一种链轮疲劳试验测试装置及测试方法与流程

本发明属于试验测试技术领域，尤其涉及一种链轮疲劳试验测试装置及测试方法。

背景技术：

链传动是机械装备中重要的传动装置，由于其无弹性滑动、平均传动比准确、传递功率大、过载能力强等优势适用于大多数重型装备。但链轮成本高、易磨损，传动平稳性差，同时在运转中会产生附加动载荷、振动、冲击，使得链轮的寿面大大降低。在重型机械装置中若出现链轮失效，不仅会带来经济损失，还会引发安全问题。当下，煤矿等重工业关键部件所用的链轮由于其材料强度高，冲击韧性好，耐蚀等特点使得制造成本高，若因局部损坏而整体更换，不仅增加生产成本，而且不符合“绿色制造”的概念。近些年来，随着增材制造理论的建立及技术的发展，大部分因局部损坏而失效的链轮通过激光熔覆或堆焊修复后继续使用，但目前的修复系统不够完善，缺少针对于修复后链轮的疲劳性能评定、测试方法及测试装置。

目前，国内外疲劳试验测试装置层出不穷，但主要为间接测试方法，通过对材料的疲劳性能测试来评估零部件的疲劳性能。这种测试方式忽略了零部件的结构特性，得到的数据可靠性较低，不能反映零部件的在实际工况下的受力状态，评估寿命不准确。

技术实现要素：

发明目的：为了更真实反映链轮的疲劳特性，本发明提供一种链轮的疲劳试验测试装置及测试方法，根据链轮服役情况，模拟链轮实际工况，以解决现有的疲劳测试装置不能真实反映链轮疲劳特性的问题。

为了实现上述目的，本发明采用了如下的技术方案：一种链轮疲劳试验测试装置，包括驱动系统和制动系统，驱动系统包括交流伺服电机，交流伺服电机输出轴连接行星减速器输入轴，行星减速器输出轴通过联轴器一连接驱动轴一端，驱动轴另一端连接驱动链轮三爪卡盘，驱动链轮固定在驱动链轮三爪卡盘上，制动系统包括一维运动平台，一维运动平台上设有磁粉制动器，磁粉制动器输出轴通过联轴器二连接扭矩传感器一端，扭矩传感器另一端通过联轴器三连接制动轴一端，制动轴另一端连接制动链轮三爪卡盘，制动链轮固定在制动链轮三爪卡盘上。

进一步的，所述驱动链轮三爪卡盘包括盘体，盘体内部设有盘丝，盘丝一侧设有螺旋槽，盘丝另一侧设有齿槽，在盘体圆周上设有圆锥齿轮，圆锥齿轮与齿槽相互啮合，在盘体靠近螺旋槽一侧端面沿圆周均布三个径向滑槽，卡爪一端嵌入径向滑槽内，卡爪上设有若干弧形槽口，弧形槽口与螺旋槽相互配合，卡爪另一端设有轴向定位压块，定位螺栓与轴向定位压块上的孔螺纹配合，定位螺栓端部设有弧形橡胶垫；所述制动链轮三爪卡盘与驱动链轮三爪卡盘结构相同。

进一步的，所述一维运动平台包括步进电机，步进电机输出轴与螺杆通过联轴器四相连，丝杠螺母与螺杆配合，移动平台通过螺栓与丝杠螺母连接，螺杆的两侧对称分布两个滑轨，每个滑轨上安装两个滑块，滑块通过螺栓与制动系统移动平台连接。

进一步的，所述驱动轴、制动轴中部设有轴承座一。

进一步的，所述螺杆端部设有轴承座二。

根据上述测试装置的链轮疲劳试验测试方法，包括以下步骤：

a)通过驱动链轮三爪卡盘固定驱动链轮，通过制动链轮三爪卡盘固定制动链轮；

b)调节一维运动平台，将链条安装在驱动链轮和制动链轮上，再次调节一维运动平台进行链条张紧。

c)按照实际工况输入驱动信号，交流伺服电机带动驱动链轮转动，制动系统由磁粉制动器提供负载，驱动系统和制动系统通过链条传递转矩，扭矩传感器实时监测并反馈扭矩信息，将扭矩传感器输出信号与输入信号进行对比，调整。

有益效果：本发明针对链轮的疲劳特性，提出一种链轮专用的疲劳试验测试装置，与以往的间接测试疲劳特性不同，这种链轮疲劳试验测试装置能够针对某一特定工况，输入相定的交变负载，来反映链轮真实的疲劳性能，并且三爪卡盘可适应于不同直径及不同厚度的链轮，同时一维运动平台可调节链轮中心距，以上功能使其适应于各种型号的链轮疲劳测试。

附图说明

图1是本发明链轮疲劳试验测试装置的结构示意图；

图2是驱动系统的爆炸图；

图3是制动系统的爆炸图；

图4是驱动链轮三爪卡盘的等轴侧图；

图5是驱动链轮三爪卡盘的剖视图；

图6是一维运动平台的等轴侧图；

图7是一维运动平台的仰视图；

图中：1-测试台，2-驱动链轮，3-轴承座一，4-联轴器一，5-行星减速器，6-交流伺服电机，7-磁粉制动器，8-联轴器二，9-扭矩传感器，10-联轴器三，11-一维运动平台，1101-移动平台，1102-滑轨，1103-联轴器四，1104-步进电机，1105-螺杆，1106-轴承座二，1107-丝杠螺母，1108-滑块，12-驱动链轮三爪卡盘，1201-轴向定位压块，1202-定位螺栓，1203-弧形橡胶垫，1204-卡爪，1205-盘体，1206-盘丝，1207-圆锥齿轮，1208-螺旋槽，1209-齿槽，1210-弧形槽口，13-制动链轮，14-制动链轮三爪卡盘。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明做更进一步的解释。

如图1至3所示，本发明的一种链轮疲劳试验测试装置，包括安装测试台1上的驱动系统和制动系统。驱动系统包括交流伺服电机6，交流伺服电机6输出轴连接行星减速器5输入轴，行星减速器5输出轴通过联轴器一4连接驱动轴一端，驱动轴中部设有轴承座一3，驱动轴另一端连接驱动链轮三爪卡盘12，驱动链轮2固定在驱动链轮三爪卡盘12上。制动系统包括一维运动平台11，一维运动平台11上设有磁粉制动器7，磁粉制动器7输出轴通过联轴器二8连接扭矩传感器9一端，扭矩传感器9另一端通过联轴器三10连接制动轴一端，制动轴中部设有轴承座一3，制动轴另一端连接制动链轮三爪卡盘14，制动链轮13固定在制动链轮三爪卡盘14上。

如图4和5所示，所述驱动链轮三爪卡盘12包括盘体1205，盘体1205内部设有盘丝1206，盘丝1206一侧设有螺旋槽1208，盘丝1206另一侧设有齿槽1209，在盘体1205圆周上设有圆锥齿轮1207，圆锥齿轮1207与齿槽1209相互啮合，在盘体1205靠近螺旋槽1208一侧端面沿圆周均布三个径向滑槽，卡爪1204一端嵌入径向滑槽内，卡爪1204上设有若干弧形槽口1210，弧形槽口1210与螺旋槽1208相互配合，卡爪1204另一端设有轴向定位压块1201，定位螺栓1202与轴向定位压块1201上的孔螺纹配合，定位螺栓1202端部设有弧形橡胶垫1203。所述制动链轮三爪卡盘14与驱动链轮三爪卡盘12结构相同。

如图6和7所示，所述一维运动平台11包括步进电机1104，步进电机1104输出轴与螺杆1105通过联轴器四1103相连，所述螺杆1105端部设有轴承座二1106。丝杠螺母1107与螺杆1105配合，移动平台1101通过螺栓与丝杠螺母1107连接，螺杆1105的两侧对称分布两个滑轨1102，每个滑轨1102上安装两个滑块1108，滑块1108通过螺栓与制动系统移动平台1101连接。

所述的链轮疲劳试验测试装置与以往的间接测试疲劳方法不同，这种链轮疲劳试验测试装置能够针对某一工况，输入特定的交变负载，来反映链轮真实的疲劳性能，并且此疲劳试验测试装置的三爪卡盘可适应于不同直径及不同厚度的链轮，同时一维运动平台可调节链轮中心距，以上功能使其适应于各种型号的链轮疲劳测试。

根据上述测试装置的链轮疲劳试验测试方法，包括以下步骤：

a)通过驱动链轮三爪卡盘12固定驱动链轮2，通过制动链轮三爪卡盘14固定制动链轮13；

b)调节一维运动平台11，将链条安装在驱动链轮2和制动链轮13上，再次调节一维运动平台11进行链条张紧。

c)按照实际工况输入驱动信号，交流伺服电机6带动驱动链轮转动，制动系统由磁粉制动器7提供负载，驱动系统和制动系统通过链条传递转矩，扭矩传感器9实时监测并反馈扭矩信息，将扭矩传感器输出信号与输入信号进行对比，调整。

步骤a)中，通过手动旋转圆锥齿轮1207，圆锥齿轮1207带动盘丝1206转动，盘丝1206带动卡爪1204沿径向滑槽滑动，使得卡爪撑住驱动链轮2内圈。轴向定位压块1201分别固定在三个卡爪上1204，旋紧轴向定位压块1201上的定位螺栓1202使弧形橡胶垫1203与驱动链轮2压紧，用于驱动链轮2的轴向定位。制动链轮13的固定方式与驱动链轮2相同。

步骤b)中，步进电机1104驱动后带动螺杆1105转动使得丝杠螺母1107左右平移，实现制动系统移动平台1101的左右调整，两个滑块1108随移动平台1101沿滑轨1102移动，以减少左右平移时的摩擦阻力，降低步进电机1104负载。安装链条时，可通过驱动一维运动平台11来简化安装过程，提高安装效率。同时，当链条达到一定负载会发生松弛，易发生链条松脱，可通过驱动步进电机1104来调节链轮中心距，实现链条的张紧，使测试正常进行。

步骤c)中，进行试验时，所述的链轮驱动系统，由交流伺服电机6进行驱动，经过行星减速器5降速后，通过联轴器一4将转矩传递到驱动链轮三爪卡盘12，最后带动驱动链轮2转动。所述的制动系统，将某一特定工况下的交变载荷信号输入到磁粉制动器7控制端，使得磁粉制动器7输出交变负载，在磁粉制动器7与制动链轮三爪卡盘14之间设有扭矩传感器9，扭矩传感器9实时监测并反馈扭矩信息，控制端通过对比磁粉制动器7输入信号与扭矩传感器9的反馈信息，实时校准磁粉制动器7的输出载荷，最终将扭矩传递到制动链轮13上，保证链轮受到与实际工况相同的交变载荷。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。