可不同放置和试验取向的微型拉扭疲劳试验机的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种疲劳试验机，特别是涉及可不同放置和试验取向的微型拉扭疲劳 试验机。
【背景技术】
[0002] 传统的拉扭疲劳试验机，如MTSBioni巧桌面测试系统，为了保证试验驱动结构稳 定性以及载荷、位移测量系统的准确性，通常采用作动、测量轴垂直作动的垂直放置结构。 但是随着试验技术的发展和材料或结构力学性能研究的不断深入，要求将疲劳试验和浸泡 试验、微观观测手段等结合起来，进行在线疲劳腐蚀、疲劳原位微观观察等试验，这就要求 试验机采用作动轴水平放置结构，以便安装浸泡腐蚀装置，满足SEM、X射线等观测要求。目 前已有ZL201110305113. 9扫描电镜下原位拉伸/压缩疲劳材料力学测试平台等水平放置 的微型疲劳试验机。主要通过限制驱动载荷或作动频率、同时减小减轻作动测量夹持结构 来提高控制稳定性和试样作动轴对中性。因而，现有水平放置疲劳试验机的试验载荷、频率 范围受到限制，并且试样作动轴的对中性不易调节。疲劳试验装置作动轴垂直放置结构和 水平放置结构各有优势，目前还没有能够灵活改变作动轴放置方向以适应不同试验取向的 疲劳试验机。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的是通过一种可不同放置和试验取向的微型拉扭疲劳试验机结构形 式实现既能够垂直放置试验又能够水平放置试验，充分结合垂直放置结构和水平放置结构 的优点：
[0004] 1)垂直放置满足较大载荷频率范围试验要求；
[0005] 2)水平放置结合其他试验手段进行较小载荷、较低频率的复杂试验；
[0006] 3)垂直放置调节试样作动轴对中后，再转换为水平放置进行试验，提高作动轴对 中质量和效率。
[0007] 本发明的技术方案如下：
[0008] -种可不同放置和试验取向的微型拉扭疲劳试验机，在微型双立柱式拉扭疲劳 试验机上安装一个90度翻转机构；实现试验机下梁以上机构相对支撑板翻转至水平或垂 直位置。
[0009] 所述90度翻转机构，在双立柱下梁两个侧面设置有对应的下梁固定螺纹孔及侧 面中心设置的转轴安装孔，支撑板上垂直设置对应的下梁固定沉头孔，支撑板上部设置有 中心阶梯通孔，支撑板中心阶梯孔内通过转轴固定孔紧固于下梁侧面中心的转轴，安装于 支撑板中心阶梯孔内位于转轴小径处的滚动轴承，支撑板通孔处与下梁压紧面侧设置有〇 型圈槽和0型圈，在支撑板与下梁压紧面处设置有矩形定位块；用于定位下梁水平或垂直 固定位置、同时限制试验机主体翻转范围。
[0010] 所述的下梁侧面设置有2组6个下梁固定螺纹孔及侧面中心设置的转轴安装孔， 支撑板上垂直设置有2组8个下梁固定沉头孔，支撑板上部设置中心阶梯通孔。
[0011] 所述下梁侧面设置的2组6个螺纹孔，包括水平或垂直安装位置的4个安装孔，分 别与支撑板侧面每组4个沉头孔位置相对应；水平放置安装孔间距小于垂直放置安装孔间 距；变换试验机放置位置时，使下梁以上机构以转轴为中心翻转至定位块的限位面，通过对 应位置的1组4个螺钉使下梁与支撑板紧固。
[0012] 所述转轴为一中心设置有贯通沉头孔的短阶梯轴，放置于支撑板阶梯孔中，通过 螺钉固定在下梁侧面；转轴压紧滚动轴承内圈，轴承外圈压紧支撑板，其压紧力通过支撑板 阶梯孔〇圈槽内〇型圈变形实现；支撑板阶梯孔轴承槽肩与支撑板-下梁压紧面之间的距 离稍小于〇型圈变形导致轴承与转轴压紧时轴承外圈与转轴-下梁压紧面之间的距离。
[0013] 所述支撑板0型圈槽所取槽深，根据《GBT3452. 3-2005液压气动用0形橡胶密封 圈沟槽尺寸》计算满足下梁锁紧时0型圈获得压缩率大于25% ;翻转时，0型圈变形使下梁 与支撑板间存在一定间隙，同时使支撑板和转轴分别压紧轴承外圈、内圈，使下梁绕转轴相 对支撑板转动。
[0014] 所述水平支撑在水平放置时在双立柱悬臂端设置水平支撑柱。
[0015] 具体操作过程如下：需将试验机由垂直放置试验方式转变为水平放置试验方式 时，在双立柱悬臂端上梁处附近位置设置水平支撑柱，拆下支撑板（或下梁侧面）水平排布 的1组4个固定螺钉，此时在0型圈恢复变形作用力的帮助下，支撑板和转轴分别与滚动轴 承外、内圈压紧。把持双立柱翻转下梁以上机构，至下梁与定位块的定位面压紧，然后锁紧 支撑板（或下梁侧面）垂直排布的1组4个固定螺钉使下梁与支撑板紧固。试验机由水平 放置翻转为垂直放置方法时，拆下支撑板垂直排布固定螺钉，相同方法翻转90度，锁紧支 撑板水平排布固定螺钉，最后拆下水平支撑。
[0016] 双立柱式微型拉扭疲劳试验机结构形式，包括支撑板、下梁、双立柱、限位块、上 梁、90度翻转机构及水平支撑、轴向作动控制单元和扭转作动控制单元。轴向作动控制单元 包括直线电机、位移光栅尺、载荷传感器及夹具，扭转作动控制单元包括扭力电机、旋转编 码器、扭矩传感器及夹具，两单元分别安装在下梁和上梁上；90度翻转机构安装于支撑板 内相对下梁翻转轴心位置，使下梁以上机构，包括轴向作动控制单元、双立柱及限位块、上 梁及扭转作动控制单元，相对支撑板翻转至水平或垂直位置。
[0017] 下梁通过螺钉固定在梯形支撑板上，其垂直或水平安装位置通过固定在支撑板上 的矩形定位块定位。双立柱通过螺母固定在下梁上。上梁两侧分别设置有上下贯通用于安 装双立柱的光轴孔，在与光轴孔平行相邻的两侧面上分别开有与光轴孔连通的用于将上梁 抱紧在立柱上的锁紧缝，上梁抱紧光轴部分矩形面宽度小于其扭转单元安装面宽度，并在 宽度变化处倒圆角。上梁可沿双立柱手动滑动来改变其轴向位置，以适应更换不同尺寸夹 具、连接件等。限位块为两螺钉连接的半圆，锁紧在双立柱上位于上梁下方合适位置，限制 上梁滑动位置，保护下梁轴向单元以防碰撞。上梁位置调节合适后通过螺钉压紧锁紧缝抱 紧在双立柱上。90度翻转机构安装于支撑板内相对下梁翻转轴心位置，使下梁以上机构，包 括轴向作动控制单元、双立柱及限位块、上梁及扭转作动控制单元，相对支撑板翻转至水平 或垂直位置。
[0018] 本发明的优点是：
[0019] 1)通过转轴和滚动轴承实现试验机主体90度翻转，翻转操作简单，机构精简；相 对翻转的支撑板和梁之间由于安装有0型圈，能够防止翻转操作时支撑板和下梁之间发生 磨损，同时也能对翻转动作起缓冲作用，以免操作中试验机机体掉落碰撞；通过安装定位块 限制机体翻转范围并对其安装位置进行有效定位。与常用翻转机构相比，本结构采用手动 翻转，结构简单，操作方便有效，适用于微型拉扭试验机水平、垂直取向变换。
[0020] 2)本发明主体采用双立柱结构形式，上梁位置通过手动调节，主体结构简单，减少 不必要的丝杠等机构，适用于微型拉扭疲劳试验装置。
[0021] 3)轴向和扭转作动控制单元分别固定在两个梁上，方便将核心的作动控制单元模 块化。
[0022] 4)上、下梁通过螺钉锁紧，固定可靠，水平放置时额外夹装水平支撑，保证结构刚 度，同时避免垂直放置试验结构冗余。
[0023] 上述说明，本发明结构形式可以灵活适应微型拉扭试验水平或垂直取向要求，解 决了现有拉扭疲劳试验机只能单一取向放置的问题。试验机水平或垂直放置变换操作简 单，并可避免磨损和碰撞，取向位置定位有效，机构精简。整体结构简单可靠，安装方便，易 加工。
【附图说明】
[0024] 图1为可不同放置和试验取向的微型拉扭疲劳试验机结构示意图（垂直放置）。
[0025] 图2为可不同放置和试验取向的微型拉扭疲劳试验机结构示意图（水平放置）。
[0026] 图3为本发明中90度翻转机构装配体剖面图。
[0027] 图4为本发明中下梁结构示意图。
[0028]