[发明专利]平板弯曲疲劳试验机

说明书

技术领域

本发明涉及一种金属材料的性能试验设备，特别是弯曲疲劳试验机。

背景技术

疲劳破坏是机器设备零部件失效的主要形式之一，目前预防疲劳破坏的有效方法主要是进行疲劳试验，估算出运动部件的疲劳寿命，以此确定机器及零部件的使用时效。疲劳试验机是材料疲劳性能研究中必不可少的设备。所以很多人设计了弯曲疲劳试验机，例如中国专利：“迭加载荷旋转弯曲疲劳试验机”(申请号为：87210621)，它由高频低幅加载机构和低频杠杆珐码加载机构及机座、主轴箱、夹头、试件腐蚀箱和电机等部件构成。它可以对金属材料试件进行腐蚀介质下旋转弯曲具有低频大幅、高频小幅迭加载荷的疲劳试验，是对金属材料旋转弯曲双频疲劳特性研究的必备设备。但是，本发明人认为，上述专利存在缺陷，它不能进行动态监控，而且对试件采用腐蚀介质，使试验机有所损伤。另一份中国专利：“一种基于声发射技术的旋转设备故障检测仪”(申请号为：200710063088)，它由声发射传感器、信号调理和自动增益放大模块、数字信号处理模块等三部分组成。信号调理和自动增益放大模块包括前置放大器(1)、数字电位器(2)、加法器(3)、单片机(5)和双路比较器(6)构成的增益自动调整闭合控制回路和陷波器(7)、低通滤波器(8)等几部分。数字信号处理模块包括DSP数字信号处理器(11)、Flash数据存储器(12)、RAM数据存储器(13)、RS232串口芯片(14)、可编程逻辑控制器(15)、键盘(16)、LCD显示器(17)等各部分组成。此仪器抗环境噪声干扰能力强、仪器检测实时性好、获取设备运行状态信息丰富、易于实现小型化。然而，该文献所述的检测仪体积较大，控制系统较复杂，成本较高。

发明内容

本发明的目的是通过充分的理论研究和实践的基础上，综合应用声发射检测技术、机电一体化技术及计算机技术，研制一种满足机器设备零部件(金属材料)对疲劳试验的要求，能动态监控、检测、试件(材料)的疲劳状况的，结构较简单的基于声发射技术的小型平板弯曲疲劳试验机。

本发明的技术方案如下：

小型平板弯曲疲劳试验机包括：机械装置、载荷加载装置、检测装置、显示或记录装置等几个等部件，其特征在于：机械装置、载荷加载装置合为一体，机械装置及载荷加载装置采用偏心轮旋转机构和动载荷加载方式，检测装置包括载荷检测系统和试件检测系统两部分，载荷检测系统由接近开关和电子式累加计数器等组成，其主要作用是测定试件载荷值，累计循环载荷的次数，统计试件的疲劳寿命等；试件检测系统采用声发射传感电子技术和计算机技术，试件装在机械装置及载荷加载装置上，载荷加载装置对机械装置上的试件加载，试件上安装声发射传感器，声发射传感器连接检测装置，先将信号放大，再输入到计算机，最后由显示或记录装置得到材料弯曲疲劳测试结果。测试结果能够实时显示交变载荷循环次数、试件载荷值及输出转速(频率)。

以上所述的采用偏心轮旋转机构和动载荷加载方式的机械装置包括机架、夹具、驱动装置等，夹具安装在夹具支承座上，夹具支承座固定在机架上，夹具上设有夹板，试件装在夹板和驱动杆上，驱动杆通过连杆铰接块与连杆连接，连杆上安装偏心轮，偏心轮固定在转轴上，转轴上还安装齿轮或链轮，电动机输出轴通过齿轮或链条传递到齿轮或链轮上，系统的曲柄滑块机构将转轴的回转运动变成驱动杆的往复直线运动，给试件施加交变载荷，曲柄的长度可自由调节，试验振幅可根据试验需要通过改变曲柄的长度来调节，试验的激振频率通过改变转速来实现。

以上所述的试件检测系统包括声发射传感器和信号比较电路、信号放大电路(前置放大器)、稳压电路和输出电路(数据采集卡)，稳压电路将市电降压、整流、滤波，给检测装置提供稳定的电源；声发射传感器将信号输入到信号比较电路，经过比较和逻辑分析，经过信号放大电路和输出电路，传到计算机中，转变成材料弯曲疲劳数据，在显示器显示或打印。在试验过程中可以通过声发射信号的变化情况动态监控、检测试件的疲劳状况，循环次数、载荷值、输出转速(频率)等物理量可通过计算机等外设显示出来，具有停电保持功能，在试验过程中可实时存储和显示试件疲劳裂纹声发射信号，较好地监控判断试件(材料)的疲劳过程。

本发明的弯曲疲劳试验机可以进行三点弯曲疲劳试验以及悬臂弯曲疲劳试验，两种试验的机械装置和载荷加载装置除了夹具有所改变以外，也都采用偏心轮旋转机构和动载荷加载方式。

本发明的实质性特点和显著的进步是：