(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211187904.0 (22)申请日 2022.09.28 (71)申请人 福州大学 地址 350108 福建省福州市闽侯县福州大 学城乌龙江北 大道2号福州大 学 (72)发明人 林有希　石创伟　赖福强　胡安琼　 (74)专利代理 机构 福州元创专利商标代理有限 公司 35100 专利代理师 谢晓德　蔡学俊 (51)Int.Cl. G01N 3/38(2006.01) G01N 3/02(2006.01) G01N 3/04(2006.01) (54)发明名称 一种多轴旋转弯曲疲劳试验机 (57)摘要 本发明涉及一种多轴旋转弯曲疲劳试验机， 包括机座框架， 所述机座框架上设置有多组试验 组件， 每组试验组件由动力系统与弯矩加载系统 组成， 动力系统提供动力带动弯矩加载系统中的 夹持装置转动， 进而带动试样旋转， 所述动力系 统均包括电磁离合器， 用以控制动力系统传输至 弯矩加载系统的动力通断。 同时可进行多个试样 的试验， 大大节约试验时间和成本， 且疲劳试验 数据重复度好。 该机易操作， 自控性好， 工作额定 功率小， 有多个夹持装置， 能够实现不关闭试验 机电机、 不影 响其它工位试样试验的前提下可实 现更换试样， 每个工位通过更换夹持装置可以夹 持符合国家标准的多种尺寸和形状的试样。 权利要求书2页 说明书6页 附图7页 CN 115468870 A 2022.12.13 CN 115468870 A 1.一种多轴旋转弯曲疲劳试验机， 其特征在于： 包括机座框架， 所述机座框架上设置有 多组试验组件， 每组试验组件由动力系统与弯矩加载系统组成， 动力系统提供动力带动弯 矩加载系统中的夹持装置转动， 进而 带动试样 旋转， 所述动力系统均包括电磁离合器， 用以 控制动力系统传输 至弯矩加载系统的动力通断。 2.根据权利要求1所述的多轴旋转弯曲疲劳试验机， 其特征在于： 所述试验组件具有四 组， 整体采用2 ×2水平对称结构布置 。 3.根据权利要求2所述的多轴旋转弯曲疲劳试验机， 其特征在于： 所述机座框架包括立 柱、 上底板、 下底板、 地脚、 铰链、 挡板和门板， 立柱穿过上底板和下底板， 通过螺栓、 螺母紧 固组合成框架体， 下底板连接有地脚， 用于试验机的调平， 框架体前后有挡板通过螺丝固定 在上底板和下底板上， 门板布置在框架体左右两侧， 通过铰链与挡板相连， 门板采用双开门 式结构， 方便打开。 4.根据权利要求3所述的多轴旋转弯曲疲劳试验机， 其特征在于： 所述动力系统均包括 电磁离合器、 带立式座轴承、 梅花联轴器和 动力头， 四组动力系统的输入端均外接至同一电 动组件， 电动组件包括风冷变频电机、 双槽主动带轮、 同步带， 风冷变频电机固定在下底板 的中间位置， 双槽主动带轮通过C形平键安装在风冷变频电机伸出轴上， 并通过两条同步带 与四个电磁离合器相连， 其中每条同步带传动连接前后分布的同端侧电磁离合器， 前后分 布的同端侧电磁离合器之间还均设有张紧轮， 用于调节同步带的松紧， 带立式座轴承通过 增高底座固定在上底板上， 电磁离合器主轴输出端穿过带立式座轴承， 通过紧定螺钉紧固， 从而保证电磁离合器主轴的相对位置和同步带的正常传动， 电磁离合器主轴输出端通过梅 花联轴器与动力头主轴输入端相连， 梅花联轴器内部的弹性体可以很好缓冲电磁离合器通 断电流所 带来的振动。 5.根据权利要求4所述的多轴旋转弯曲疲劳试验机， 其特征在于： 所述动力 头内部结构 均由连接头、 左端盖、 主轴、 右端盖、 毡圈油封、 轴用挡圈、 两对角接触球轴承、 外壳组成， 连 接头和主轴通过A型平键采取过盈配合， 保证连接的可靠性以及同轴 度， 两对角接触球轴承 位于主轴与外壳之间。 6.根据权利要求4所述的多轴旋转弯曲疲劳试验机， 其特征在于： 所述电磁离合器均包 括转动轴、 转子、 垫圈、 套管、 电枢、 动片、 衔铁、 弹簧片、 橡皮垫圈、 从动带轮、 深沟球轴承、 挡 片和密封端盖， 转子通过A型平键过盈配合套在转动轴上， 套管内圈安装在转子左侧凹槽 内， 套管外圈套有电枢， 并在左侧连接有垫圈， 通过轴用挡圈固定转子左侧零件的轴向运 动， 动片通过螺钉安装在转子的右侧凹槽内， 从动带轮内安装有深沟球轴承套在转子上， 深 沟球轴承左右两侧连接有橡皮垫圈， 右侧橡皮垫圈连接有密封端盖， 密封端盖连接有轴用 挡圈限制转子右侧零件的轴向运动， 从动带轮右侧通过螺钉连接有挡片， 将零件完全密封， 从动带轮连接有弹簧片， 弹簧片左侧通过螺钉连接有 衔铁， 电枢线圈通电时产生磁力， 在电 磁力的作用下， 弹簧片被拉伸， 动片和衔铁被吸在一起， 使电磁离合器处于接合状态； 当线 圈断电时， 磁力消失， 衔铁在弹簧片的作用下弹回， 电磁离合器处于分离状态。 7.根据权利要求4所述的多轴旋转弯曲疲劳试验机， 其特征在于： 所述弯矩加载系统均 包括夹持装置、 平衡装置、 保持架、 尾端轴承座、 吊环、 弹簧、 砝码盘、 砝码， 夹持装置一端与 动力头主轴输出端内孔采用面向布置的六个紧定螺丝连接， 一端穿过尾端轴承座内的调心 球轴承， 通过孔用挡圈固定， 保持架固定在上底板上， 夹持装置的左端穿过保持架的圆孔，权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115468870 A 2吊环通过螺纹孔连接在尾端轴承座下方， 弹簧挂在吊环上， 砝码 盘上方的圆孔穿过弹簧， 底 部挂砝码， 尾端轴承座上方有圆形开口环连接有平衡装置， 在未加载砝码的情况， 平衡装置 可以平衡因零部件重量造成试样所 受的弯矩， 保证试样在未加载荷的情况下受到的弯矩为 零， 弹簧可以吸收试样断裂带来的振动和冲击能量， 尾端轴承座内的调心球轴承可以补偿 不同轴度和轴的挠度造成的误差 。 8.根据权利要求7所述的多轴旋转弯曲疲劳试验机， 其特征在于： 所述夹持装置均包括 左夹具、 ER型弹簧夹头、 ER型夹头螺帽、 试样、 右夹具， ER型弹簧夹头卡在ER型夹头螺帽的卡 槽内， 并分别通过螺纹旋入左夹具和右夹具的内孔中， 试样左右两端伸入ER型弹簧夹头中， 通过拧动ER型夹 头螺帽可以夹紧试样。 9.根据权利要求7所述的多轴旋转弯曲疲劳试验机， 其特征在于： 所述平衡装置均包括 配平轮、 平垫圈、 螺母、 轮轴、 立架、 钢丝绳、 配重块和限位环， 立架 固定在上底板上， 轮轴插 入立架上方的圆孔内， 配平轮穿过轮轴通过螺母和平垫圈固定， 钢丝绳环绕配平轮的凹槽， 一端与尾端轴承座相连， 另一端连接配重块， 限位环固定在配重块上， 当试样发生断裂时， 砝码盘向下移动的同时配重块会向上移动， 限位环会触碰上底板， 阻止 砝码盘继续移动。 10.根据权利要求8所述的多轴旋转弯曲疲劳试验机， 其特征在于： 每组试验组件还包 括控制系统， 控制系统包括高温炉、 接近开关、 控制箱、 计数传感器， 急停按钮， 高温炉固定 在上底板上， 计数传感器通过支架放置在动力头主轴输入端的下方， 接近开关通过支架位 于左夹具下方， 急停按钮位于控制箱上， 控制箱内有控制器， 可以控制电源的启动、 电机转 速、 高温炉温度、 电磁离合器电流、 参数设置和数据记录， 发生突发情况可以按下急停按钮 断开试验机电源， 高温炉为圆形开式结构， 对开的结构方便进 行试样的装夹和夹具的拆卸， 高温炉分为上下两部分， 安装有快速夹具可以锁住上下部分， 上部分安装有把手方便打开 高温炉， 接近开关为触碰式接近传感器， 试验过程中某个工位的试样断裂时， 左夹具会触碰 接近开关， 从而控制箱得到信号断开该工位的电磁离合器电流以及高温炉的运作， 保存该 工位的试验数据， 计数传感器为磁性传感器， 其上方动力头主轴通过螺钉连接有强力磁铁 片， 动力头主轴每旋转一次， 磁性传感器接收一次信号， 控制箱计数1， 或者控制箱设置计数 倍率为n， 即试样 旋转n圈， 计数1， 则最大计数数值为99999999 ×n周次， 其中n为1 ‑9999之间 的整数。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115468870 A 3