螺栓剪切冲击疲劳试验的制造方法
【专利摘要】一种螺栓剪切冲击疲劳试验机，其特点是：步进电机（1）设置在机架(14)的左端并由螺钉紧固在机架（14）上，联轴及减速系统（2）连接着步进电机（1）和传动变换系统（3），传动变换系统（3）固定在固定架（12）内，固定架（12）通过螺钉紧固在机架（14）的上表面，冲击导向系统（9）的左端连接着外圆槽套（4），冲击导向系统（9）的右端连接着冲击头（6），试样夹持系统（7）安置在机架（14）的最右端。本实用新型将经过步进电机输出的旋转运动转换为直线往复运动，通过冲击导向系统的导向作用平稳的带动冲击导向轴上的冲击头往复冲击试样，其机械结构简单、冲击运动平稳，能很好的模拟螺栓所受的剪切冲击疲劳。
【专利说明】螺栓剪切冲击疲劳试验机
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种紧固件剪切冲击疲劳试验装置，特别是涉及一种螺栓剪切冲 击疲劳试验机。
【背景技术】
[0002] 冲击疲劳试验机主要用于产品的力学环境试验，可以模拟实际的冲击脉冲和冲击 能量，模拟零部件在使用过程中可能受到的重复性冲击，以确定零部件对各种冲击环境的 适应能力。
[0003] 目前的冲击试验规范中，一种是规定冲击运动及其容差要求，另外一种则是冲击 响应谱规范。现在大多数的冲击试验设备都是采用自由跌落式冲击试验机实现，由重力驱 动(部分有辅助加力装置)。其原理就是：将试件安装在工作台台面的夹具上，由提升机构将 试件连同工作台提升到预定高度后，试件和工作台自由跌落，冲击到底座安装的波形发生 器上，产生需要的冲击脉冲。
[0004] 螺栓是机械产品中最常用的零件之一，主要起紧固作用。螺栓在机械产品的实际 工况中，往往会遇到重复的冲击行为，会造成螺栓的失效，影响产品的使用。
[0005] 现有的冲击疲劳试验装置鲜有可以对螺栓进行剪切试验的，因此有必要提出一种 适合螺栓剪切冲击疲劳试验的装置。
【发明内容】
[0006] 本实用新型提供了一种螺栓剪切冲击疲劳试验机，其目的是提供一种结构简单、 能够进行多次重复冲击疲劳试验的螺栓剪切冲击疲劳试验机。
[0007] 本实用新型采用圆柱梯形槽轮和外圆槽套将经过步进电机输出的旋转运动转换 为直线往复运动，通过冲击导向系统的导向作用平稳的带动冲击导向轴上的冲击头往复冲 击试样，其机械结构简单、冲击运动平稳，能很好的模拟螺栓所受的剪切冲击疲劳。
[0008] 本实用新型是通过以下技术方案实现的。
[0009] 这种螺栓剪切冲击疲劳试验机，包括步进电机1、联轴及减速系统2、传动变换系 统3、外圆槽套4、钢球保持架5、冲击头6、试样夹持系统7、底座8、冲击导向系统9、深沟球 轴承10、限位11、固定架12、圆锥滚子轴承13、机架14、肋板15等。其中所述的步进电机 1设置在机架14的左端，由螺钉紧固在机架14上，联轴及减速系统2连接着步进电机1和 传动变换系统3,传动变换系统3固定在固定架12内，固定架12通过螺钉紧固在机架14的 上表面。冲击导向轴5的左端连接着外圆槽套4,冲击导向轴5的右端连接着冲击头6。试 样夹持系统7安直在机架14的最右端。
[0010] 所述的传动变换系统3包括有外圈固定套31、圆柱梯形槽轮32、圆锥头槽轮33、 大钢球34、小钢球35、深沟球轴承36、定位套筒37、内圆槽套38、转轴39,其中圆柱梯形槽 轮32上的T形滚道轨迹为封闭、连续的椭圆形。圆柱梯形槽轮32的两端接有转轴39,转 轴39的左端与圆锥滚子轴承13形成过盈配合并且定位安装在外圈固定套31相应位置，转 轴39的右端接有两个深沟球轴承36,在两个深沟球轴承36中间设有定位套筒37,内圆槽 套38放置在两个深沟球轴承36中并且设限位结构，外圆槽套4和内圆槽套38开有沿轴向 的槽，小钢球35可以嵌在两者相对应轴向的槽中且为间隙配合。外圈固定套31和外圆槽 套4同样开有沿轴向的槽，大钢球34可以嵌在两者相对应轴向的槽中且为间隙配合。
[0011] 所述的圆锥头槽轮33包括深沟球轴承331、小转轴332、垫片333、钢球334和槽轮 本体335。
[0012] 所述的小转轴332上端与深沟球轴承331配合通过轴承座固定在外圆槽套4上， 下端深入槽轮本体335中。
[0013] 所述的外圈固定套31卡在固定架12中，大钢球34布置于外圈固定套31槽内和 外圆槽套4槽内之间，成间隙配合，小钢球35布置于内圆槽套38槽内和外圆槽套4槽内之 间，成间隙配合，大钢球34、小钢球35均设有钢球保持架5。
[0014] 所述的槽轮本体335中沿小转轴332周向布置有钢球334。
[0015] 所述的冲击导向系统9包括有法兰式外圈91、直线轴承92和冲击导向轴93,其中 法兰式外圈91通过螺钉固定在固定架12上，直线轴承92与法兰式外圈91同轴，放置于其 内部。
[0016] 所述的试样夹持系统7分为上板72、下板73,其中下板73开有螺纹孔，通过螺栓 紧固在底座8之上。
[0017] 所述的试样71在试验开始之前可施加适当的预紧力。
[0018] 所述的冲击头6为一端带有螺纹孔的矩形块，其质量、尺寸规格可以依据试验要 求选择。
[0019] 本实用新型的有益效果是。
[0020] (1)圆锥头槽轮在其本体中设有钢球，有效减小摩擦。
[0021] ⑵外圆槽套的运动为滚动，摩擦力小。
[0022] (3)冲击头质量、尺寸可以更换，可获得不同的冲击冲量。
[0023] (4)冲击导向系统能够保持往复冲击始终在同一水平线上。
[0024] (5)机械结构简单，便于操作且运动平稳。
【专利附图】
【附图说明】
[0025] 图1为本试验机结构示意图。
[0026] 图2-1是传动变换系统剖视图，图2-2为图2-1中A-A向视图。
[0027] 图3-1是冲击头剖视图，图3-2是冲击头主视图。
[0028] 图4-1是试样夹持系统剖视图，图4-2是试样夹持系统俯视图。
[0029] 图5是圆锥头槽轮剖视图。
[0030] 图6是冲击导向系统示意图。
[0031] 图中标记：步进电机1、联轴及减速系统2、传动变换系统3、外圆槽套4、钢球保持 架5、冲击头6、试样夹持系统7、底座8、冲击导向系统9、深沟球轴承10、限位11、固定架12、 圆锥滚子轴承13、机架14、肋板15。外圈固定套31、圆柱梯形槽轮32、圆锥头槽轮33、大钢 球34、小钢球35、深沟球轴承36、定位套筒37、内圆槽套38、转轴39、上板72、下板73,下板 73、深沟球轴承331、小转轴332、垫片333、钢球334、槽轮本体335、法兰式外圈91、直线轴 承92、冲击导向轴93。
【具体实施方式】
[0032] 下面结合附图对本实用新型做进一步说明。
[0033]为清楚表达各个部件的结构详情及接触情况，本实用新型图例中对某些部件的尺 寸做了适当缩放。
[0034] 如图1所示，这种螺栓剪切冲击疲劳试验机，包括步进电机1、联轴及减速系统2、 传动变换系统3、外圆槽套4、钢球保持架5、冲击头6、试样夹持系统7、底座8、冲击导向系 统9、深沟球轴承10、限位11、固定架12、圆锥滚子轴承13、机架14、肋板15等。步进电机1 设置在机架14的左端，由螺钉紧固在机架14上。联轴及减速系统2连接着步进电机1和 传动变换系统3。传动变换系统3固定在固定架12内，固定架12通过螺钉紧固在机架14 的上表面。冲击导向系统9的左端连接着外圆槽套4,冲击导向系统9的右端连接着冲击头 6。试样夹持系统7通过螺钉的安置在机架14的最右端。
[0035] 如图2-1所示的传动变换系统3由外圈固定套31、圆柱梯形槽轮32、圆锥头槽轮 33、大钢球34、小钢球35、深沟球轴承36、定位套筒37、内圆槽套38、转轴39组成。其中圆 柱梯形槽轮32上的T形滚道轨迹为封闭、连续的椭圆形。圆柱梯形槽轮32的两端接有转 轴39,转轴39的左端与圆锥滚子轴承13形成过盈配合，定位安装在外圈固定套31相应位 置。转轴39的右端接有两个深沟球轴承36,在两个深沟球轴承36中间有定位套筒37。内 圆槽套38放置在两个深沟球轴承36中，并且设限位结构。外圆槽套4和内圆槽套38开有 沿轴向的槽，小钢球35可以嵌在两者相对应轴向的槽中，且为间隙配合。外圈固定套31和 外圆槽套4同样开有沿轴向的槽，大钢球34可以嵌在两者相对应轴向的槽中，且为间隙配 合。
[0036] 如图2-1所示的传动变换系统A-A向视图中，可以看到大钢球34沿外圆槽套4的 周向间隔90°布置。
[0037] 如图3-1和3-2所示的冲击头，为一端带有螺纹孔的矩形块，其尺寸、质量可以按 照试验要求改变。
[0038] 如图4-1所示的试样夹持系统剖视图中，试样夹持系统7分为上板72、下板73,下 板73开有螺纹孔，通过螺栓紧固在底座8之上。试样71在试验开始之前可施加适当的预 紧力。
[0039] 如图4-2所示的试样夹持系统俯视图中，可以看到此次试验的试样71为四个，为 2X2设置。
[0040] 如图5所示的圆锥头槽轮剖视图中，圆锥头槽轮33包括深沟球轴承331、小转轴 332、垫片333、钢球334和槽轮本体335。小转轴332上端与深沟球轴承331配合通过轴承 座固定在外圆槽套4上，下端深入槽轮本体335中。槽轮本体335中沿小转轴332周向布 置有钢球334。
[0041] 如图6所示的冲击导向系统示意图，冲击导向系统9包括有法兰式外圈91、直线轴 承92和冲击导向轴93。法兰式外圈91通过螺钉固定在固定架12上，直线轴承92与法兰 式外圈91同轴，放置于其内部。
[0042] 本实用新型的具体工作方式为。
[0043] 步进电机1开始工作之后，经联轴及减速系统2的作用输出试验所需的转轴转速。 转轴39的旋转带动圆柱梯形槽轮32的槽轮本体335沿着圆柱梯形槽轮32的槽侧面来回 滚动，由于小钢球35在外圆槽套4和内圆槽套38之间为隙配合，大钢球34在外圈固定套 31和外圆槽套4之间也同样为间隙配合，因此外圆槽套4便随槽轮本体335的旋转作往复 直线运动。外圆槽套4右端连接的冲击导向系统9便可以带动冲击头6往复冲击试样夹持 系统7的上板72。
[0044] 本实用新型所提出的螺栓剪切冲击疲劳试验装置，结构简单，运动平稳，能连续不 断的对待试验对象进行冲击试验。
[0045] 可以理解的是，以上关于本实用新型的具体描述，仅用于说明本实用新型而并非 受限于本实用新型实施例所描述的技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以 对本实用新型进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本实 用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1. 一种螺栓剪切冲击疲劳试验机，其特征在于：该冲击疲劳试验机包括步进电机（1)、 联轴及减速系统（2)、传动变换系统（3)、外圆槽套（4)、钢球保持架（5)、冲击头（6)、试样夹 持系统（7)、底座（8)、冲击导向系统（9)、深沟球轴承（10)、限位（11)、固定架（12)、圆锥滚 子轴承（13)、机架（14)、肋板（15)，其中步进电机（1)设置在机架（14)的左端并由螺钉紧 固在机架（14)上，联轴及减速系统（2)连接着步进电机（1)和传动变换系统（3)，传动变换 系统（3)固定在固定架（12)内，固定架（12)通过螺钉紧固在机架（14)的上表面，冲击导向 系统（9)的左端连接着外圆槽套（4)，冲击导向系统（9)的右端连接着冲击头（6)，试样夹持 系统（7)安置在机架（14)的最右端。
2. 根据权利要求1所述的螺栓剪切冲击疲劳试验机，其特征在于：传动变换系统（3)包 括有外圈固定套（31)、圆柱梯形槽轮（32)、圆锥头槽轮（33)、大钢球（34)、小钢球（35)、深 沟球轴承（36)、定位套筒（37)、内圆槽套（38)、转轴（39)，其中所述的圆柱梯形槽轮（32)上 的T形滚道轨迹为封闭、连续的椭圆形，圆柱梯形槽轮（32 )的两端接有转轴（39 )，转轴（39 ) 的左端与圆锥滚子轴承（13)形成过盈配合并且定位安装在外圈固定套（31)相应位置，转 轴（39 )的右端接有两个深沟球轴承（36 )，在两个深沟球轴承（36 )中间设有定位套筒（37 )， 内圆槽套（38)放置在两个深沟球轴承（36)中并且设限位结构，外圆槽套（4)和内圆槽套 (38)上开有沿轴向的槽，小钢球（35)嵌在两者相对应轴向的槽中且为间隙配合，外圈固定 套（31)和外圆槽套（4)上还开有另一沿轴向的槽，大钢球（34)嵌在两者相对应轴向的槽中 且为间隙配合。
3. 根据权利要求2所述的螺栓剪切冲击疲劳试验机，其特征在于：圆锥头槽轮（33)包 括深沟球轴承（331)、小转轴（332)、垫片（333)、钢球（334)和槽轮本体（335)，其中小转轴 (332)上端与深沟球轴承（331)配合通过轴承座固定在外圆槽套（4)上，小转轴（332)下端 深入槽轮本体（335)中，槽轮本体（335)中沿小转轴（332)周向布置有钢球（334)。
4. 根据权利要求2所述的螺栓剪切冲击疲劳试验机，其特征在于：外圈固定套（31)卡 在固定架（12 )中，大钢球（34)、小钢球（35 )均设有钢球保持架（5 )。
5. 根据权利要求1所述的螺栓剪切冲击疲劳试验机，其特征在于：冲击导向系统（9)包 括有法兰式外圈（91)、直线轴承（92)和冲击导向轴（93)，其中法兰式外圈（91)通过螺钉固 定在固定架（12)上，直线轴承（92)与法兰式外圈（91)同轴，放置于其内部。
6. 根据权利要求1所述的螺栓剪切冲击疲劳试验机，其特征在于：试样夹持系统（7)分 为上板（72)、下板（73)，其中下板（73)开有螺纹孔，通过螺栓将下板（73)紧固在底座（8)之 上。
7. 根据权利要求1所述的螺栓剪切冲击疲劳试验机，其特征在于：冲击头（6)为一端带 有螺纹孔的矩形块。
【文档编号】G01M7/08GK203837890SQ201420023656
【公开日】2014年9月17日 申请日期:2014年1月15日 优先权日:2014年1月15日
【发明者】闫明, 李鸣, 佟玲, 孙淑霞, 孟宪松 申请人:沈阳工业大学