专利名称：扭压试验机的制作方法
技术领域：
扭压试验机技术领域[0001]本实用新型涉及一种力学实验装置，尤其涉及一种扭压试验机。
技术背景[0002]物理力学实验设备是常用的实验装置，比如为了确保和提高军用直升机旋翼弹 性轴承的性能，出现了扭力和压力试验设备。[0003]现有技术中，扭力和压力试验设备通过手动进行轴向压缩刚度试验和扭转刚度 试验，以及扭转破坏试验，并人工测量和记录试验过程的压力和位移。[0004]上述现有技术至少存在以下缺点[0005]使用过程中不容易测量和记录数据，而且测量和记录的频率较低，这样就降低 了数据曲线分析的精确性。实用新型内容[0006]本实用新型的目的是提供一种使用方便、控制精度高、性能稳定的扭压试验 机。[0007]本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的[0008]本实用新型的扭压试验机，包括机架，所述机架的上部设有加压系统，所述机 架的下部设有扭转系统；[0009]所述加压系统包括相互啮合的线性滑轨和滑块，所述滑轨竖直固定在所述机架 上，所述滑块的上部与加压驱动装置连接，所述滑块与所述加压驱动装置之间设有压力 传感器，所述滑块的下部固定有径向夹具上模块；[0010]所述扭转系统包括主轴，所述主轴通过主轴轴承安装在所述机架上，所述主轴 的下端与扭转驱动装置连接，所述主轴与所述扭转驱动装置之间设有扭矩传感器，所述 主轴的上端连接有旋转工作台，所述旋转工作台上设有径向夹具下模块。[0011]由上述本实用新型提供的技术方案可以看出，本实用新型所述的扭压试验机， 由于加压系统包括相互啮合的线性滑轨和滑块，滑轨竖直固定在机架上，滑块的上部与 加压驱动装置连接，滑块与加压驱动装置之间设有压力传感器，滑块的下部固定有径向 夹具上模块；扭转系统包括主轴，主轴通过主轴轴承安装在机架上，主轴的下端与扭转 驱动装置连接，主轴与扭转驱动装置之间设有扭矩传感器，主轴的上端连接有旋转工作 台，旋转工作台上设有径向夹具下模块。可以通过加压驱动装置和扭转驱动装置分别对 径向夹具上模块和径向夹具下模块之间的试件进行压力和扭力试验，并分别通过压力传 感器和扭矩传感器对试验结果进行检测，使用方便、控制精度高、性能稳定。
[0012]图1为本实用新型扭压试验机的结构示意图；[0013]图2为图1的A-A向剖视图。
具体实施方式
[0014]本实用新型的扭压试验机，其较佳的具体实施方式
如图1、图2所示[0015]包括机架1，所述机架1的上部设有加压系统，所述机架1的下部设有扭转系 统；所述加压系统包括相互啮合的线性滑轨2和滑块3，所述线性滑轨2竖直固定在所述 机架1上，所述滑块3的上部与加压驱动装置连接，所述滑块3与所述加压驱动装置之间 设有压力传感器11，所述滑块3的下部固定有径向夹具上模块12;所述扭转系统包括主 轴5，所述主轴5通过主轴轴承8安装在所述机架1上，所述主轴5的下端与扭转驱动装 置连接，所述主轴5与所述扭转驱动装置之间设有扭矩传感器7，所述主轴5的上端连接 有旋转工作台13，所述旋转工作台13上设有径向夹具下模块14。[0016]所述加压系统还可以包括位移测量装置4，还可以包括升降编码器。[0017]所述扭转系统还可以包括旋转编码器15。[0018]具体所述加压驱动装置10可以包括相互啮合的丝杠9和丝母16，所述丝母16固 定在所述机架1上，所述丝杠9的下端与所述滑块3连接，所述丝杠9的上端与加压伺服 电机连接；所述扭转驱动装置6可以包括扭转伺服电机，所述主轴5的下端与所述扭转伺 服电机连接；丝杠9与加压伺服电机之间及主轴5与扭转伺服电机之间可以分别设有精密 减速器。[0019]径向夹具上模块I2与所述径向夹具下模块14之间装有被实验的旋翼轴承17，也 可以是其它的试件。[0020]本实用新型还可以包括控制系统和人机交互系统，用于对系统进行自动控制。[0021]具体实施例[0022]本实用新型设计的机架为双柱式，两柱之间分三层连接，下层和上层分别安装 扭矩驱动和压力驱动减速机。中间一层为试验工作面，安装有旋转工作台和上下行程滑 块。减速机型号为KAF107R77，它的速比i = 1011配MDMA1.5kW电机，减速机通过 圆柱直齿30°平齿根渐开线花键传递动力，它的齿数为四模数为3外花键大径90分度圆 直径87毫米，扭矩传感器型号为AKC-98B型，最大量程为5000N-m压力传感器型号为 BK-4，最大量程为50吨。旋转工作台主轴轴承为29330型；滑块导轨采用HGW65HA 型线性滑轨。长度测量采用MT1200长度计。所采用的这些结构能保证旋翼弹性轴承的 有效受扭和受压并实现精密的测量和有效的控制。[0023]由于性能测试试验载荷大，精度要求高，机架采用铸铁装置，而且铸件经过消 除应力处理，防止受压或受扭时产生变形，综合各种国产与国外进口旋翼轴承系统的试 验要求情况，整个机架垂直方向上最大承载设计能力500KN的压力。[0024]加压系统包括线性滑轨、滑块、位移测量计、丝杠和压力传感器、减速机等几 部份。机架中部的内侧装有线性滑轨，用于保证压头升降过程中竖直方向不出现偏斜， 保证了竖直升降的精度。升降过程采用伺服电机驱动，通过位移测量计测量升降位移， 同时靠编码器保证升降行程，双重位移测量方式构成的闭环系统，严格保证了精度控制 在要求范围内。[0025]扭转系统主要由旋转工作台、主轴、扭矩传感器、旋转编码器、主轴轴承、减 速机等组成。旋转工作台用来定位旋翼弹性轴承，工作台夹具方便拆换，以便适应不同系列旋翼弹性轴承的扭转测试。主轴轴承和主轴构成了旋转主要机械机构，由伺服电机 通过精密减速机驱动左右旋转，旋转角度与方向不受任何限制，通过旋转编码器测量旋 转角度，同时扭矩传感器采集不同角度时的扭矩值。[0026]控制系统为以PLC为核心的控制执行系统、以工业控制计算机为核心的数据交 互与处理系统两部分组成。在控制执行系统中，扭矩和压力传感器产生应变桥信号，它 经过信号调理模块，转换成电流信号。电流信号较电压信号具有较好的抗干扰传送能 力，它经导线传送到电器柜里的模拟量采集模块中，经模数转换后直接计算机中。计算 机根据反馈回来的扭矩值和压力值，通过PLC调整模拟量输出模块电压输出值，从而控 制伺服电机的运转速度。同时PLC还控制各个相对应动作，如电机启停，指示灯显示 等。工业控制计算机向PLC发出执行指令，并从PLC那读回设备各个状态参数，读取传 感器并保存旋翼弹性轴承的扭矩值和压力值。[0027]试验过程中，对旋翼弹性轴承进行扭转，同时记录扭转所使用的力矩和旋翼轴 承扭曲变形量；以及对旋翼轴承进行加压，同时记录加压所使用的压力和旋翼轴承受压 状态的变形量。对旋翼轴承进行扭转和加压既可以同时进行，也可以分别进行。对旋翼 轴承进行扭转或加压均采用机械传动，并由伺服电机驱动，结构稳定可靠。可动态显示 旋翼轴承的受扭力矩和变形角度；旋翼轴承的承受压力和变形位移，控制精度高、性能 稳定。[0028]能保证旋翼弹性轴承的有效受扭和受压并实现精密的测量和有效的控制，以及 性能测试的数据分析。[0029]旋翼弹性轴承性能的测试要求[0030]a、轴向压缩刚度Kc的测试[0031]轴向压缩刚度是使弹性轴承大、小接头沿X轴压缩方向产生单位相对位移所需 的力。固定大接头，沿X轴在弹性轴承小接头上施加轴向力Fc (单位N)，弹性轴承小 接头在作用力Fc下产生的位移为S (单位mm)，则弹性轴承轴向压缩刚度Kc = Fc/ S。[0032]b、扭转刚度K θ的测试[0033]扭转刚度是使弹性轴承大、小接头绕X轴压缩方向产生单位相对扭转角所需的 力矩。固定大接头，在小接头上施加绕轴线X的力矩M θ (单位N.m)，同时测出小接 头相对于大接头的扭转角θ (单位° )，则弹性轴承的扭转刚度K θ = M θ /θ。[0034]旋翼弹性轴承试验流程如下[0035](1)加压试验流程步骤为装置旋翼弹性轴承-选择试验类型-输入预加载载 荷，预加载速度，预加载次数，加载速度，试验载荷，加载次数-开始试验-试验过程自 动绘制曲线，保存数据-试验完毕后自动复位，结束试验。[0036](2)扭转试验流程步骤为装置旋翼弹性轴承-选择试验类型-输入预扭角度， 扭转角度，转速，转角，加载载荷，扭转次数-开始试验-试验过程自动绘制曲线，保存 数据-试验完毕后自动复位，结束试验。扭转试验包括扭转测试和扭力破坏试验。如下 图[0037](3)加压和扭转试验也可以由试验载荷谱调取出来，然后直接点开始试验即可， 操作更为简洁。试验载荷谱可以预先编辑好存储在计算机中，根据不同系列的旋翼轴承按照相应的试验要求编辑载荷谱。[0038]本实用新型的有益效果是[0039]本设备可满足军用直升机旋翼弹性轴承的自动加压和扭转性能测试，并在测试 的同时进行数据曲线分析，得出试验结果。填补了我国航空军工业旋翼轴承力学试验设 备的空白，有效避免了人工试验所带来的误差，提高了工作效率。[0040]具体实施例中，为了能够实现各种系列旋翼轴承的扭转和加压试验，对于实际 性能测试的需要，可以进行轴向压缩刚度试验和扭转刚度试验，以及扭转破坏试验。并 可以记录试验过程的压力和位移数据及压力/位移实时曲线，扭矩和角度数据及扭矩/角 度实时曲线，从而提高了检验旋翼弹性轴承性能的可靠性。该设备操作方便，自动化程 度高，减轻了工作者的劳动强度，有效避免了人工试验所带来的误差。[0041]以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式
，但本实用新型的保护范围并 不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易 想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种扭压试验机，包括机架，其特征在于，所述机架的上部设有加压系统，所述 机架的下部设有扭转系统；所述加压系统包括相互啮合的线性滑轨和滑块，所述滑轨竖直固定在所述机架上， 所述滑块的上部与加压驱动装置连接，所述滑块与所述加压驱动装置之间设有压力传感 器，所述滑块的下部固定有径向夹具上模块；所述扭转系统包括主轴，所述主轴通过主轴轴承安装在所述机架上，所述主轴的下 端与扭转驱动装置连接，所述主轴与所述扭转驱动装置之间设有扭矩传感器，所述主轴 的上端连接有旋转工作台，所述旋转工作台上设有径向夹具下模块。
2.根据权利要求1所述的扭压试验机，其特征在于，所述加压系统还包括位移测量装 置和升降编码器。
3.根据权利要求2所述的扭压试验机，其特征在于，所述扭转系统还包括旋转编码ο
4.根据权利要求3所述的扭压试验机，其特征在于，所述加压驱动装置包括相互啮合 的丝杠和丝母，所述丝母固定在所述机架上，所述丝杠的下端与所述滑块连接，所述丝 杠的上端与加压伺服电机连接。
5.根据权利要求4所述的扭压试验机，其特征在于，所述扭转驱动装置包括扭转伺服 电机，所述主轴的下端与所述扭转伺服电机连接。
6.根据权利要求5所述的扭压试验机，其特征在于，所述丝杠与加压伺服电机之间及 所述主轴与所述扭转伺服电机之间分别设有精密减速器。
7.根据权利要求1至6任一项所述的扭压试验机，其特征在于，所述径向夹具上模块 与所述径向夹具下模块之间装有被实验的旋翼轴承。
8.根据权利要求7所述的扭压试验机，其特征在于，还包括控制系统和人机交互系统。
专利摘要本实用新型公开了一种扭压试验机，包括加压系统和扭转系统，加压系统包括相互啮合的线性滑轨和滑块，滑块的上部与加压驱动装置连接，滑块与加压驱动装置之间设有压力传感器，滑块的下部固定有径向夹具上模块；扭转系统包括主轴，主轴的下端与扭转驱动装置连接，主轴与扭转驱动装置之间设有扭矩传感器，主轴的上端连接有旋转工作台，旋转工作台上设有径向夹具下模块。可以通过加压驱动装置和扭转驱动装置分别对径向夹具上模块和径向夹具下模块之间的试件进行压力和扭力试验，使用方便、控制精度高、性能稳定。可满足军用直升机旋翼弹性轴承的自动加压和扭转性能测试，并在测试的同时进行数据曲线分析，得出试验结果。
文档编号G09B23/06GK201812405SQ20102015296
公开日2011年4月27日 申请日期2010年4月6日 优先权日2010年4月6日
发明者何平, 杨胜, 问国辉 申请人:北京铁科合力科技有限责任公司