专利名称：扭杆系统二维复合加载疲劳试验机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及扭杆系统二维复合加载疲劳试验机，它适用于各种规格扭杆系统的疲劳寿命试验。
背景技术：
扭杆系统在轨道车辆二系悬挂中得到了广泛应用，耐久性实验是评判扭杆系统寿命的非常重要的实验。扭杆系统在实际运行中不仅受到垂向加载力，而且还会产生横向移动。目前国内外生产厂家均是利用专用工装在通用的电液伺服疲劳试验机上完成扭杆系统的二维加载疲劳试验。由于扭杆系统品种规格多，疲劳试验次数多，在通用疲劳试验机上需要设计复杂工装，且耗时数月之久才能完成一个试验；因此，为了缩短试验周期，减少工装设计工作量，降低试验运行成本，市场迫切需要一种能够真实模拟扭杆系统实际运行工况
并适用于各种规格扭杆且能经济、快速地完成扭杆系统可靠性测试的专用疲劳试验机。
发明内容本实用新型的目的就是要提供一种扭杆系统二维复合加载疲劳试验机以满足市场的迫切需要。本实用新型所谓的扭杆系统二维复合加载疲劳试验机，它包含垂向加载机构、杠杆机构、横向加载机构、工作台、”丄”形机架和控制系统，其特征在于所述垂向加载机构包括垂向连杆、垂向减速电机及上支撑装置，上支撑装置通过垂向连杆与杠杆机构连接，垂向减速电机的输出轴上装有下皮带轮，它通过传动皮带经上皮带轮带动上支撑装置上的上支撑轴转动，在上支撑轴的前侧装有垂向曲柄盘，垂向曲柄盘上装有垂向曲柄销；所述杠杆机构由杠杆和支撑装置、力传感器、导向装置组成，杠杆靠支撑装置安装在”丄”形机架上并可绕中部绞孔上下摆动，杠杆机构的杠杆背面装有导向装置，可承受横向连杆施加的横向力，保证杠杆不作横向摆动，杠杆机构其杠杆下部有力传感器，可实时显示扭杆系统垂向载荷的大小；所述横向加载机构由横向减速电机及曲柄滑块机构组成，经横向连杆与工作台相连，带动工作台做往复运动，横向减速电机的输出轴上装有曲柄长度无级调节装置，且横向减速电机安装在滚动直线导轨副上以方便其调整与移动；所述垂向加载机构安装在”丄”形机架的中间突起部分顶部，所述横向加载机构和工作台设置在”丄”形机架中间突起部分的前侧，所述垂向减速电机安装在”丄”形机架中间突起部分的后侧，而所述械杆机构则设置在“丄”形机架中间突起部分靠工作台一侧的侧面；所述控制系统由PLC通过PRF0BUS网络控制两个变频器输出信号达到垂向减速电机与横向减速电机原点同步、运动同步与同步停止的目的。所述工作台左右各一个，所述力传感器其上下通过形槽分别与杠杆和被测试样连接。本实用新型的有益效果是可真实地模拟扭杆系统的实际运行工况，经济、快速地完成扭杆系统垂向双头加载扭转与横向往复运动的疲劳试验，较为真实地反映扭杆系统的扭转性能和使用寿命。
图I是本实用新型结构示意的主视图。图2是本实用新型结构示意的后视图。图3是本实用新型结构示意的俯视图。图4是本实用新型结构示意的左视图。图中1.垂向加载机构,2.垂向连杆,3.杠杆机构,4.横向加载机构,5.横向连杆，6.长螺杆，7、27.滚动直线导轨副，8.工作台，9.被测试样，10.支撑装置，11.力传感
器，12.杠杆，13.导向装置，14. “丄”形机架，15.上皮带轮，16.传动皮带，17.下皮带轮，18.垂向减速电机，19.双螺杆调整装置，20.上支撑轴，21.上支撑装置，22.垂向曲柄盘，23.垂向曲柄销,24.横向减速电机,25.横向曲柄盘,26.横向曲柄销。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型及其具体实施方式
作进一步说明。从附图中可以看出，本实用新型包括“丄”形机架14、垂向加载机构I、横向加载机构4、杠杆机构3、工作台8和控制系统，在“丄”形机架14中间突起部分的顶部装有垂向加载机构I ;在“丄”形机架的中间突起部分前面一侧安有横向加载机构4与工作台8 ;在“丄”形机架的中间突起部分后面一侧安有垂向减速电机18 ;在“丄”形机架的中间突起部分靠工作台8 —侧的侧面上装有杠杆机构3 ;被测试样9安装在工作台8与杠杆机构3之间。垂向减速电机18输出轴上装有下皮带轮17，上皮带轮15安装在上支撑轴20的后侧，传动皮带16安装在上皮带轮15与下皮带轮17之间，垂向减速电机18通过传动皮带16与上支撑装置21连接，并通过传动皮带16带动上支撑装置21之上支撑轴20转动；在上支撑轴20的前侧安装有垂向曲柄盘22，垂向曲柄销23安装在垂向曲柄盘22上，垂向连杆2安装在垂向曲柄销23与杠杆机构3之间，上支撑装置21又通过垂向连杆2与杠杆机构3连接，上支撑装置21、垂向连杆2与杠杆机构3组成曲柄摇杆机构，呈垂直布置；曲柄摇杆机构带动杠杆机构3绕其转动中心作圆弧摆动运动，进而带动被测试样9绕其中心轴作扭转运动；调节垂向曲柄销23相对于垂向曲柄盘22中心的位置，即可调整曲柄长度，从而调整杠杆12的摆动幅值，进而调整被测试样9的扭转角度；垂向减速电机18由变频电机和硬齿面斜齿轮-伞齿轮减速机组成，变频电机自带通风装置与制动装置，通过电气控制柜中的变频器调节电机转速，进而调节扭转频率；垂向减速电机18与“丄”形机架14连接处还装有双螺杆调整装置19。横向减速电机24输出轴上安装有横向曲柄盘25，横向曲柄销26安装在横向曲柄盘25上,横向连杆5安装在横向曲柄销26与工作台8之间,横向曲柄盘25、横向曲柄销26、横向连杆5与工作台8组成曲柄滑块机构，呈水平布置；曲柄滑块机构带动工作台8绕其平衡点作往复运动，进而带动被测试样9作往复运动；调节横向曲柄销26相对于横向曲柄盘25中心的位置，即可调整曲柄长度，从而调整工作台8的往复运动幅值；横向减速电机24安装在滚动直线导轨副27上，方便其调整与移动；横向减速电机24由变频电机和硬齿面斜齿轮一伞齿轮减速机组成，卧式安装，变频电机自带通风装置与制动装置，通过电气控制柜中的变频器调节电机转速，进而调节往复运动频率。杠杆12顶面与垂向连杆2相连；杠杆12由支撑装置10安装在机架14上，绕中部铰孔上下摆动；杠杆12背面装有导向装置13，可以承受被测试样9施加的横向力，保证整个杠杆12不作横向摆动；杠杆12下部安装有力传感器11，可以实时显示被测试样9垂向载荷的大小；力传感器11通过T型槽上下分别与杠杆12及被测试样9连接；杠杆12、导向装置13、支撑装置10与力传感器11组成了杠杆机构3。工作台8呈“工”型，左右各一，通过2个长螺杆6连成一整体；工作台8底面安装在滚动直线导轨副7上，2个工作台8的距离可以通过长螺杆6进行调整；工作台8顶面开有T型槽，便于不同规格被测试样安装。通过电气控制柜的触摸屏设定循环总次数并显示循环的次数，达到设定的总次数自动停机；PLC通过PRFOBUS网络控制二个变频器输出信号达到垂向与横向加载电机原点同步、运动同步与同步停止的目的。本实用新型的工作步骤如下I.在工作台8与杠杆机构3之间安装被测试样9。首先根据被测试样9的长度尺寸以杠杆支撑装置10为中心对称调整两个工作台8之间的距离，再调整横向减速电机24的位置使之与工作台8的位置适应；然后根据被测试样9的高度尺寸在被测试样9两端轴承座下增减垫铁以调整安装高度；最后根据被测试样9宽度尺寸，利用工作台8T形槽进行调整；这样被测试样9在水平、横向与垂直三个方向均可调整，位置调整好后，将各T形螺栓紧固好。2.调整被测试样9的扭转角度。垂向曲柄销23在垂向曲柄盘22上的径向长度即为曲柄长度，被测试样的扭转角度与曲柄长度对应。首先，将被测试样9要求的扭转角度换算为曲柄长度；再调整垂向曲柄销23的位置至曲柄长度大小处；最后将垂向曲柄销23固定在垂向曲柄盘22上。3.调整被测试样9的横向位移幅值。横向曲柄销26在横向曲柄盘25上的径向长度即为曲柄长度，被测试样的位移幅值与曲柄长度对应，调整方法与垂向调整一样。4.设定被测试样9扭转、往复运动频率及总循环次数。扭转与往复运动频率通过电气控制系统的2个变频器分别改变垂向减速电机18与横向减速电机24的转速来调节；扭转次数通过电气控制系统的触摸屏设定并记录循环次数并且在达到设定总次数时自动停机。5.检查各部位的紧固情况，确认无误后启动变频电机，进行疲劳试验，达到设定总循环次数后自动停机，并记录保留各项试验数据。
权利要求1.扭杆系统二维复合加载疲劳试验机，它包含垂向加载机构(I)、杠杆机构(3)、横向加载机构(4)、工作台(8)、“丄”形机架(14)和控制系统，其特征在于所述垂向加载机构(I)包括垂向连杆(2)、垂向减速电机(18)及上支撑装置(21)，上支撑装置(21)通过垂向连杆(2)与杠杆机构(3)连接，垂向减速电机(18)的输出轴上装有下皮带轮(17)，它通过传动皮带(16)经上皮带轮(15)带动上支撑装置(21)上的上支撑轴(20)转动，在上支撑轴(20)的前侧装有垂向曲柄盘(22)，垂向曲柄盘(22)上装有垂向曲柄销(23);所述杠杆机构(3)由杠杆(12)和支撑装置(10)、力传感器(11)、导向装置(13)组成，杠杆(12)靠支撑装置(10)安装在”丄”形机架(14)上并可绕中部绞孔上下摆动，杠杆机构(3)的杠杆(12)背面装有导向装置(13)，可承受横向连杆(5)施加的横向力，保证杠杆(12)不作横向摆动，杠杆机构(3)其杠杆(12)下部有力传感器(11)，可实时显示扭杆系统垂向载荷的大小；所述横向加载机构(4)由横向减速电机(24)及曲柄滑块机构组成，经横向连杆(5)与工作台(8)相连，带劝工作台(8)相连，带动工作台(8)做往复运动，横向减速电机(24)的输出轴上装有曲柄长度无级调节装置，且横向减速电机(24)安装在滚动直线导轨副(27)上以方便其调整与移动；所述垂向加载机构(I)安装在“丄”形机架(14)的中间突起部分顶部，所述横向加载机构(4)和工作台(8)设置在“丄”形机架(14)中间突起部分的前侧，所述垂向减速电机(18)安装在“丄”形机架(14)中间突起部分的后侧，而所述械杆机构则设置在“丄”形机架中间突起部分靠工作台(8) —侧的侧面；所述控制系统由PLC通过PRFOBUS网络控制两个变频器输出信号达到垂向减速电机(18)与横向减速电机(24)原点同步、运动同步与同步停止的目的。
2.根据权利要求I所述的扭杆系统二维复合加载疲劳试验机，其特征是，所述工作台(8)左右各一个，所述力传感器(11)其上下通过“τ”形槽分别与杠杆(12)和被测试样(9)连接。
专利摘要本实用新型公开了一种扭杆系统二维复合加载疲劳试验机，它包含垂向加载机构、杠杆机构、横向加载机构、工作台、“⊥”形机架和控制系统。其特征垂向加载机构安装在“⊥”形机架中间突起部分的顶部；横向加载机构与工作台则装在“⊥”形机架中间突起部分的前侧，杠杆机构置于“⊥”形机架中间突起部分靠工作台一侧的侧面；垂向加载机构由垂向减速电机通过传动皮带带动上支撑轴与曲柄摇杆机构，再经杠杆机构，实现扭杆系统两头的同时加载；横向加载机构由横向减速电机带动曲柄滑块机构，实现工作台与扭杆系统的往复运动；通过PLC控制变频器输出达到垂向与横向加载机构完全同步。其优点能真实模拟扭杆系统实际运行工况，并能经济、快速地完成各种规格扭杆系统的可靠性测试。
文档编号G01M13/00GK202583015SQ20122024419
公开日2012年12月5日 申请日期2012年5月29日 优先权日2012年5月29日
发明者梁有志, 曹建平, 马永康 申请人:梁有志