[发明专利]直线电机加速式冲击弹簧疲劳试验装置

说明书

技术领域

本发明属于机械零件的试验装置，特别涉及受高频率、高速度、大负荷的冲击振动弹簧的疲劳寿命试验装置。

背景技术

弹簧作为弹性元件，在主机中所起的作用是非常重要的。弹簧性能的优劣对机器设备的性能及安全性有直接影响，特别是弹簧的疲劳寿命及可靠性对保证机器设备的稳定工作具有十分重要的意义。凡承受变载荷的弹簧，在企业内部的质量控制、用户交验、新产品定型鉴定、认证、行业抽检和工艺调整环节中，均必须进行疲劳性能检测。未经筛选试验的弹簧在使用中常因质量低劣、尺寸改变，甚至断裂而导致设备发生重大事故和人员伤亡。由于弹簧性能的优劣直接影响着我国机械装备的性能及安全性，所以，采用一种最适宜的疲劳试验装置，测试其疲劳寿命就显得极为重要。

弹簧在工作状态下所承受的力非常复杂，要模拟其实际工况进行疲劳试验是很困难的。比如在工作过程中受高频率、高负荷、高速度、宽振幅的冲击振动弹簧，特别是多股螺旋弹簧，它受到的振动波是冲击波，而不是正弦波等规则波形。所以，在对弹簧进行疲劳试验时，就要选择合适的试验装置，较精确地模拟其工作环境，才能得到比较精确的试验数据，有效地测试其疲劳寿命。

现有的弹簧疲劳试验装置主要为三种形式：机械式、电磁谐振式和电液伺服式，其主要特点如下：

1.机械式疲劳试验装置是采用曲轴或凸轮机构，或利用偏心重锤旋转的离心力，反复对试样加载的方式。这种试验机虽然价格便宜，振幅范围较大，可达到100mm，且振幅与频率可以调整来模拟工况进行试验。但是其振动频率较低，如凸轮式用于10～15HZ，而偏心重锤式用于5～60HZ，所以只适用于低频疲劳试验机。

2.电磁谐振式疲劳试验装置是采用电磁激励、试件共振原理工作的，主要由框架、电磁激振器、主振弹簧、测力传感器、试样及主振系统的配置质量构成机械振动系统，而振动由电磁激振器来激励和保持。其试验频率与试验机的机械振动系统的固有频率相同。固有频率的大小一方面决定于弹簧试样的弹性，另一方面决定于配置质量(如砝码)。通常情况下，其频率较高，为20-300HZ。主要缺点是：振幅很小(通常为几毫米)，负荷较小(最大动载荷为±22.5吨)，而且产生的振动波形是规则的正弦波，并非弹簧实际承受的冲击波。

3.电液伺服式疲劳试验装置是采用电液伺服控制，电子测力，由计算机进行数据处理、控制波形的，主要由负载部分(激振器)、电气控制部分和油压源三部分组成。其测试精度高，频率和负荷范围广，振幅大。目前，其频率范围为0.001-300HZ，最大负荷达±3000吨，振幅为100mm以内。但是该装置是通过伺服阀将电信号变换为油的流量而交替进入油缸，从而高速地推动活塞，使试样振动，其振动频率和振幅范围无法同时达到很大值。另外，虽然电气控制装置中的信号发生器可以产生任意波，但是所产生的冲击力和速度也无法满足实际需要。

因此，有必要研制出一种能够对在高频率、高负荷、高速度、宽振幅的冲击振动环境下工作的弹簧，特别是多股螺旋弹簧进行疲劳寿命试验的冲击疲劳试验装置。通过模拟其实际的工作状态、工作参数、工作环境来真实的再现弹簧在主机上的工作寿命，从而得到比较精确的试验数据，进而对弹簧的研制过程提供准确的依据，提高其在实际应用中的稳定性。

发明内容

本发明的目的是针对现有弹簧疲劳试验装置的不足，提供一种直线电机加速式冲击弹簧疲劳试验装置，具有能够模拟高频率、高速度、大推力、大振幅的冲击振动环境，对高频往复运动弹簧的疲劳寿命进行精确检测等特点。

实现本发明目的的技术方案是：一种直线电机加速式冲击弹簧疲劳试验装置，主要包括圆筒型直线电机、电气控制部分和机身。其中圆筒型直线电机主要由初级(包括绕组)和次级两部分组成；电气控制部分主要包括三相交流电源、PC机、控制器、变频器、2个速度传感器和2组位置传感器等；机身主要包括机座、2个调节螺杆、2个锁紧螺母、2个螺母、2个后挡板、2个外套、2个前挡板和导向杆等。