配合示意图。
附图中：1、箱体；2、电机；3、变速器；4、主动轮；5、传动带；6、从动轮；7、主轴；8、凸环；9、挡块；10、凸轮；11、连杆；12、导向套；13、右重力砝码；14、左重力砝码；15、柔性绳；16、滑轮机构；17、偏心调节装置；18、摆杆；19、固定台；20、涨紧机构；21、锁紧装置；22、待测工件；23、地脚螺钉；111、限位凹槽；112、滚轮；121、限位螺栓。
具体实施方式
为进一步了解本发明的内容，结合附图及实施例对本发明作详细描述。
实施例1
一种往复扭转耐久测试装置，如图1、2、3所示，包括箱体1，所述箱体1通过地脚螺钉23固定在工作台上或地面上，还包括固定台19、涨紧机构20、摆杆18、滑轮机构16、下坠装置、凸轮机构以及动力装置，所述固定台19设置在所述箱体1顶部，用于固定待测工件22；所述涨紧机构20用于充当转轴与所述待测工件22连接，测试时将其一端插入所述待测工件22芯部轴孔内并涨紧，另一端与所述摆杆18垂直连接；所述滑轮机构16对称设置在所述箱体1前侧顶部；左右两个所述下坠装置上端通过柔性绳15连接，所述柔性绳15绕行在所述滑轮机构16上，所述下坠装置受重力下坠拉紧所述柔性绳15；所述摆杆18一端与涨紧机构20固定连接，另一端固定连接在所述柔性绳15中部；所述凸轮机构水平设置在所述箱体1前侧，所述下坠装置下端与所述凸轮机构配合设置，通过所述凸轮机构运动，带动两侧的所述下坠装置上下运动；所述动力装置设置在所述箱体1内，用于驱动所述凸轮机构，所述动力装置为电动机或电动机及与其配合设置的传动机构，也可以是其它能够提供动力的装置。
本实施例的一种往复扭转耐久测试装置的应用方法，步骤为：
步骤一、随机抽取待测工件22，将所述待测工件22固定在固定台19上；
步骤二、扭转测试过程：
a、启动所述动力装置，所述动力装置带动所述凸轮机构运动；
b、所述凸轮机构将左右两侧的所述下坠装置交替顶起；
c、左右两侧的所述下坠装置交替下坠，并通过柔性绳15传动，对所述摆杆18施加摆动拉力；
d、所述摆杆18对所述涨紧机构20施加往复扭力，扭力通过所述涨紧机构20传递到所述待测工件22芯部，以对所述待测工件22芯部反复施加扭转力；
e、测试一定时间后关闭所述动力装置，完成测试；
步骤三、取下所述待测工件22，观察所述待测工件22芯部是否出现裂纹，并记录测试结果。
本实施例的一种往复扭转耐久测试装置，通过涨紧机构20、摆杆18、滑轮机构16、下坠装置以及凸轮机构等的配合设置，带动摆杆18左右摆动，并利用涨紧机构20充当转轴传动，实现对待测工件22芯部施加反复扭转力，达到模拟工件实际工作状态的疲劳工作效果，能够有效监测评估工件的往复扭转耐久性能，且结构简单，操作方便。
实施例2
本实施例的一种往复扭转耐久测试装置，基本结构同实施例1，不同和改进之处在于，如图1、2所示，所述下坠装置均包括连杆11、导向套12和重力砝码，所述重力砝码可拆卸连接在所述连杆11上，所述导向套12固定在所述箱体1前侧，并滑动套接在所述连杆11上，使得所述连杆11可以沿所述导向套12上下滑动；本实施例中，所述重力砝码套接在所述连杆11上，并通过螺母固定，便于拆卸更换所述重力砝码，进而对测试扭力大小进行调整；可以理解的，所述重力砝码与所述连杆11也可以通过其它可拆卸方式连接。
如图1所示，所述凸轮机构包括从动轮6、主轴7和两个凸轮10，所述主轴7通过轴承座安装在所述箱体1前侧，且呈水平设置，所述从动轮6和两个凸轮10依次固定在所述主轴7上，所述从动轮6与所述动力装置连接。
如图1所示，所述连杆11上端分别与所述柔性绳15连接，下端分别与两侧的所述凸轮10以高副相接触。
应用时，启动所述动力装置，带动所述从动轮6转动，然后通过所述主轴7带动两个凸轮10转动，两个凸轮10转动时，分别将左右两侧的所述连杆11交替顶起，顶起一侧的连杆带动重力砝码上升，另一侧的重力砝码受重力作用带动连杆下坠，从而打破摆杆18两侧的受力平衡，对所述摆杆18施加摆动拉力，所述摆杆18对所述涨紧机构20施加往复扭力，扭力通过所述涨紧机构20传递到所述待测工件22芯部，以对所述待测工件22芯部反复施加扭转力。
本实施例的一种往复扭转耐久测试装置，借用凸轮机构交替顶起两侧的所述连杆11，并借用重力砝码重力对摆杆18左右交替施力，达到产生反复扭力的效果，同时采用导向套12限定下坠装置运行轨迹，避免产生其它无效作用力干扰，从而达到模拟待测工件22实际工作状态的疲劳工作效果。
实施例3
本实施例的一种往复扭转耐久测试装置，基本结构同实施例2，不同和改进之处在于，如图2所示，所述动力装置包括依次配合连接的电机2、变速器3和主动轮4，所述主动轮4通过传动带5与所述从动轮6连接。运行时，电机2启动后，转速过快，经变速器3减速后由主动轮4输出，然后经传动带5传递给从动轮6。本实施例中，所述电机2为无极变速电机，速度可调，进而能够调节扭转力的交替速度，在满足测试要求的情况下最大程度节约检测时间，提高检测效率。
本实施例的一种往复扭转耐久测试装置，电机2和变速器3配合，调节稳定输出转速，同时采用传动带5传动，进一步稳定主轴7转速，从而能够有效排除因动力不稳造成的无效外力干扰，使模拟效果与实际工作状态更加接近，提高了测试精准度。
实施例4
本实施例的一种往复扭转耐久测试装置，基本结构同实施例2或3，不同和改进之处在于，如图4所示，所述连杆11上均设置有限位凹槽111，所述导向套12上均螺接有限位螺栓121，所述限位螺栓121贯穿所述导向套12并伸入到所述限位凹槽111内。
所述连杆11在受凸轮10推动上下运动时，由于所述连杆11与所述导向套12之间间隙配合，所述连杆11容易在所述导向套12内抖动，从而产生无效外力干扰；利用限位凹槽111和伸入槽内的限位螺栓121配合，能够起到进一步导向限位作用，从而防止所述连杆11抖动过大，减少无效外力产生，优化模拟效果。
本实施例中，所述主轴7中部设置有凸环8，所述箱体1前侧设置有与所述凸环8配合的挡块9，所述凸环8位于所述挡块9上的槽口内，通过所述凸环8与所述挡块9的配合，能够避免所述主轴7左右窜动，进一步减少无效外力产生，优化模拟效果，同时避免凸轮10与连杆11，以及主动轮4与从动轮6之间发生横向相对位移，进而设备运行时，安全性和稳定性更好。
实施例5
本实施例的一种往复扭转耐久测试装置，基本结构同实施例2至4任一，不同和改进之处在于，如图4所示，所述连杆11下端均连接有滚轮112，所述连杆11均通过所述滚轮112分别与两侧的所述凸轮10以高副相接触。
可以理解的，在不设置所述滚轮112的情况下，所述凸轮10与所述连杆11之间接触并相对滑动，摩擦阻力大，易磨损，能耗高，且需要涂抹润滑油润滑，易造成环境污染，本实施例的一种往复扭转耐久测试装置，在所述连杆11下端设置滚轮112，依靠所述滚轮112在所述凸轮10上滚动，能够有效避免摩擦阻力，避免磨损，降低能耗，同时无需使用润滑油，不会造成环境污染，切成本低。
实施例6
本实施例的一种往复扭转耐久测试装置，基本结构同实施例2至5任一，不同和改进之处在于，如图2所示，两个所述凸轮10错开角度排列设置在所述主轴7上，使得在两个凸轮10随主轴7转动时，能够交替顶起两侧的连杆11，本实施例中，两个凸轮10呈180°空间角错开设置，以保证一侧连杆11升至最高点时，另一侧受自身重力落至最低点，即两侧连杆11其中一侧上升，另一侧同步下降，且不与凸轮10脱离，从而保证摆杆18两侧所受拉力的周期性和稳定性，避免出现拉力突变。
实施例7
本实施例的一种往复扭转耐久测试装置，基本结构同实施例2至6任一，不同和改进之处在于，如图1所示，所述重力砝码包括右重力砝码13和左重力砝码14，所述右重力砝码13和所述左重力砝码14质量相同。
可以理解的，当一侧连杆11上升时，所述摆杆18受到的拉力实际为另一侧重力砝码和该侧连杆11的重力之和，保证右重力砝码13和左重力砝码14质量相同，能够使摆杆18两侧拉力大小一致，进而保证待测工件22所受到的反方向扭力和正方向扭力大小一致，以保证对待测工件22施加的正方向扭转和反方向扭转耐久性能测试的一致性。
而对于一些实际使用时只受单方向扭转力的工件，所述右重力砝码13和所述左重力砝码14质量也可以不相同。
实施例8
本实施例的一种往复扭转耐久测试装置，基本结构同实施例1至7任一，不同和改进之处在于，如图1、3所示，所述柔性绳15中部连接有偏心调节装置17，所述偏心调节装置17与所述摆杆18端部固定连接，本实施例中，所述偏心调节装置17两端与所述柔性绳15固定连接，中部通过螺栓与所述摆杆18端部连接。
应用时，通过调节所述偏心调节装置17来改变两侧柔性绳15的收放长度，保证两侧下坠装置在运动过程中不脱离凸轮机构，进而保证运行平稳。
实施例9
本实施例的一种往复扭转耐久测试装置，基本结构同实施例1至8任一，不同和改进之处在于，如图2、3所示，所述固定台19上设置有若干用于锁紧待测工件22的锁紧装置21。如图3所示，所述固定台19呈圆形，通过螺栓水平固定在箱体1顶部，所述固定台19上表面设置有若干绕圆周均匀分布且均指向圆心的滑道，所述锁紧装置21滑动设置在所述滑道内，所述锁紧装置21能够实现在所述滑道内锁紧定位和解锁滑动。
测试时，将待测工件22放置在所述固定台19上，然后通过移动所述锁紧装置21将待测工件22卡紧并锁定；测试完成后，将所述锁紧装置21解锁滑动并移开，从而将待测工件22取下。
本实施例的一种往复扭转耐久测试装置，通过锁紧装置21与固定台19配合，更加方便待测工件22的固定和拆卸，从而达到降低劳动强度，节约测试时间的目的。
实施例10
一种应用实施例9中的往复扭转耐久测试装置测试往复扭转耐久性能的方法，步骤为：
步骤一、随机抽取待测工件22，根据待测工件22的规格，选取并安装重力砝码，以便提供不同的扭力；
步骤二、将所述待测工件22固定在固定台19上，同时将涨紧机构20安装在所述待测工件22上；
步骤三、偏心度调节：通过偏心调节装置17调节摆杆18左右两侧柔性绳15的收放长度，以保证两侧下坠装置在运动过程中不脱离凸轮机构为准；
步骤四、扭转测试过程：
a、接通电源，启动电机2，所述电机2带动凸轮机构转动；
b、所述凸轮机构上的两个凸轮10将左右两侧的下坠装置交替顶起，打破所述摆杆18左右两侧受理平衡；
c、左右两侧的所述下坠装置交替下坠，并通过柔性绳15传动，对所述摆杆18施加摆动拉力；
d、所述摆杆18对所述涨紧机构20施加往复扭力，扭力通过所述涨紧机构20传递到所述待测工件22芯部；
e、测试一定时间后关闭所述电机2，然后断开电源；
步骤五、取下所述待测工件22，观察所述待测工件22芯部是否出现裂纹，并记录测试结果。
本实施例的一种测试往复扭转耐久性能的方法，可根据不同待测工件22实际测试需要，更换不同级别重力砝码，进行扭转力的对应调整，扭转力数值可控，测试精度高，稳定性好；测试过程中可以有效排除无效外力的干扰，能够有效模拟待测工件22实际工作状态，更真实的反应出待测工件22的往复扭转耐久性能。
以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。