一种高效率的弹性体疲劳寿命检测装置的制作方法

本实用新型涉及弹性联轴器的弹性材料研发技术领域，更具体地讲，涉及一种弹性材料在研发过程中的疲劳寿命检测装置。

背景技术：

疲劳寿命是以橡胶为代表的弹性体的主要性能指标之一，但是对于弹性体疲劳寿命检测的方法及疲劳失效的判定没有特别统一标准，基本都是根据工程自身的需要来确定检测方法和失效标准。对于疲劳寿命检测设备，市场上也有现成的成套设备，但是不能适用于特制弹性体试件的疲劳寿命检测，而且市场上的成套设备结构复杂、购置费用高、投入大。

技术实现要素：

为了解决现有技术中存在的问题，本实用新型的目的是提供一种具有检测弹性体疲劳寿命的基本功能并且适用于弹性体的基础研发及选型的弹性体疲劳寿命检测装置。

本实用新型提供了一种高效率的弹性体疲劳寿命检测装置，所述检测装置包括基架、弹性体试样以及安装在所述基架上的动力单元、曲柄轴连杆联动单元和试样夹持单元；其中，

所述曲柄轴连杆联动单元包括曲柄轴、叉形连杆、转轴、轴承、轴承座和轴承盖，所述曲柄轴通过轴承支撑安装在轴承座上并由轴承盖固定其轴向位置，曲柄轴的中心段与动力单元连接并且曲柄轴的偏心段通过轴承与叉形连杆的杆端连接以实现叉形连杆的往复运动，所述叉形连杆的叉形端的两个叉头分别与转轴的两端转动连接；

所述弹性体试样包括外固定圈、内固定圈和待测弹性体，所述待测弹性体设置在外固定圈和内固定圈之间，所述弹性体试样通过外固定圈固定在试样夹持单元上并且通过贯穿所述内固定圈的转轴与所述曲柄轴连杆联动单元的叉形连杆连接。

根据本实用新型高效率的弹性体疲劳寿命检测装置的一个实施例，所述动力单元包电机和十字滑块联轴器，所述电机通过十字滑块联轴器与曲柄轴的中心段连接。

根据本实用新型高效率的弹性体疲劳寿命检测装置的一个实施例，所述曲柄轴通过一对圆锥滚子轴承支撑安装在轴承座上，所述曲柄轴的偏心段通过圆柱滚子轴承与叉形连杆的杆端连接。

根据本实用新型高效率的弹性体疲劳寿命检测装置的一个实施例，所述曲柄轴的偏心距根据待测弹性体的弹性模量和压缩量确定。

根据本实用新型高效率的弹性体疲劳寿命检测装置的一个实施例，所述叉形连杆的叉形端的两个叉头分别通过滑动轴承与转轴的两端转动连接。

根据本实用新型高效率的弹性体疲劳寿命检测装置的一个实施例，所述电机的驱动频率为20～50Hz。

根据本实用新型高效率的弹性体疲劳寿命检测装置的一个实施例，所述待测弹性体为环状结构弹性体。

根据本实用新型高效率的弹性体疲劳寿命检测装置的一个实施例，所述弹性体试样中的内固定圈在动力单元的驱动和曲柄轴连杆联动单元的往复运动带动下周期性地对待测橡胶体进行压缩和释放实现疲劳寿命检测，其中，根据待测橡胶体所能承受的检测时间和检测次数判断待测弹性体的疲劳寿命。

与现有技术相比，本实用新型的弹性体疲劳寿命检测装置结构简单、成本投入小、使用方便且效率高，减少了弹性体研发过程中疲劳寿命的检测成本，缩短了特殊性能弹性体研发的周期，具有检测弹性体疲劳寿命的基本功能，适用于弹性体的基础研发及选型。

附图说明

图1示出了根据本实用新型示例性实施例的高效率的弹性体疲劳寿命检测装置的立体结构示意图。

图2示出了根据本实用新型示例性实施例的高效率的弹性体疲劳寿命检测装置的俯视结构示意图。

图3示出了根据本实用新型示例性实施例的高效率的弹性体疲劳寿命检测装置中曲柄轴的装配结构侧视图。

图4示出了根据本实用新型示例性实施例的高效率的弹性体疲劳寿命检测装置中弹性体试样与叉形连杆之间的装配结构示意图。

图5示出了根据本实用新型示例性实施例的高效率的弹性体疲劳寿命检测装置中弹性体试样的结构示意图。

图6示出了根据本实用新型示例性实施例的高效率的弹性体疲劳寿命检测装置的工作原理示意图。

附图标记说明：

1-电机、2-曲柄轴、3-叉形连杆、4-弹性体试样、41-外固定圈、42-待测弹性体、43-内固定圈、5-基架、6-十字滑块联轴器、7-轴承座、8-转轴、9-轴承盖、10-试样夹持单元。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书(包括任何附加权利要求、摘要和附图)中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

下面将对本实用新型高效率的弹性体疲劳寿命检测装置的结构和原理进行更详细的说明。

图1示出了根据本实用新型示例性实施例的高效率的弹性体疲劳寿命检测装置的立体结构示意图，图2示出了根据本实用新型示例性实施例的高效率的弹性体疲劳寿命检测装置的俯视结构示意图。

如图1和图2所示，根据本实用新型的示例性实施例，所述高效率的弹性体疲劳寿命检测装置包括基架5、弹性体试样4以及安装在基架5上的动力单元、曲柄轴连杆联动单元和试样夹持单元10。其中，基架5起到支撑、固定、定位和承力的作用，可以由钢板焊接而成；动力单元为检测提供原动力，进而驱动曲柄轴连杆联动单元；曲柄轴连杆联动单元是实现传动和对弹性体试样4进行周期性压缩和释放并实现疲劳寿命检测的关键组件。本实用新型的实现原理实际为利用曲柄连杆滑块机构实现对待测弹性体的高频率周期性压缩和释放，根据弹性体不同的状态判定其疲劳寿命。

具体地，本实用新型的曲柄轴连杆联动单元包括曲柄轴2、叉形连杆3、转轴8、轴承、轴承座7和轴承盖9。图3示出了根据本实用新型示例性实施例的高效率的弹性体疲劳寿命检测装置中曲柄轴的装配结构侧视图，如图3所示，曲柄轴2通过轴承支撑安装在轴承座7上并由轴承盖9固定其轴向位置，曲柄轴2的中心段与动力单元连接并且曲柄轴2的偏心段通过轴承与叉形连杆3的杆端连接以实现叉形连杆3的往复运动，叉形连杆3的叉形端的两个叉头分别与转轴8的两端转动连接。其中，叉形连杆3通过转轴8与弹性体试样4连接，转轴8与叉形连杆3之间的相对转动较小。

优选地，动力单元包括电机1和十字滑块联轴器6，电机1作为原动机通过可容错的十字滑块联轴器6与曲柄轴2的中心段连接，由此可容纳径向和轴线的误差。曲柄轴2通过一对圆锥滚子轴承(未示出)支撑安装在轴承座7上，轴向由两个轴承盖9固定；曲柄轴2的偏心段通过圆柱滚子轴承(未示出)与叉形连杆3的杆端连接，通过轴承实现叉形连杆3与曲柄轴2之间的相对转动。叉形连杆3的叉形端的两个叉头分别通过滑动轴承(未示出)与转轴8的两端转动连接，发热较小且承力更大。由于圆锥滚子轴承和圆柱滚子轴承都可承受较大的径向力，因此本装置可对较大弹性模量或较大压缩量的弹性体进行疲劳寿命实验。此外，由于本实用新型是通过电机1直接驱动曲柄轴2的转动，频率较高，驱动频率可达20～50Hz，由此可以很好地解决以往弹性体疲劳寿命检测周期长的问题。

图4示出了根据本实用新型示例性实施例的高效率的弹性体疲劳寿命检测装置中弹性体试样与叉形连杆之间的装配结构示意图，图5示出了根据本实用新型示例性实施例的高效率的弹性体疲劳寿命检测装置中弹性体试样的结构示意图。

如图4和图5所示，本实用新型的弹性体试样4包括外固定圈41、内固定圈43和待测弹性体42，待测弹性体42设置在外固定圈41和内固定圈43之间，优选为环状结构弹性体。弹性体试样4通过外固定圈41固定在安装在基架5上试样夹持单元10上并且通过贯穿内固定圈43的转轴8与曲柄轴连杆联动单元的叉形连杆3连接。外固定圈41和内固定圈43均为刚性体，具有弹性的待测弹性体42夹在外固定圈41和内固定圈43之间。其中，转轴8与叉形连杆3和弹性体试样4之间的间隙很小，类似于滑动轴承，则弹性体试样4的内圈在曲柄轴连杆联动单元的带动下往复运动，周期性压缩和释放弹性体试样4中的待测弹性体，实现疲劳寿命检测。

优选地，弹性体试样4与试样夹持单元10配套使用，可以根据试样形状结构的不同更换不同的试样夹持单元来固定。

图6示出了根据本实用新型示例性实施例的高效率的弹性体疲劳寿命检测装置的工作原理示意图。如图6所示，曲柄轴2相当于曲柄连杆滑块机构的曲柄，包括中心段和偏心段；叉形连杆3相当于连杆，包括杆端和包括两个叉头的叉形端；叉形连杆3与转轴8转动连接，与转轴8连接的弹性体试样4的内固定圈则相当于滑块，弹性体试样4中的内固定圈43在动力单元中电机1的驱动和曲柄轴连杆联动单元中曲柄轴2、叉形连杆3和转轴8的往复运动带动下周期性地对待测橡胶体42进行压缩和释放实现疲劳寿命检测，其中，根据待测橡胶体42所能承受的检测时间和检测次数判断待测弹性体的疲劳寿命。

需注意地是，为了保证装置的正常运行并实现有效地检测，曲柄轴2的偏心距根据待测弹性体42的弹性模量和压缩量确定。

使用本实用新型的弹性体疲劳寿命检测装置时，工艺流程可以如下：

制作弹性体试样→将弹性体试样安装在试样夹持单元上→试转装置→启动电机→记录检测时间→观察待测弹性体是否掉粉末→计算疲劳试验循环次数→结束实验。

下面根据具体实施例进一步对本实用新型进行说明。

先将基架固定在平整地面上，将电机安装固定在基架上；装配曲柄轴、轴承座、轴承盖和轴承，使曲柄轴的轴肩处于轴承座的中间；用十字滑块联轴器联接电机和曲柄轴的中心段，联轴器松紧程度适中，由此配作基架上固定轴承座的销孔和螺纹孔并将轴承座固定于基架上；通过轴承联接曲柄轴的偏心段和叉形连杆，并用轴盖和轴肩固定；将弹性体试样固定在试样夹持单元上，用转轴联接叉形连杆和弹性体试样；转动曲柄轴，在基架上划出试样夹持单元的行程起点和重点并在中间位置配作销孔和螺纹孔，将试样夹持单元固定在基架上。其中，曲柄轴和转轴需与电机轴等高，在同一平面内。由此基本完成本实施例的装配制造过程。

使用中，先试转曲柄轴，观察整个装置转动是否顺畅，然后启动电机，记录时间(精确到秒)，每4小时停机观察一次并适当冷却该装置，再启动电机，直至弹性体试样中的待测弹性体有粉末掉出，记录时间并计算压缩循环次数，视为达到疲劳寿命极限，至此完成待测弹性体的疲劳寿命测试。

综上所述，本实用新型的弹性体疲劳寿命检测装置结构简单、成本投入小、使用方便且效率高，减少了弹性体研发过程中疲劳寿命的检测成本，缩短了特殊性能弹性体研发的周期，具有检测弹性体疲劳寿命的基本功能，适用于弹性体的基础研发及选型。

本实用新型并不局限于前述的具体实施方式。本实用新型扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。