疲劳试验系统的制作方法

本实用新型涉及疲劳检测的技术领域，尤其是涉及一种疲劳试验系统。

背景技术：

在铁路机车车辆走行部中，车轮是最为重要的部件之一，其质量的优劣直接关系到机车车辆的运行安全可靠性，车轮在使用前必须对其疲劳性能进行检验和评估，以确保其具有良好的运用质量和可靠安全性能。根据车轮产品标准EN13262《铁路应用－轮对和转向架－车轮产品要求》的相关要求，辐板表面机加工的辗钢车轮需通过辐板径向应力±240MPa，循环次数1000万次的疲劳试验。

现在在用的车轮辐板疲劳试验台，利用偏心机构带动车轴旋转产生离心力，使车轴沿圆周方向周期性旋转，在车轮辐板表面产生弯曲应力。

使车轴旋转周期与试验体共振频率一致，从而使试验体达到共振，振幅和应力显著增大的。动态应变测量系统记录车轮、车轴应力变化。

现在使用的试验台，采用整车轮和车轴进行试验，体积、工装庞大、沉重，安装繁琐，复杂，需要专用试验场地，且能耗高，试验周期长。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供疲劳试验系统，以解决现在疲劳试验台能源消耗大、试验周期长的技术问题。

本实用新型提供的一种疲劳试验系统，包括电子控制系统、动态应力应变测试系统、摆臂和激荡器；所述摆臂用于夹持被测试物；所述激荡器通过激荡杆作用在所述摆臂上，使所述摆臂振动；

所述电子控制系统与所述激荡器连接，用于控制所述激荡器；

所述动态应力应变测试系统与所述被测试物连接，用于测试被测试物的应力变化。

进一步地，所述摆臂为两个，在所述摆臂上设置有用于固定被测试物的安装孔。

进一步地，还包括支撑框架，所述支撑框架上设置有用于将所述摆臂悬挂的上挂钩。

进一步地，所述摆臂上设置有两个挂耳，所述上挂钩通过柔性连接与所述挂耳连接。

进一步地，还包括调节支架，所述激荡器设置在所述调节支架上。

进一步地，所述调节支架包括第一支撑板、第二调节板和第三调节板；

所述第二调节板设置在所述第一支撑板上，且所述第二调节板沿所述第一支撑板前后方向移动，用于激荡器的前后调节；

所述第三调节板设置在所述第二调节板上，且所述第三调节板沿所述第二调节板高度方向移动，用于激荡器的高度调节；

所述激荡器设置在所述第三调节板上，且所述激荡器沿所述第三调节板的左右方向移动，用于激荡器的左右调节。

进一步地，所述支撑框架包括悬挂梁，在所述悬挂梁上设置有用于移动板，与其中一所述摆臂连接的上挂钩设置在所述移动板上。

进一步地，所述移动板上设置有两个所述上挂钩，每个上挂钩通过钢缆连接对应摆臂上的挂耳。

进一步地，还包括位移传感器，所述位移传感器设置在所述摆臂一侧，用于测量所述摆臂的振幅。

进一步地，所述位移传感器为非接触式的电涡流传感器。

本实用新型提供的疲劳试验系统的激荡器使其中一条摆臂产生简谐振动，另一条摆臂会做同样大小、方向相反的简谐振动。

两条摆臂的简谐振动会导致被测试物位置产生周期性变化的弯曲应力。

将激振器输出频率调整至被测试物的共振频率，使被测试物共振，可显著增大摆臂的振幅。相应的，被测试样辐板位置的应力也会显著增大。动态应力测量系统测试被测试样辐板位置的应力变化。

本实用新型采用共振原理，简化试样结构，采用较小的激振力即可产生较大的试验应力，可即时读取被测试样应力状态，便于进行应力控制和调整。

该疲劳试验系统小型化，节约空间，且能耗低，小型试验台功率低于500W，产生应力水平高，最高可达350－400MPa；高应力水平使试验耗时大大缩短。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的疲劳试验系统的结构示意图；

图2为图1所示的疲劳试验系统的支撑框架的另一种结构示意图；

图3为图2所示的支撑框架的A的局部放大图；

图4为图2所示的支撑框架的B的局部放大图。

图标：100－动态应力应变测试系统；200－电子控制系统；300－支撑框架；400－上挂钩；500－钢缆；600－摆臂；700－被测试物；800－位移传感器；900－激荡器；110－激荡杆；120－调节支架；130－移动板； 140－挂耳。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如图1－图4所示，本实用新型提供的一种疲劳试验系统，包括电子控制系统200、动态应力应变测试系统100、摆臂600和激荡器 900；所述摆臂600用于夹持被测试物700；所述激荡器900通过激荡杆110作用在所述摆臂600上，使所述摆臂600振动；

所述电子控制系统200与所述激荡器900连接，用于控制所述激荡器900；

所述动态应力应变测试系统100与所述被测试物700连接，用于测试被测试物700的应力变化。

在一些实施例中，被测试样为铁路车轮，但其他轨道车轮也可能作为被测试样，如起重机车轮，坦克导向轮，矿车车轮等。

被测试样为车轮切片，即沿车轮直径方向切取的具有一定厚度的切片，切面与车轮半径截面的形状大小基本一致。

电子控制器用于控制激荡器900，动态应力应变测试系统100与被测试物700的辐板连接；摆臂600将被检测物夹持，激荡器900 通过激荡杆110输出激振力至其中一条摆臂600，使其产生简谐振动，另一条摆臂600会做同样大小、方向相反的简谐振动。

两条摆臂600的简谐振动会导致被测试样辐板位置产生周期性变化的弯曲应力。

将激振器输出频率调整至被测试物700的共振频率，使被测试物 700共振，可显著增大摆臂600的振幅。

相应的，被测试样辐板位置的应力也会显著增大。动态应力测量系统测试被测试样辐板位置的应力变化。

相比与现有技术，该疲劳试验系统利用车轮切片进行试验，方便了被测试物700的运输，节省原材料。

如图1和图2所示，基于上述实施例基础之上，进一步地，所述摆臂600为两个，在所述摆臂600上设置有用于固定被测试物700 的安装孔。

在一些实施例中，摆臂600采用钢制摆臂600，在摆臂600上设置有安装孔，在被测试物700可以加工螺纹孔或者其他孔，利用螺栓将被测试物700固定在两个摆臂600之间并施加预紧力。被测试物 700与摆臂600的连接可以通过其他机械连接或焊接进行连接。

钢制摆臂600做简谐振动的激励方式是接触式，激励源为电动激振器，但采用其他接触式或非接触式激振设备也可能实现本实用新型，例如非接触式的电磁激励。

如图2所示，基于上述实施例基础之上，进一步地，还包括支撑框架300，所述支撑框架300上设置有用于将所述摆臂600悬挂的上挂钩400。

在一些实施例中，支撑框架300能够固定在地面上，在支撑框架 300上设置上挂钩400，一般在支撑框架300上设置四个上挂钩400，每两个上挂钩400与一个摆臂600连接，从而实现将摆臂600悬空。

如图4所示，基于上述实施例基础之上，进一步地，所述摆臂 600上设置有两个挂耳140，所述上挂钩400通过柔性连接与所述挂耳140连接。

在一些实施例中，摆臂600的两侧设置有两个挂耳140，上挂钩 400也可以通过其他柔性连接方式或者刚性加柔性连接方式进行连接，例如钢丝绳、橡胶带、链条等；将一个上挂钩400与摆臂600 的一个挂耳140连接。

基于上述实施例基础之上，进一步地，还包括调节支架120，所述激荡器900设置在所述调节支架120上。

在一些实施例中，激荡器900设置在调节支架120上，激荡器 900在调节支架120上能够在XYZ轴方向上调节，使其能够更好的使摆臂600振动。

基于上述实施例基础之上，进一步地，所述调节支架120包括第一支撑板、第二调节板和第三调节板；

所述第二调节板设置在所述第一支撑板上，且所述第二调节板沿所述第一支撑板前后方向移动，用于激荡器900的前后调节；

所述第三调节板设置在所述第二调节板上，且所述第三调节板沿所述第二调节板高度方向移动，用于激荡器900的高度调节；

所述激荡器900设置在所述第三调节板上，且所述激荡器900 沿所述第三调节板的左右方向移动，用于激荡器900的左右调节。

在一些实施例中，第一支撑板设置在地面上，在第一支撑板上设置有一个导轨，在第二调节板上设置有与导轨匹配的凹槽，从而第二调节板能够在第一支撑板的导轨上移动，在第二调节板上还设置有固定件，使第二调节板在第一支撑板上的位置固定不动。

第二调节板上设置有调节框架，在调节框架内设置一个调节板，调节框架上的旋转手轮能够使调节板在调节框架内上下移动，而第三调节板与该调节板连接，实现第三调节板的高度的调节。

第三调节板包括调节框架，该调节框架上的旋转手轮设置在一侧，通过旋转旋转手轮使调节框架内的调节板左右移动，从而使设置在该调节板上的激荡器900左右方向移动，结合第一支撑板、第二调节板和第三调节板实现该激荡器900的前后上下左右方向的调节。

如图3所示，基于上述实施例基础之上，进一步地，所述支撑框架300包括悬挂梁，在所述悬挂梁上设置有用于移动板130，与其中一所述摆臂600连接的上挂钩400设置在所述移动板130上。

在一些实施例中，该支撑框架300上端为悬挂梁，上挂钩400 均设置在这个悬挂梁上，在悬挂梁上设置有T型滑轨，在移动板130 上设置有T型滑轨匹配的T型槽，移动板130能够在悬挂梁上移动，从而调节两个摆臂600之间的距离，实现对不同被测试物700的疲劳测试；在移动板130上还设置有用于使移动板130固定在悬挂梁的锁紧件。

通过锁紧件的旋转，使移动板130能够悬挂梁上移动，当移动板 130移动到合适的位置，再旋转锁紧件，使移动板130固定在悬挂梁上。

此过程中，调节了两个摆臂600之间的距离，从而使其能够用于测量不同规格的被测试物700，扩大该疲劳试验系统的使用的范围，使其能够覆盖大部分的被测试物700。

基于上述实施例基础之上，进一步地，所述移动板130上设置有两个所述上挂钩400，每个上挂钩400通过钢缆500连接对应摆臂600 上的挂耳140。

在移动板130上设置两个上挂钩400，两个上挂钩400均通过一个钢缆500与摆臂600上的一个挂耳140连接。

基于上述实施例基础之上，进一步地，还包括位移传感器800，所述位移传感器800设置在所述摆臂600一侧，用于测量所述摆臂 600的振幅。

位移传感器800与动态应力应变测试系统100连接，该位移传感器800用于测量该摆臂600的振幅。

基于上述实施例基础之上，进一步地，所述位移传感器800为非接触式的电涡流传感器。

在一些实施例中，位移传感器800为非接触式的电涡流传感器，也可以用其他接触式或非接触式传感器代替，例如激光位移传感器 800，加速度传感器等。

位移传感器又称为线性传感器，是一种属于金属感应的线性器件，传感器的作用是把各种被测物理量转换为电量。

本实用新型提供的疲劳试验系统的激荡器900使其中一条摆臂 600产生简谐振动，另一条摆臂600会做同样大小、方向相反的简谐振动。

两条摆臂600的简谐振动会导致被测试物700位置产生周期性变化的弯曲应力。

将激振器输出频率调整至被测试物700的共振频率，使被测试物700共振，可显著增大摆臂600的振幅。相应的，被测试样辐板位置的应力也会显著增大。动态应力测量系统测试被测试样辐板位置的应力变化。

本实用新型采用共振原理，简化试样结构，采用较小的激振力即可产生较大的试验应力，可即时读取被测试样应力状态，便于进行应力控制和调整。

该疲劳试验系统小型化，节约空间，且能耗低，小型试验台功率低于500W，产生应力水平高，最高可达350－400MPa；高应力水平使试验耗时大大缩短。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。