本实用新型涉及试验机领域，特别涉及一种弯扭疲劳试验机。
背景技术：
弯曲试验和扭转试验分别是测定材料抵抗弯曲载荷和扭转载荷的试验，两者均是测定待测试样的材料机械性能的基本试验方法。在实际生产和研发的过程中，多数机械制造领域，例如，石油化工、航空航天、电力等，通常运用弯扭试验机测定待测试样的强度、塑性等以保证待测试样的可靠性。因此，升级用于进行弯扭试验的弯扭疲劳试验机就显得尤为必要的。
弯扭疲劳试验机目前多采用电子万能试验机进行静态加载，以测得待测试样的弯扭性能参数。然而，针对由复杂外力引起弯扭的待测试样而言，在进行弯扭疲劳试验时，通常采用将弯扭试验分别在不同的试验机上完成，而且加载载荷有限，但是许多待测试样，例如工程机械中的钻杆，在实际工作中所承受的弯扭等是同时进行的，且承受的弯扭载荷较大。显然地，现有的弯扭疲劳试验机测定的待测试样时的试验环境与实际工况相差较远，测得的待测试样的试验参数不准确。
技术实现要素：
有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种弯扭疲劳试验机，可以准确地测试待测试样的试验参数。
其具体方案如下：
本实用新型公开一种弯扭疲劳试验机，包括工作台，还包括：
设于所述工作台一端的直线驱动装置；所述直线驱动装置上设有与其移动方向上的中心线相交的导向槽；
安装于所述直线驱动装置的导向槽内、用于与待测试样的顶端相连且驱动待测试样扭转的扭转驱动装置；
设于所述扭转驱动装置与所述直线驱动装置之间的锁紧装置；
安装于所述直线驱动装置与所述扭转驱动装置之间、用于驱动所述扭转驱动装置沿所述导向槽滑动的弯曲驱动装置；
安装于所述工作台的另一端、用于与待测试样的末端相连的浮动装置。
优选地，所述导向槽为圆弧形滑槽。
优选地，所述直线驱动装置包括：
安装于所述工作台上的丝杠；
设有所述导向槽的移动导向板；
穿过所述丝杠且与所述移动导向板相连的螺母滑块；
设于所述工作台与所述移动导向板之间且与所述丝杠的中心轴线相平行的滑轨滑块。
优选地，所述扭转驱动装置包括：
安装于所述圆弧形滑槽内的扭转支座；
与所述扭转支座相连、用于带动待测试样转动的扭转传动部；
与所述扭转传动部的顶部相连、用于驱动所述扭转传动部转动的摆动液压缸；
与所述扭转传动部的底部相连、用于固定待测试样的固定连接部。
优选地，所述弯曲驱动装置包括：
固定于所述扭转支座上的第一支座；
固定于所述移动导向板上的第二支座；
安装于所述第一支座和所述第二支座之间、用于驱动所述扭转支座沿所述圆弧形滑槽移动的弯曲加载油缸。
优选地，所述浮动装置包括：
用于与待测试样的底端相连的浮动板；
穿过所述浮动板、用于引导所述浮动板浮动的导向轴；
设于所述浮动板与所述导向轴的接触面之间、用于支撑所述浮动板的浮动轴承。
优选地，还包括：
设于所述扭转传动部与所述摆动液压缸之间、用于检测所述摆动液压缸的输出扭矩的扭矩传感器；
安装于所述摆动液压缸中心轴线上、用于检测所述摆动液压缸的扭转角的第一角度传感器；
安装于所述扭转支座上、用于检测所述扭转支座的偏转角度的第二角度传感器。
优选地，还包括：
分别与所述扭矩传感器、所述第一角度传感器和所述第二角度传感器相连、用于汇集并显示三者的反馈信息的显示装置；
分别与所述扭矩传感器、所述第一角度传感器和所述第二角度传感器相连、用于根据三者的反馈信息控制所述摆动液压缸和所述弯曲加载油缸动作的控制装置。
相对于背景技术，本实用新型所提供的弯扭疲劳试验机包括工作台，还包括设于所述工作台一端的直线驱动装置；所述直线驱动装置上设有与其移动方向相交的导向槽；安装于所述直线驱动装置的导向槽内、用于与待测试样的顶端相连且驱动待测试样扭转的扭转驱动装置；设于所述扭转驱动装置与所述直线驱动装置之间的锁紧装置；安装于所述直线驱动装置与所述扭转驱动装置之间、用于驱动所述扭转驱动装置沿所述导向槽滑动的弯曲驱动装置；安装于所述工作台另一端、用于与待测试样的末端相连的浮动装置。
又由于所述扭转驱动装置安装在所述直线驱动装置的导向槽内，而所述弯曲驱动装置又安装于所述直线驱动装置和所述扭转驱动装置之间，当启动所述弯曲驱动装置时，所述直线驱动装置相对于所述工作台固定不同，所述扭转驱动装置沿所述直线驱动装置上的导向槽实现移动。又由于待测试样的一端固定于所述扭转驱动装置，另一端固定于所述浮动装置，当所述扭转驱动装置沿所述导向槽移动时，固定于所述扭转驱动装置的待测试样的一端也随所述扭转驱动装置沿所述导向槽正向移动，直至所述导向槽的侧边停止移动，相当于向待测试样的一侧施加一个正向的剪切力，使待测试样发生正向弯曲。
启动所述锁紧装置，将所述扭转驱动装置和所述直线驱动装置固定在一起，待测试样保持弯曲状态。
由于待测试样的顶端与所述扭转驱动装置相连，末端与所述浮动装置相连，在待测试样弯曲的状态下启动所述扭转驱动装置时，待测试样的一端在所述扭转驱动装置的带动下绕其中心轴线转动，另一端则在待测试样的中心轴线方向上相对固定，实现待测试样的扭转。
显然地，可以实现待测试样的弯曲及扭转耦合试验，使待测试样的模拟环境更接近实际工况。
又由于所述扭转驱动装置和所述弯曲驱动装置均与所述直线驱动装置相连，故当启动所述直线驱动装置时，所述扭转驱动装置和所述弯曲驱动装置在所述直线驱动装置的带动下沿直线方向移动，使所述扭转驱动装置和所述弯曲驱动装置同时靠近或远离所述浮动装置，从而调节所述扭转驱动装置和所述弯曲驱动装置分别与所述浮动装置之间的距离，以适应不同长度的待测试样，增大待测试样的测试范围。
在整个测试过程中，先进行待测试样的弯曲试验，在锁定所述扭转驱动装置与直线驱动装置之间相对位置，再对弯曲的试样进行扭转试验。因此，待测试样的测试环境可实现弯扭耦合试验，该测试环境能够适应多种复杂的工况需求，使试验测试环境更贴合实际工况，故测试的待测试样的试验参数更准确。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本实用新型的一种具体实施例所提供的弯扭疲劳试验机的结构俯视示意图；
图2为图1的主视示意图；
图3为图1中扭转支座的剖面结构示意图。
附图标注如下：
工作台1、直线驱动装置2、扭转驱动装置3、弯曲驱动装置4、浮动装置5、扭矩传感器6、第一角度传感器7和第二角度传感器8；
导向槽21、丝杠22、移动导向板23和滑轨滑块24；
扭转支座31、扭转传动部32、摆动液压缸33和固定连接部34；
转轴321、滚子轴承322和胀套323；
第一支座41、第二支座42和弯曲加载油缸43；
浮动板51、导向轴52和浮动轴承53。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
为了使本技术领域的技术人员更好地理解本实用新型方案，下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。
请参考图1和图2，图1为本实用新型的一种具体实施例所提供的弯扭疲劳试验机的结构俯视示意图；图2为图1的主视示意图。
本实用新型实施例公开了一种弯扭疲劳试验机，包括工作台1、直线驱动装置2、扭转驱动装置3、弯曲驱动装置4、浮动装置5和锁紧装置。
工作台1为一块放置于地面上且由多块金属平板组成的方形金属架。在工作台1的四个顶角处各安装有一个用于固定工作台1的支撑脚，支撑脚上通常开设有螺纹孔，以便于利用地脚螺栓固定住工作台1。当然，工作台1的结构不限于此。
直线驱动装置2通常设在工作台1的一端，且在直线驱动装置2上设有与其移动方向上的中心轴线相交的导向槽21。在该具体实施例中，导向槽21具体为的圆弧形滑槽，该圆弧形滑槽的作用是当扭转驱动装置3沿圆弧形滑槽向左运动一段距离后，待测试验发生弯曲；当扭转驱动装置3沿圆弧形滑槽向右运动，待测试样复位。当然，其他类似的圆弧形滑槽也可以。另外，直线驱动装置2包括丝杠22、移动导向板23、螺母滑块和滑轨滑块24。
其中，丝杠22安装于工作台1上，其中心轴线与工作台1的纵向中心轴线相平行。在丝杠22的一端安装有用于驱动丝杠22转动的手轮，当然，丝杠22的驱动方式也可以是其它类型，并不限于手动驱动。在该具体实施例中，导向槽21便设在移动导向板23上，具体地，在移动导向板23的纵向中心线上错开分布有两条圆弧形滑槽，两条圆弧相滑槽的形状完全相同。鉴于两条圆弧形滑槽主要用于供扭转驱动装置3的扭转支座31滑动，故两条圆弧形滑槽的纵向距离应小于扭转支座31的长度。相应地，在扭转支座31的背面设有与两条圆弧形滑槽相配合的滑块。当然，导向槽的形状及数量均不限于此。另外，螺母滑块穿过丝杠22，并通过螺栓螺母与移动导向板23相连。滑轨滑块24通常设于工作台1与移动导向板23之间，且与丝杠22的中心轴线相平行。具体地，在工作台1的两侧各开设有一套竖直的凹槽型滑道，在移动导向板23的两侧开设有与竖直的凹槽型滑道相契合的竖直的凸块型滑块。当然，滑轨滑块24的数量及安装位置均可以有其它方案替代，并不影响实现本实用新型的目的。
当然，直线驱动装置2的结构也不限于此。
扭转驱动装置3通常安装于直线驱动装置2的导向槽21内，主要用于与待测试样的顶端相连且驱动待测试样扭转。在该具体实施例中，扭转驱动装置3包括扭转支座31、扭转传动部32、摆动液压缸33和固定连接部34。
请参考图3，图3为图1中扭转支座的剖面结构示意图。
扭转支座31安装于圆弧形滑槽内。扭转支座31的四个角的背面设有分别插入上下两条圆弧形滑槽内的滑块。扭转支座31具体为矩形金属架。扭转传动部32与扭转支座31相连，主要用于带动待测试样转动。在该具体实施例中，待测试样的扭转驱动力优选摆动液压缸33，摆动液压缸33安装在扭转传动部32的顶部。具体地，扭转传动部32包括转轴321、滚子轴承322和胀套323。其中，转轴321通过一对滚子轴承322固定在扭转支座31上，可以在一定程度上消除待测试样的轴向力，且转轴321的一端与摆动液压缸33的输出端连接在一起，以便摆动液压缸33驱动转轴321转动。固定连接部34与扭转传动部32的底部相连，主要用于固定待测试样。具体地，固定连接部34为安装于转轴321末端的连接法兰，转轴321通过安装于其末端的胀套323与该连接法兰相连。相应地，该连接法兰通过螺栓螺母与待测试样相连，从而使待测试样固定于扭转驱动装置3上。
当然，扭转驱动装置3的结构还可以用其它类似的方案替代，并不限于此结构。
弯曲驱动装置4安装在直线驱动装置2与扭转驱动装置3之间，主要用于驱动扭转驱动装置2沿导向槽21滑动。在该具体实施例中，弯曲驱动装置4包括第一支座41、第二支座42和弯曲加载油缸43。
第一支座41固定在扭转支座31上。第二支座42固定于移动导向板23上。弯曲加载油缸43固定在第一支座41和第二支座42之间，用于驱动扭转支座31沿圆弧形滑槽移动。另外，移动导向板23靠近第二支座42的外侧设有一个用于支撑控制弯曲加载油缸43的控制阀的支座。当然，弯曲驱动装置4的结构也不限于此。当控制阀控制弯曲加载油缸43向外伸缩时，弯曲加载油缸43的右端固定，左端向外伸出，带动与之相连的扭转支座31向左沿圆弧形滑槽移动，直至圆弧形滑槽的左端处停止，相当于从待测试样的右侧加载一个正向剪切力，待测试样向左弯曲；当控制阀控制弯曲加载油缸43向内收缩时，弯曲加载油缸43的右端固定，左端向右收缩，带动与之相连的扭转支座31向右沿圆弧相滑槽移动，直至扭转支座31复位。
浮动装置5通常安装于工作台1的另一端，与直线驱动装置2相对，主要用于与待测试样的末端相连。在该具体实施例中，浮动装置5包括浮动板51、导向轴52和浮动轴承53。
浮动板51为一块与待测试样的底端相连的金属平板，在浮动板51上安装有用于安装待测试样的固定支座，该固定支座通常通过螺栓螺母固定在浮动板51上，以方便固定待测试样的底端。浮动板51的两侧各开设有一个用于供导向轴52穿过的导向孔，相应地，两个导向轴52分别穿过浮动板51，用于引导浮动板51的浮动。浮动轴承53安装在浮动板51与导向轴52的接触面之间，主要用于支撑浮动板51实现浮动。该具体实施例中的浮动轴承53优选具有自润滑功能的轴承，当然，其他种类的轴承也可以替代，并不影响实现本实用新型的目的。
在该具体实施例中，锁紧装置安装于扭转支座31各顶角的滑块与移动导向板23的圆弧形滑槽之间，用于限定滑块移动，从而限定扭转支座31运动。当滑块为螺栓时，那么锁紧装置便为用于锁紧该螺栓的螺母块。当然，锁紧装置是依据扭转支座31顶角上的滑块而定，可以采用其它方案替代，不限于此。
另外，本实用新型所提供的弯扭疲劳试验机还包括扭矩传感器6、第一角度传感器7和第二角度传感器8。其中，扭矩传感器6设于扭转传动部32和摆动液压缸33之间，用于检测摆动液压缸33的输出转矩。第一角度传感器7安装于摆动液压缸33的中心轴线上，主要用于检测摆动液压缸33的扭转角。第二角度传感器8安装于扭转支座31上，主要用于检测扭转支座31的偏转角度，从而判定待测试样的偏转角度是否准确。
除此以外，本实用新型还包括显示装置和控制装置。其中，显示装置分别与扭矩传感器6、第一角度传感器7和第二角度传感器8相连，主要用于汇聚并显示三者的反馈信息。控制装置也分别与扭矩传感器6、第一角度传感器7和第二角度传感器8相连，主要用于根据上述三种传感器的反馈信息控制摆动液压缸33和弯曲加载油缸43动作。当然，还包括用于为摆动液压缸33和弯曲加载油缸43供油的油泵。
本实用新型所提供的弯扭疲劳试验机的工作流程如下：
转动手轮，调整丝杠22，移动导向板23沿滑轨滑块24移动，调整移动导向板23与浮动板51之间的距离，将待测试样的一端固定至固定连接部34上；再继续调整移动导向板23，直至待测试样的另一端与浮动板51相接触，将待测试样的另一端固定至浮动板51，完成待测试样的固定；
启动弯曲加载油缸43，通过第二支座42连接于移动导向板23的一端固定不动，通过第一支座41连接于扭转支座31的一端随弯曲加载油缸43的活动端沿圆弧形滑槽逆时针转动，直至达到第二角度传感器8的设定位置停止移动；
第二角度传感器8将检测到的扭转支座31弯曲时的偏转角度是否到达要求；如果否，则弯曲加载油缸43继续加载；如果是，则弯曲加载油缸43停止加载；
弯曲加载油缸43加载时，扭转支座31的右端受压，向左弯曲，带动待测试样向左弯曲，完成弯曲试验；
启动锁紧装置，将扭转支座31固定在移动导向板23上，待测试样保持弯曲状态；
启动摆动液压缸33；
摆动液压缸33输出扭矩至扭转传动部32的转轴321；转轴321通过安装其上的滚子轴承322相对于扭转支座31转动，带动末端的胀套323转动，胀套323在带动与之相连的固定连接部34转动，相应地，安装在固定连接部34的待测试样的一端随固定连接部34绕其中心轴线转动；待测试样的另一端固定于浮动装置5的浮动板51上。待测试样的一端转动，另一端固定，待测试样发生扭转，完成扭转测试；
扭矩传感器6和第一角度传感器7分别将检测到的摆动液压缸33的扭矩及扭转角反馈至控制装置和显示装置，判断摆动液压缸33输入的扭矩及扭转角是否达到试验要求；如果是，摆动液压缸33继续加载；如果否，摆动液压缸停止加载；
这样，便完成一个弯扭疲劳试验循环。
综上所述，本实用新型所提供的弯扭疲劳试验机，包括工作台1、直线驱动装置2、扭转驱动装置3、弯曲驱动装置4、浮动装置5和锁紧装置，且直线驱动装置2上设有导向槽21。由于弯曲驱动装置4中的弯曲加载油缸43一端固定于直线驱动装置2的移动导向板23，另一端固定于扭转驱动装置3的扭转支座31，而扭转支座31又通过导向槽21固定在移动导向板23上，当弯曲加载油缸43伸出时，扭转支座31随弯曲加载油缸43正向移动，一侧受压，一侧受拉，发生弯曲，带动与扭转支座31相连的扭转传动部32末端上的待测试样发生弯曲，完成弯曲试验。所述锁紧装置将扭转支座31固定在移动导向板23上，待测试样保持弯曲状态。又由于待测试样的一端固定于浮动装置5的浮动板51，另一端固定于扭转驱动装置3的扭转传动部32相连，且该端随扭转传动部32转动，使待测试样可以完成正反扭转试验。又由于直线驱动装置2能够沿工作台1移动，使直线驱动装置2靠近或远离浮动装置5，从而可以安装不同长度尺寸的待测试样。因此，待测试样的测试环境可实现弯扭耦合，该测试环境能够适应多种复杂的工况需求，使试验测试环境更贴合实际工况，故测试的待测试样的试验参数更准确。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。