专利名称：一种钢丝微动疲劳试验机及方法
技术领域：
本发明涉及一种微織施，战是涉及一种用于研究钢丝微动疲劳状况的钢丝微动疲劳试 背景技术钢丝绳具有良好的弯曲柔敏性和織能力，因而i^r泛用作运嚇臓的牵引繼虽、矿山t臓的 提升繼黾、乘人索道的雜綱、謝立桥的織钢索等，钢丝绳的承载鹏和服^^对于sm用装备的^^Tt^m^。在^^备的运《 a程中，钢M虽要经受反复的拉伸和弯曲以及动 态载荷，使钢缢虽内^S"股之间、钢丝与钢粒间经受不同微动振幅的微动磨损，而sas要承受交 ^js力。较小的微动振幅往往会引起钢丝微动撤虫区的皿萌生、扩展与 ，形成微动疲劳，加 居搠丝绳的疲劳破坏。微动疲劳作为微动损伤的三种丰試之一，是在微动损伤影响下的疲劳破坏，复合了微动磨损与轴向疲劳，严驟B解冈丝绳中钢丝的疲劳3艘。因此，石雕u—种结构简单的微动疲劳i^^机，来探讨钢丝的微动疲劳i嫁、tia^响因素，对钢丝绳由于微动疲劳弓胞的疲劳强 度斷絲口早期K^smi测，对提高钢M虽的^顿^^有着觀意义。目前用于微动摩擦皿M面的^^机有专利号为200420080073.8公开的一种钢丝微动磨 损微几，凸轮推动悬臂弹性板使下钢丝辦产生微小振巾蔬动，实王JLh、下钢丝i辦,动離; 专利号为200620125386. X公开的一种多功能tt^磨损i^^机，实现下i辦的诚幅和臓幅往 錢^S动，完駄、下離的对磨；MTS810型舰伺服疲^i^^机；专利号为200810196045. 5 公开的一种疲劳K^机，可M^^制高温箱内的SM"同时两组^^不同^g^f牛下作不同频率 的扭曲疲劳微，可提高沈验的工作效率；锅U号为200810304928. 3公开的一种)(t^t径轴类试 件施加動瞎损载荷的轴向疲劳实验方法及驢，細MiI器结构，可对同时承魏损载荷和疲劳 载荷的離疲劳 卿,翻有帮助。战微几中，離的微动離繊脚疲^ 鹏是单一形式的微几，動口磨损载荷 的轴向疲劳实验方皿，是 1器结构，，B由类试件，而又才^*钢丝间^[动^§磨损与轴向 疲劳为一体、结构简单的i^MHJS没有。技术问题根据已有技术中雜的问题，本发明的目的是石雕lj一种结构简单、集成钢丝之间的 微动磨损和钢丝轴向疲劳为一体繊动疲^i^机。技术方募本发明的钢丝微动疲新^^机，包括雄平台，设在支撑平台上的两根雄立柱，两m^撑立禾ih设W^轴向钢丝施加7K平方向力的7K平加,置， 立柱的顶部设有 ^，承 i^下端面上设有，轴向钢丝上端的轴向，装置，，平台上端面上设有夹住轴向钢丝下端的 轴向拉JE^置；戶;M;K平加i^a包括凹形水平支座，凹形7K平，Jix^尔设有位于轴向钢丝两侧的导向雄，导向雄内x诉尔设有^mt央，^tt央相对轴向钢丝Hi股有加载钢丝；轴向钢丝 H则导向魏内的^m^连^"压力传麟，另Hi导向魏内的^mt^^w加新和调节加,的锁二執累母，凹形7K平，的两端分别设剤每其固定于两+肢撑立丰ii:的内夕陕具。戶腿的^P央端面开有半圆形凹槽，在凹槽彩龍开剤每加载钢丝置于凹槽中的通 u戶脱的加MF中间为四棱状；戶皿设，，下端面的轴向究^fi由轮辐式feffi传自，与!SfS式拉 压传^l相连的螺，和固定在!fi^F上的上夹掛央构成;戶;M设在支撑平台上的轴向feffi^置由油缸，驗在油缸活塞上的螺辦和固定在螺i^f上的下夹掛央构成。本发明的钢丝微动疲劳微方法a. 将轴向钢丝穿过凹形7K平雄的中A孔，并将轴向钢丝的两端分别固定于上夹擀央和下夹 擀处；b. 收输活塞，将轴向钢丝向下拉伸，此时，上夹擀^tM受的力传避合轮辐式矛述传繊， 轮辐式feffi传a^输出信号的^设定初^^荷时，停止活塞的动作；c. 移动凹形水平^m数n载钢丝撤醋由向钢丝；d. 调働口,X^ m^S加载荷，^fi央在导向，fi^]^耆中移动，固定在其上的加 载钢丝与轴向钢丝点撤虫并产4iB^九e. 继^^働口MH動職钢丝与轴向钢丝之间的IEE力增至设定载荷值，拧紧螺母，防止实 ^i程中因加,的旋转而^^钢丝间!EE力的变化；f. 控制活塞上下运动，^f齊由向钢丝在^^力范围内伸^^f七，e轴向钢丝的微动疲劳断 裂，轮辐式&E传ii^操实^31程中轴向钢丝的交变力的变化。有益$媒本发明細电液伺服驱动^x寸钢丝i辦施加轴向九并翻乂彌的导向雄和楔^fi划織，辦式可浮动的凹形水平支座，可动态地调敷JC平雄4挪向疲劳钢丝不产生弯曲应九會嫩同时^t动磨损和轴向疲劳应力共同作用在轴向钢丝上，可以实5赂由向钢丝在不同撤織荷、不同微动振幅、不同应力幅、不同应力比、不同频率下的微动疲劳，同时可以ia^实^3i程中 轴向钢丝交効的变化，i^f研究钢丝由于微动磨损弓胞的疲劳5贼斷砭嘶im^了有效的实验装备。其结构简单，驱动力大，实i^f变动方便、易^H1WLg制和领糧。
图i是本发明的结构示意图。图2是图1的A—A视图。图中1—固定螺母，2—±^纖，3—支撑立柱，4一下夹^i央，5—螺纹杆，6—活塞，7— 油缸，8—^f平台，9—压力传繊，10—凹形水平雄，ll一轴向钢丝，12—上夹擀央，13—螺 辦，14—離式feffi传繊，15—夕陕具，16—内夹具，17—螺栓，18—牵jJtm螺母，19—力口辦， 20—导向雄，21—^mt央，22—力口载钢丝。具体实航式Tffi结合附图对本发明的一个实施例作进一步的描述 本发明钢丝微动疲劳K^机，主要由，台架、水平加i^fi和疲^i^S构成。，台 架由固定螺母l、 ± ^2、支撑立柱3和支撑平台8组成，支撑立柱3固定在雄平台8上， J^纖2由支撑立柱3雄，MJl固赵累母l连接。力口i^g包括X诉尔置于轴向钢丝两侧的娜 微21, 1^ ±央21端面铣有半圆形凹槽，在凹槽^4尉馆通孔，力口载钢丝22分别置于凹槽中， 由两通 L中穿出并被固定住，两^mt央21分别置于^W^M曹的导向雄20中，导向雄20 固定在凹形7乂平雄10上，其中一个^ti央21与加新19撤虫，力口新19中间为四棱状，加 载杆19与凹形水平，10—端螺l^^接，并由l览紧螺母18锁死，另一个^P央与压力传iil！ 9连接，压力传自9固定于凹形水平，10另一端，凹形水平，10两端均加工有^P央状， 中间为一水平底板，凹形7]C平，10置于加工有^f的内夹具16内，内夹具16、夕卜夹具15固 定在支撑立柱3上。疲^^置由轴向拉fl^fi和轴向夹^^a构成，轴向拉ffi^置由油缸7， ii^在油缸活塞6上的螺纹杆5和固定在螺纹杆5上的下夹持块4构成;轴向^^a由轮辐式拉 压传自14，与轮辐幼AE传自14相连的螺,13和固定在螺,13上的上夹擀央12构成。 轴向钢丝11由凹形水平支座10的正中A孔穿过，轴向钢丝11固定于上夹持决12和下夹持块4之 间，上夹^t央12 ffl3ifi鄉13与轮辐式feffi传繊14雜，轮辐&E传麟14固定于±#〈 2下端面上，下夹持决4通3ii零纹杆5与活塞6驗，活塞6置于油缸7内，油缸7固定于雄平台8上。实验方法首先将轴向钢丝11固定于上夹擀央12上，调整凹形7K平雄10， j鼓由向钢丝ll 竖直穿过凹形水平魏10的正中A孔，固定于下夹#±央4上。然后，M31计^^S制电液伺月瞎 统使活塞6收縮，轴向钢丝ll逐渐被拉直，mi:夹持决12的力传递，轮辐式feffi传感器14承 受拉力并产生信彌出，当轮辐动4ffi传繊14的输出信号il^殿定初^^荷时，活塞6停止 动作。调整凹形水平雄IO， ^f数喊钢丝22^M轴向钢丝ll但不加载；用扳柳口新19的四 杨处，由于加载阡19和凹形水平，10的螺纹配合，{妙卩载杆19向旋出凹形tK平支座10螺纹孔 的方向运动，力口WH9X^mt央20働口载荷，^mt央20在导向，20的^f中右移使楔 皿决20上的加载钢丝与轴向钢丝11点擬虫并产^ii^力，轴向钢丝11对加载钢丝22施加ffi/S 九Miito载钢丝22所在^mt央的作用，压力传麟9穀啦力作用产生信号输出被计#^膽 集处理，继续拧加新19使信彌出值增至设定载荷值，将加,19上的固定螺母18拧到凹形 水平魏10端面为止，防止实^31程中因加新19的旋转而3t^钢丝间腿力的变化。iffii计算 丰，制电液伺服^ffim统使活塞6上下运动，使轴向钢丝11在交，力范围内伸^^^，，轴 向钢丝11的微动疲劳 ，轴向钢丝11所受的拉力变化由轮辐式feffi传感器14感应并M3i计算机软件i賜诉n控制。掛bii程中，轴向钢丝ii由于疲劳应力的作用而产生 级的形变量幅)，所以轴向钢丝ll与两侧又祸尔的力口载钢丝间产生了微动離、磨损5嫁。在疲^^S程中， 凹形zK平支座io会水平方向自动,，使轴向钢丝11与凹形水平，10的正中A孑U寸中，防止了轴向钢丝11的弯鹏嗍丝间腿力的变化。舰计嶽几软{瞎制舰伺月瞎繊油的流魏率和流量大小，^^,丝的疲劳应力变化,n疲劳应力大小，调整两条3诉幼n载钢丝在^P央中的 ^S^艘轴向钢丝ii与加载钢丝间的交叉角度，可以^t钢丝不同^X角度的微动疲劳。
权利要求
1.一种钢丝微动疲劳试验机，其特征在于它包括支撑平台(8)，设在支撑平台(8)上的两根支撑立柱(3)，两根支撑立柱(3)上设有对轴向钢丝(11)施加水平方向力的水平加载装置，支撑立柱(3)的顶部设有承载梁(2)，承载梁(2)下端面上设有夹住轴向钢丝(11)上端的轴向夹紧装置，支撑平台(8)上端面上设有夹住轴向钢丝(11)下端的轴向拉压装置；所述水平加载装置包括凹形水平支座(10)，凹形水平支座(10)上对称设有位于轴向钢丝(11)两侧的导向支座(20)，导向支座(20)内对称设有楔形滑块(21)，楔形滑块(21)相对轴向钢丝(11)一侧设有加载钢丝(22)；轴向钢丝(11)一侧导向支座(20)内的楔形滑块(21)连接有压力传感器(9)，另一侧导向支座(20)内的楔形滑块(21)连接有加载杆(19)和加载杆(19)上的锁紧螺母(18)，凹形水平支座(10)的两端分别设有将其固定于两根支撑立柱(3)上的内外夹具(16、15)。
2. 概权利要求1臓的钢丝微动疲^ 机，辦征在于臓的^P央(21)端面开 有半圆形凹槽，在凹槽彩溝开剤每加载钢丝(22)置于凹槽中的通孔。
3. 根据权利要求l戶;f^的钢丝微动疲^^机，欺寺征在于戶 的加,(19)中间为四棱状。
4. 根据权利要求1戶脱的钢丝微动疲新^^机，欺寺征在于戶服设在^t平台(8)上的轴 向^J^置由油缸(7)，连接在活塞(6)上的螺纹杆(5)和固定在螺教杆(5)上的下夹持决(4) 构成。
5. 根据权利要求1臓的钢丝微动疲^ 机，辦征在于臓设^ (2)下端面的 轴向夹^^置由轮辐式feffi传自(14)，与轮辐式feE传感器(14)相连的螺l^f (13)和固定 在螺鄉(13)上的上夹微(12)构成。
6. —禾妙敝利要求1臓微几的钢丝微动疲劳微旅，辦征在于a. 将轴向钢丝(11)穿过凹形水平雄(10)的中A孔，并将轴向钢丝(ll)的两端分别固定 于上夹擀央(12)和下夹擀央(4)上；b. 鹏活塞(6)，将轴向钢丝(11)向下拉伸，此时，上夹擀央(12) ±0 受的力传避合轮 辐式腿传繊(14)，轮辐式鹏专繊(14)输出信号的戯设定初織荷时，停止活塞(6) 的动作；c. 移动凹形7K平支座(10M妙卩载钢丝(22)撤膽由向钢丝(11);d. 调働口新(19) )^mmi央(21)施力Pi^荷，^ti央(21)在导向雄(20)的娜 槽中移动，固定在其上的加载钢丝(22)与轴向钢丝(11)点撤虫并产4J1^力；e. 继糊働n载杆(19) 4動B载钢丝(22)与轴向钢丝(11)之间的IEE力增至设定载荷值， 拧紧螺母(18)，防止实^3i程中因加i^F (19)的旋转而it^钢丝间IEE力的变化；f. 控制活塞(6)上下运动，{楚由向钢丝(11)在^S力范围内伸^^化，，轴向钢丝 (11)的'微动疲劳,，轮辐式&1￡传 (14) iS^实^l程中轴向钢丝(11)的 力的变化。
全文摘要
一种钢丝微动疲劳试验机及方法，试验机主要由水平加载装置，轴向夹紧、拉压装置构成；水平加载装置由凹形水平支座，导向支座，楔形滑块，加载钢丝，压力传感器，加载杆和锁紧螺母构成；轴向夹紧装置由轮辐式拉压传感器，与轮辐式拉压传感器相连的螺纹杆和固定在螺纹杆上的上夹持块构成；轴向拉压装置由油缸，连接在油缸活塞上的螺纹杆和固定在螺纹杆上的下夹持块构成。通过水平加载装置对轴向钢丝施加水平设定载荷，并通过轴向夹紧、拉压装置对钢丝试样作用轴向疲劳应力，实现对钢丝试样的微动磨损和轴向疲劳应力共同作用的微动疲劳试验。动态调整凹形水平支座使轴向疲劳钢丝不产生弯曲应力，振幅频率变动范围广，易于利用计算机程序控制和测量。
文档编号G01N3/10GK101598647SQ20091018212
公开日2009年12月9日 申请日期2009年7月14日 优先权日2009年7月14日
发明者张德坤, 王大刚, 王崧全 申请人:中国矿业大学