一种拉索疲劳测试设备的制作方法

本发明涉及汽车领域，特别涉及到一种拉索疲劳测试设备。

背景技术：

汽车是涉及人身安全的重要交通工具，因此其主要配件的安全性能世界各国都制定有相关标准。对于车用拉索在汽车上的使用场合较多，根据需要品种多样，如后制动拉索、前制动拉索和离合器拉索、油门拉索等，而且属于易损件，如果达不到标准会影响整车的安全性能。拉索由芯线和护管组成，芯线穿在护管中并可在护管内抽动，其两头焊接有锡头。为了使用安全，需要拉索对进行行程效率和负载效率的测试。

而对于汽车变速器换挡机构中的拉索，该零件直接影响换挡机构的可靠性，因此对其进行疲劳测试是不可缺少的。

但是通过项目试验过程中发现，现有技术中的拉索疲劳测试设备采用气动缸作为拉索操作效率试验的拉伸执行机构，其存在拉伸速度及拉伸行程不易控制的缺点。本发明正是针对现有技术中的不足加以改进的。

技术实现要素：

本发明目的之一为解决现有技术中的存在的拉索疲劳测试设备采用气动缸作为拉索操作效率试验的拉伸执行机构，其存在拉伸速度及拉伸行程不易控制的技术问题，提出了一种新型拉索疲劳测试设备，采用伺服电机替代气动缸作为执行机构，该新型拉索疲劳测试设备包含两套试验机构，可同时进行两种不同规格拉索进行疲劳测试；试验时，由循环加载机构中的连杆对拉索进行拉伸试验，并实时记录测力传感器和位移传感器的力值和位移值，信号上传至上位机，并显示于显示屏幕上便于对拉伸速度及拉伸行程进行控制。

本发明的目的之二为提供一种基于拉索疲劳测试设备的测试方法。

为到达上述目的之一，本发明采用以下技术方案：

一种新型拉索疲劳测试设备，包括：

一机架4；

一张紧机构1，安装在所述机架4的工作台面板上；

一拉索曲线成形机构2，固定安装在机架4的工作台上；

一循环加载机构3，包括调速电机42；以及

一操作面板5和一电气柜6。

采用上述技术手段，用伺服电机替代气动缸作为执行机构，设备包含两套试验机构，可同时进行两种不同规格拉索进行疲劳测试；试验时，由循环加载机构中的连杆对拉索进行拉伸试验，并实时记录测力传感器和位移传感器的力值和位移值，信号上传至上位机，并显示于显示屏幕上便于对拉伸速度及拉伸行程进行控制。

根据本发明的一个实施例，其中，所述张紧机构1上设有2根直线滑轨一18，所述2根直线滑轨一18平行安装在所述机架4的工作台面板上；每根所述直线滑轨一18上配合安装有2个滑块一19，在4个所述滑块一19的上方通过内六角螺钉固定安装底板7。采用上述技术手段，2个滑块一19可以在2根直线滑轨一18平行移动，从而带动安装底板7运动，进而进行一系列的运动。

根据本发明的一个实施例，其中，所述两根平行布置的直线滑轨一18中间位置布置有前轴承座22和后轴承座26，所述前轴承座22和所述后轴承座26的轴承孔中安装丝杆23，所述丝杆23的左端安装手轮21，所述丝杆23上配合安装丝杆螺母副一24，所述丝杆螺母副一24通过螺栓固定在所述底板7的底部；所述底板7上左端安装弹簧固定座25，所述弹簧固定座25右侧配合安装弹簧拉钩一27；所述弹簧固定座25的内螺纹配合锁紧弹簧拉钩一27的外螺纹端，与所述弹簧固定座25在同一水平线上的另一端布置弹簧拉钩二28，在所述弹簧拉钩一27和所述弹簧拉钩二28之间安装弹簧13。

根据本发明的一个实施例，其中，所述底板7的上方对称平行布置2根滚轴15，所述滚轴15的两端分别安装有滚轴座一14和滚轴座二16；所述平行的两根滚轴15上方安装滚轴滑块17，所述滚轴滑块17中间位置通过螺纹连接弹簧拉钩二28；在所述滚轴滑块17的另一端通过连接件29固定力传感器一30，力传感器一30能够将力信号转变为电信号输出，力传感器一30的测量值在0～100kg，所述力传感器一30的右侧安装拉索安装座31。

根据本发明的一个实施例，其中，所述拉索曲线成形机构2通过拉索固定座一33、拉索固定座二34、拉索固定座三36和拉索固定座四37固定在所述机架4的工作台上；所述拉索曲线成形机构2包括前制动拉索32和后制动拉索35。

根据本发明的一个实施例，其中，所述循环加载机构3包括底座41，所述循环加载机构3通过螺栓将所述底座41固定在工作台上；

所述底座41上对称并且平行安装2根直线滑轨二40，每根所述直线滑轨二40上配合安装2个滑块二39，所述对称的4个滑块二39的内螺纹中通过内六角螺栓固定安装调速电机工作台38，所述调速电机工作台38上安装调速电机42；所述调速电机42包括电机与减速机。

根据本发明的一个实施例，其中，所述调速电机42的轴端通过键槽安装偏心轮43，所述偏心轮43对称加工两排腰形槽孔，所述偏心轮43通过螺栓固定偏心滑板44；

所述偏心滑板44形状为一法兰板一端加工为圆轴，在圆轴端部安装滚针轴承，同时在所述滚针轴承的外圈安装有连杆三59，所述连杆三59的另一端的内孔中通过过盈配合安装连杆二58，所述连杆二58的另一端安装在连杆一57的内孔中。

根据本发明的一个实施例，其中，所述连杆一57的左端设置有连接座53，所述连接座53加工件形状为中间铣平，两端有耳状端面，所述连接座53耳状端面的内孔过盈配合安装销轴67，所述销轴67与所述连杆一57的内孔之间安装深沟球轴承68；

所述连接座53通过螺栓固定有导轴滑块47，所述导轴滑块47两端安装在导轴52上，所述导轴滑块47沿着两端所述导轴52导向移动；所述导轴滑块47的另一端通过力传感器连接块56固定安装力传感器二55，力传感器二55能够将力信号转变为电信号输出，力传感器二55的测量值在0～100kg，所述力传感器二55另一端固定安装拉索固定钩54。

根据本发明的一个实施例，其中，所述机架4采用40x40铝型材搭建，所述机架4通过角件对铝型材之间进行固定连接；所述操作面板5设置启动按钮和急停按钮；所述的一种新型拉索疲劳测试设备采用plc系统控制，人工控制操作面板5。

为到达上述目的之二，本发明采用以下技术方案：

一种基于拉索疲劳测试设备的测试方法，包括如下步骤：

(a)检查设备周边无安全隐患，人工将前制动拉索32放置于拉索固定座一33、拉索固定座二34、拉索固定座三36和拉索固定座四37中，同时将前制动拉索32和后制动拉索35固定，使得拉索绕成试验所需的曲线；

(b)待测试拉索的一端固定在张紧机构1中的拉索安装座31上，待测试拉索的另一端固定安装在循环加载机构3中的拉索固定钩54上；

(c)人工操作手轮21，转动手轮21，驱动丝杆23转动，使得底板7随着丝杆螺母副一24移动合适距离后停止；按照国家标准qc/t2281997中6.1.3条规定，测试时待测试拉索应沿拉伸端以不大于10mm/s的速度轴向拉伸；

(d)启动伺服电机66，通过联轴器65的连接，滚珠丝杆63转动，滚珠丝杆将旋转运动转换为直线运动，从而使得通过丝杆螺母副二62与滚珠丝杆63连接的电机工作台38沿着直线滑轨二40移动到前端指定位置；

(e)启动调速电机42，从而使得固定在轴端的偏心轮43转动，通过连杆一57、连杆二58、连杆三59的连接，驱动导轴滑块47沿着两侧的导轴52进行往复运动，因此固定在拉索固定钩54上的拉索也随着进行往复运动；可同时对两根拉索进行疲劳试验，试验负荷的初始值由两端的力传感器一30和力传感器二55测量，利用变频器控制调速电机42的转速，可满足不同试验频率的变换；试验次数由计数器测量并显示，读数直观，还带有掉电记忆功能；调速电机42带动拉索芯线做往复运动，往复运动的幅值由偏心滑板44的腰形槽来调整；

(f)设定伺服电机66的移动速度为小于10mm/s，伺服电机66每移动一定行程，伺服电机66停止，调速电机42再次启动，使得固定在轴端的偏心轮43转动，通过连杆一57、连杆二58、连杆三59的连接，驱动导轴滑块47沿着两侧的导轴52进行往复运动；固定在拉索固定钩54上的拉索也随着进行往复运动，如此动作直到调速电机工作台38移动到右侧，伺服电机66停止动作。

有益效果：

(一)本发明一种拉索疲劳测试设备，采用伺服电机替代气动缸作为执行机构，拉索安装试验时，由循环加载机构中的连杆对拉索进行拉伸试验，拉伸端和固定端可以自由滑动，可对拉索两端的位移和负载数值大小、变化量实时测量记录，并计算负载效率和位移效率，可在显示屏幕显示和拉伸端力值一时间、固定端力值一时间、拉伸端位移一时间、固定端位移一时间的关系曲线，克服了现有技术中拉索疲劳测试设备采用气动缸作为拉索操作效率试验的拉伸执行机构，其存在拉伸速度及拉伸行程不易控制的技术问题，大大方便了对拉伸速度及拉伸行程进行控制。

(二)本发明一种拉索疲劳测试设备，由工作台、张紧机构、拉索曲线形成机构、循环加载机构，拉力及位移测量传感器组成，包含两套试验机构，可同时进行两种不同规格拉索进行疲劳测试。

(三)本发明一种拉索疲劳测试设备，力传感器一30和力传感器二55的测量值在0～100kg；光栅尺11设置2个，用于疲劳测试试验的行程测量；具体的技术参数拉伸端最大试验力为2000n，固定端为张紧机构1，最大试验力为1000n，试验力测量精度为±1％；拉伸端行程测量范围为100mm，固定端行程测显范围为100mm，行程测量精度为±0.01mm，疲劳测试次数记录为0～10000。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1为本发明一种拉索疲劳测试设备总装的主视图。

图2为本发明一种拉索疲劳测试设备总装的俯视图。

图3为本发明一种拉索疲劳测试设备总装的左视图。

图4为本发明一种拉索疲劳测试设备张紧机构的主视图。

图5为本发明一种拉索疲劳测试设备张紧机构的俯视图。

图6为本发明一种拉索疲劳测试设备张紧机构的左视图。

图7为图5的a向剖视图。

图8为本发明一种拉索疲劳测试设备拉索曲线成形机构的主视图。

图9为本发明一种拉索疲劳测试设备拉索曲线成形机构的俯视图。

图10为本发明一种拉索疲劳测试设备循环加载机构的立体结构示意图。

图11为本发明一种拉索疲劳测试设备循环加载机构的主视图。

图12为本发明一种拉索疲劳测试设备循环加载机构的俯视图。

图13为本发明一种拉索疲劳测试设备循环加载机构的左视图。

图14为图12的b向剖视图。

图15为图12的c向剖视图。

图16为图12的d向剖视图。

附图中

1、张紧机构2、拉索曲线成形机构3、循环加载机构

4、机架5、操作面板6、电控柜

7、底板8、接近开关支架9、接近开关一

10、光栅尺垫板11、光栅尺12、接近开关二

13、弹簧14、滚轴座一15、滚轴

16、滚轴座二17、滚轴滑块18、直线滑轨一

19、滑块一20、安装板21、手轮

22、前轴承座23、丝杆24、丝杆螺母副一

25、弹簧固定座26、后轴承座27、弹簧拉钩一

28、弹簧拉钩二29、连接件30、力传感器一

31、拉索安装座32、前制动拉索33、拉索固定座一

34、拉索固定座二35、后制动拉索36、拉索固定座三

37、拉索固定座四38、调速电机工作台39、滑块二

40、直线滑轨二41、底座42、调速电机

43、偏心轮44、偏心滑板45、导轴座一

46、接近开关三47、导轴滑块48、直线轴承

49、光删尺50、接近开关四51、导轴座二

52、导轴53、连接座54、拉索固定钩

55、力传感器二56、力传感器连接块57、连杆一

58、连杆二59、连杆三60、轴承座一

62、丝杆螺母副二63、滚珠丝杆64、轴承座二

65、联轴器66、伺服电机67、销轴

68、深沟球轴承69、隔套

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明实施例进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明实施例，并不用于限定本发明实施例。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1-图3所示，一种新型拉索疲劳测试设备，包括：一张紧机构1、一拉索曲线成形机构2、一循环加载机构3、一机架4、一操作面板5和一电气柜6。

张紧机构1安装在所述机架4的工作台面板上，并且位于设备的左侧；拉索曲线成形机构2固定安装在机架4的工作台上，位于工作台的中间；循环加载机构3设置于机架4的右前方；机架4采用40x40铝型材搭建，铝型材在大多数环境条件下，包括在空气、水(或盐水)、石油化学和很多化学体系中，铝能显示优良的抗腐蚀性；铝型材还具有很好的非铁磁性的，因而此处用铝型材作为机架4的材料，很好的利用了铝型材的优点；机架4通过角件对铝型材之间进行固定连接，角件价格低廉，组合拆装方便，施工迅速，美观，且调整尺寸自如，坚固耐用，采用角件对铝型材之间进行固定连接，固定方式强度较高，外形美观，适合自动化设备使用。

操作面板5设置启动按钮和急停按钮，当启动设备时，按下启动按钮，设备停止运行时，按下停止按钮，按下启动按钮，机器进行运作。若在运作过程中遇到一些不可预见问题，操作人员可以及时按下急停按钮，避免了因机器或者人员的操作失误，导致损失，而且更为安全可靠。该设备采用plc系统控制，人工控制操作面板5，plc控制系统采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程，因此，此系统是本发明一种拉索疲劳测试设备的核心部分，在本发明一种拉索疲劳测试设备运动控制、过程控制中起到了重要的作用。

如图4-图7所示，张紧机构1上设有2根直线滑轨一18，所述2根直线滑轨一18平行安装在所述机架4的工作台面板上；每根所述直线滑轨一18上配合安装有2个滑块一19，在4个所述滑块一19的上方通过内六角螺钉固定安装底板7，2个滑块一19可以在2根直线滑轨一18平行移动，从而带动安装底板7运动，进而进行一系列的运动。底板7上还安装有光栅尺垫板10，光栅尺垫板10上设置有两个光栅尺11，用于疲劳测试试验的行程测量，可以实现实时测试拉伸位移，克服了现有技术中拉索疲劳测试设备采用气动缸作为拉索操作效率试验的拉伸执行机构，其存在拉伸行程不易控制的技术问题，进而达到精准监测以及控制拉伸行程的目的。本发明一种拉索疲劳测试设备拉伸端行程测量范围为100mm，固定端行程测显范围为100mm，行程测量精度为±0.01mm。

两根平行布置的直线滑轨一18中间位置布置有前轴承座22和后轴承座26，所述前轴承座22和所述后轴承座26的轴承孔中安装丝杆23，丝杆将旋转运动转换为直线运动，所述丝杆23的左端安装手轮21，所述丝杆23上配合安装丝杆螺母副一24，所述丝杆螺母副一24通过螺栓固定在所述底板7的底部，即丝杆23动作时，可以通过带动螺母副一24的左右平行运动，从而带动安装底板7运动，进而进行一系列的运动。底板7上左端安装弹簧固定座25，所述弹簧固定座25右侧配合安装弹簧拉钩一27；所述弹簧固定座25的内螺纹配合锁紧弹簧拉钩一27的外螺纹端，与所述弹簧固定座25在同一水平线上的另一端布置弹簧拉钩二28，在所述弹簧拉钩一27和所述弹簧拉钩二28之间安装弹簧13。

张紧机构1具体的技术参数拉伸端最大试验力为2000n，固定端为张紧机构1，最大试验力为1000n，试验力测量精度为±1％。

进行拉索寿命试验时，人工操作手轮21，转动手轮21，驱动丝杆23转动，使得底板7随着丝杆螺母副一24移动合适距离后停止；按照国家标准qc/t2281997中6.1.3条规定，测试时待测试拉索应沿拉伸端以不大于10mm/s的速度轴向拉伸。

底板7的上方对称平行布置2根滚轴15，所述滚轴15的两端分别安装有滚轴座一14和滚轴座二16；所述平行的两根滚轴15上方安装滚轴滑块17，所述滚轴滑块17中间位置通过螺纹连接弹簧拉钩二28；在所述滚轴滑块17的另一端通过连接件29固定力传感器一30，力传感器一30能够将力信号转变为电信号输出，力传感器一30的测量值在0～100kg，所述力传感器一30的右侧安装拉索安装座31。

如图8、图9所示，拉索曲线成形机构2通过拉索固定座一33、拉索固定座二34、拉索固定座三36和拉索固定座四37固定在所述机架4的工作台上；所述拉索曲线成形机构2包括前制动拉索32和后制动拉索35。进行拉索寿命试验时，通过拉索固定座一33、拉索固定座二34、拉索固定座三36和拉索固定座四37组成曲线形成组件，人工将前制动拉索32放置于拉索固定座一33、拉索固定座二34、拉索固定座三36和拉索固定座四37中，同时将前制动拉索32和后制动拉索35固定，使得拉索绕成试验所需的曲线；预紧力系统可对拉索施加需要的初始力值，驱动电机通过减速机构带动拉索芯线做往复运动，往复运动的幅值由减速机上的滑块来调整。

如图10-图16所示，循环加载机构3包括底座41，所述循环加载机构3通过螺栓将所述底座41固定在工作台上；底座41上对称并且平行安装2根直线滑轨二40，每根所述直线滑轨二40上配合安装2个滑块二39，所述对称的4个滑块二39的内螺纹中通过内六角螺栓固定安装调速电机工作台38，所述调速电机工作台38上安装调速电机42，所述调速电机42包括电机与减速机；利用变频器控制调速电机42的转速，可满足不同试验频率的变换，变频器通过改变电机工作电源频率方式来控制交流电动机，变频器主要由整流(交流变直流)、滤波、逆变(直流变交流)、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等组成。变频器靠内部igbt的开断来调整输出电源的电压和频率，根据电机的实际需要来提供其所需要的电源电压，进而达到节能、调速的目的，另外，变频器还有很多的保护功能，如过流、过压、过载保护等等。试验次数由计数器测量并显示，读数直观，还带有掉电记忆功能。

调速电机42的轴端通过键槽安装偏心轮43，所述偏心轮43对称加工两排腰形槽孔，所述偏心轮43通过螺栓固定偏心滑板44；偏心滑板44形状为一法兰板一端加工为圆轴，在圆轴端部安装滚针轴承，同时在所述滚针轴承的外圈安装有连杆三59，所述连杆三59的另一端的内孔中通过过盈配合安装连杆二58，所述连杆二58的另一端安装在连杆一57的内孔中，起到连接的作用；进行拉索测试时，调速电机42带动拉索芯线做往复运动，往复运动的幅值由偏心滑板44的腰形槽来调整。

连杆一57的左端设置有连接座53，所述连接座53加工件形状为中间铣平，两端有耳状端面，所述连接座53耳状端面的内孔过盈配合安装销轴67，所述销轴67与所述连杆一57的内孔之间安装深沟球轴承68，轴向使用孔用弹性挡圈对其进行轴向定位；所述连接座53通过螺栓固定有导轴滑块47，所述导轴滑块47两端安装在导轴52上，所述导轴滑块47沿着两端所述导轴52导向移动；所述导轴滑块47的另一端通过力传感器连接块56固定安装力传感器二55，力传感器二55能够将力信号转变为电信号输出，力传感器二55的测量值在0～100kg，所述力传感器二55另一端固定安装拉索固定钩54。

进行拉索寿命试验时，启动伺服电机66，通过联轴器65的连接，滚珠丝杆63转动，滚珠丝杆将旋转运动转换为直线运动，从而使得通过丝杆螺母副二62与滚珠丝杆63连接的电机工作台38沿着直线滑轨二40移动到前端指定位置；随后，启动调速电机42，从而使得固定在轴端的偏心轮43转动，通过连杆一57、连杆二58、连杆三59的连接，驱动导轴滑块47沿着两的导轴52进行往复运动，因此固定在拉索固定钩54上的拉索也随着进行往复运动。设定伺服电机66的移动速度为小于10mm/s，伺服电机66每移动一定行程，伺服电机66停止，调速电机42再次启动，使得固定在轴端的偏心轮43转动，通过连杆一57、连杆二58、连杆三59的连接，驱动导轴滑块47沿着两侧的导轴52进行往复运动；固定在拉索固定钩54上的拉索也随着进行往复运动，如此动作直到调速电机工作台38移动到右侧，伺服电机66停止动作。

一种基于拉索疲劳测试设备的测试方法，包括如下步骤：

(a)检查设备周边无安全隐患，人工将前制动拉索32放置于拉索固定座一33、拉索固定座二34、拉索固定座三36和拉索固定座四37中，同时将前制动拉索32和后制动拉索35固定，使得拉索绕成试验所需的曲线；

(b)待测试拉索的一端固定在张紧机构1中的拉索安装座31上，待测试拉索的另一端固定安装在循环加载机构3中的拉索固定钩54上；

(c)人工操作手轮21，转动手轮21，驱动丝杆23转动，使得底板7随着丝杆螺母副一24移动合适距离后停止；按照国家标准qc/t2281997中6.1.3条规定，测试时待测试拉索应沿拉伸端以不大于10mm/s的速度轴向拉伸；

(d)启动伺服电机66，通过联轴器65的连接，滚珠丝杆63转动，滚珠丝杆将旋转运动转换为直线运动，从而使得通过丝杆螺母副二62与滚珠丝杆63连接的电机工作台38沿着直线滑轨二40移动到前端指定位置；

(e)启动调速电机42，从而使得固定在轴端的偏心轮43转动，通过连杆一57、连杆二58、连杆三59的连接，驱动导轴滑块47沿着两侧的导轴52进行往复运动，因此固定在拉索固定钩54上的拉索也随着进行往复运动；可同时对两根拉索进行疲劳试验，试验负荷的初始值由两端的力传感器一30和力传感器二55测量，利用变频器控制调速电机42的转速，可满足不同试验频率的变换；试验次数由计数器测量并显示，读数直观，还带有掉电记忆功能；调速电机42带动拉索芯线做往复运动，往复运动的幅值由偏心滑板44的腰形槽来调整；

(f)设定伺服电机66的移动速度为小于10mm/s，伺服电机66每移动一定行程，伺服电机66停止，调速电机42再次启动，使得固定在轴端的偏心轮43转动，通过连杆一57、连杆二58、连杆三59的连接，驱动导轴滑块47沿着两侧的导轴52进行往复运动；固定在拉索固定钩54上的拉索也随着进行往复运动，如此动作直到调速电机工作台38移动到右侧，伺服电机66停止动作。

尽管上面对本发明说明性的具体实施方式进行了描述，以便于本技术领域的技术人员能够理解本发明，但是本发明不仅限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员而言，只要各种变化只要在所附的权利要求限定和确定的本发明精神和范围内，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。