[发明专利]一种基于轴向载荷的曲轴扭矩疲劳试验方法和试验装置

权利要求书

1.一种基于轴向载荷的曲轴扭矩疲劳试验装置，其特征在于，所述装置包括支座(1)、四个夹持盘(2)、扭矩臂(3)、加载头(4)、限位锥销(5)和连接锥销(6)；

内测两个夹持盘(2)和扭矩臂(3)固定连接，外侧的两个夹持盘(2)安装在支座(1)上；

所述加载头(4)和扭矩臂(3)之间通过连接锥销(6)连接，并使用限位锥销(5)固定；

施加载荷后扭矩臂(3)以曲轴主轴颈轴心为圆心向上或向下往复转动，将轴向力转化为扭矩施加到曲轴样品上，实现曲轴单向往复扭矩疲劳试验。

2.根据权利要求1所述的一种基于轴向载荷的曲轴扭矩疲劳试验装置，其特征在于，所述曲轴样品的两端主轴颈与夹持盘(2)过盈配合安装。

3.根据权利要求1所述的一种基于轴向载荷的曲轴扭矩疲劳试验装置，其特征在于，所述加载头(4)用于向扭矩臂(3)加载轴向载荷，载荷方向垂直于扭矩臂(3)。

4.根据权利要求1所述的一种基于轴向载荷的曲轴扭矩疲劳试验装置，其特征在于，所述支座(1)上的环形调整槽调整扭矩臂(3)与支座(1)底面的角度，使支座(1)与扭矩臂(3)相互平行。

5.一种基于轴向载荷的曲轴扭矩疲劳试验方法，其特征在于，该方法是采用权利要求1所述的一种基于轴向载荷的曲轴扭矩疲劳试验装置实现的，包括以下步骤：

步骤S1，根据发动机的扭矩参数和疲劳安全系数，确定每个曲轴样品所承受的扭矩载荷；

步骤S2，根据试验扭矩计算出轴向疲劳载荷的最大值；

步骤S3，确定循环基数N、样品数量、载荷波形、应力比R和试验频率Z试验参数；

步骤S4，根据应力比R计算轴向疲劳载荷的最小值；

步骤S5，试验前对曲轴样品进行尺寸和材料性能检验，保证曲轴样品为合格品；

步骤S6，试验台架和曲轴样品安装调试，在轴向载荷疲劳试验设备上设置试验参数，进行曲轴扭转疲劳试验；

步骤S7，每个曲轴样品试验完成后进行试验数据统计分析，获得极限安全系数、疲劳极限强度和疲劳危险位置结果。

6.根据权利要求5所述的一种基于轴向载荷的曲轴扭矩疲劳试验方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述扭矩载荷计算公式为：

M_i＝M_max*n_i，式中，M_i为第i件样品的试验扭矩，M_max为最大额定扭矩，n_i为第i件样品的疲劳安全系数。

7.根据权利要求5所述的一种基于轴向载荷的曲轴扭矩疲劳试验方法，其特征在于，所述步骤S2中，所述轴向疲劳载荷的最大值计算公式为：

F_imax＝M_i/(L*sinα)，式中，F_imax为第i件样品的轴向疲劳载荷的最大值，L为扭矩臂上两圆心之间的距离，M_i为第i件样品的试验扭矩，α为加载头与扭矩臂夹角，取值为90度。

8.根据权利要求5所述的一种基于轴向载荷的曲轴扭矩疲劳试验方法，其特征在于，所述步骤S3中，所述循环基数N为1*10⁷；

所述载荷波形为正弦波；

所述应力比R设置为0或-1。

9.根据权利要求5所述的一种基于轴向载荷的曲轴扭矩疲劳试验方法，其特征在于，所述步骤S4中，所述疲劳载荷的最小值计算公式为：

F_imin＝F_imax*R，式中，F_imax为第i件样品的轴向疲劳载荷的最大值，F_imin为第i件样品的轴向疲劳载荷的最小值，R为应力比。

10.根据权利要求5所述的一种基于轴向载荷的曲轴扭矩疲劳试验方法，其特征在于，所述步骤S6中，所述在轴向载荷疲劳试验设备上设置试验参数包括：

疲劳载荷的最大值、疲劳载荷的最小值、试验频率Z、循环基数N、载荷限值和位移限值。