專利名稱：超聲彎曲疲勞實驗裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及結構材料疲勞、耐久性測試領域，具體是一種超聲彎曲疲勞實驗裝置。
背景技術：
疲勞失效是在交變載荷下結構件的主要失效形式，如曲軸、齒輪、連桿、彈簧、螺栓 等構件以及壓力容器、車輛、飛機、海洋平臺、焊接鋼橋等結構的主要失效形式都是疲勞破 壞。疲勞破壞導致的工程構件失效事故占總事故的比例達80%。由于疲勞斷裂發生突然， 并導致災難性的事故，因此，材料的疲勞破壞問題一直是國內外學者和工程界研究和關心 的課題。在航空航天、汽車、鐵路、核工業、機械等工業領域，一些結構零部件在工作過程中 要承受高頻、低幅循環載荷作用，承受循環載荷次數高達IO9-IO11周，這種高頻循環載荷雖 然應力幅值小，但其頻率很高，可達數千赫茲，尤其這種高頻、低幅載荷與其它載荷疊加時， 造成的復合損傷會大大地加速結構部件的損壞，嚴重威脅到結構部件的工作安全和可靠。 所以國外在研究高速運轉結構件的疲勞壽命中，特別重視低幅、超高周疲勞壽命的研究。近 幾年來，有關工程材料IO7周次以上的超高周疲勞行為的研究已成為疲勞研究的一個新課 題，引起工程界的高度重視。超聲疲勞(Ultrasonic Fatigue)實驗技術采用共振原理，將超聲發生器產生的高 頻電信號通過換能器轉化為同頻率的振動位移輸出，這種振動位移經過位移放大器放大， 將高頻循環應力加載于試樣，從而實現結構材料的超聲高頻循環加載，進而實現結構材料 的超高周疲勞性能的實驗研究。超聲疲勞實驗技術已成為有效、可靠的獲得工程材料超高 周疲勞性能的實驗手段。現有的超聲疲勞實驗裝置主要由超聲發生器、換能器、高倍位移放大器、拉壓疲勞 試樣組成(如圖1)，通過超聲發生器提供激振電源和交頻電信號，超聲換能器將交頻電信 號轉換為同樣頻率的振動信號，高倍位移放大器將換能器輸出的振動位移放大，并傳遞給 拉壓疲勞試樣，形成對試樣的軸向循環應力加載。由于現有的超聲疲勞實驗裝置沒有能夠 將縱向波轉換為橫向波的實驗裝置，同時，由于在現有軸向加載超聲疲勞實驗裝置中，拉壓 疲勞試樣所承受的動載荷預與靜載荷方向一致，不需要考慮靜載荷對動載荷的影響，故在 結構上沒有靜載荷加力裝置，所以現有技術中的軸向加載超聲疲勞實驗裝置只能實現對疲 勞試樣的軸向加載。
發明內容
為克服現有技術中存在的只能實現對疲勞試樣軸向加載的不足，本發明提出了一 種超聲彎曲疲勞實驗裝置。本發明包括低倍位移放大器、連接器、支承裝置、傳力器和換能器；換能器的下端 與連接器通過螺桿連接。并且換能器位于傳力器內；傳力器位于超聲彎曲疲勞實驗裝置的中部；傳力器包括下連接板、上連接板、傳力桿和墊板，并且墊板位于傳力器的頂端，上連接板和下連接板位于 傳力器的下端。墊板與上連接板和下連接板之間通過傳力桿固連。連接器一端穿過傳力器 下端的下連接板與低倍位移放大器連接；另一端穿過上連接板，與換能器連接。支承裝置位于低倍位移放大器下方；靜載荷加力裝置穿過墊板的中心孔與墊板固 連。支承裝置為對稱結構，包括壓塊、調節滑塊、縱向調節螺釘、滑塊 、支承蓋、定位套 筒、定位絲杠、手柄、底座、橫向調節螺釘、支承條壓塊、支承條和滑塊固定板；兩個滑塊對稱 的安裝在底座臺面的中心，兩個調節滑塊分別位于滑塊表面的導向滑槽內；兩個支承蓋分 別位于底座臺面的兩端；定位絲杠穿過橫貫底座臺面的定位絲杠安裝槽，并通過定位套筒 定位；支承條安裝在滑塊上的支承條安裝槽中，壓塊、支承條壓塊分別固定支承條的兩端。所述的隔離塊套裝在下連接板和上連接板之間的傳力桿上。傳力桿一端與墊板連 接，另一端先后穿過上連接板、隔離塊和下連接板后，用螺母固定。所述的底座的底板中心有與實驗臺定位軸配合的通孔；底座的臺面中心有滑塊的 導向滑槽，導向滑槽的中心位置有凸出滑槽內表面的定位塊，在定位塊的兩側，由內向外是 相互連通的滑塊的導向滑槽和定位絲杠安裝槽。所述滑塊的連接塊位于底座的導向滑槽內，并且該連接塊上有定位絲杠連接孔； 滑塊的安裝塊表面有與連接塊上的定位絲杠連接孔平行的安裝調節滑塊的導向滑槽，并且 該導向滑槽的中心與定位絲杠連接孔的中心在同一垂直面上；在滑塊安裝塊表面一邊，有 與導向滑槽垂直的支承條安裝槽。所述的定位絲杠中部外表面有兩段旋向相反的外螺紋；兩段外螺紋分別與一個滑 塊連接后一同安放在底座的導向滑槽中；定位絲杠兩端有定位套筒的安裝孔；定位絲杠的 兩端套裝有定位套筒，并且使定位套筒的一端面緊貼底座的側壁；限位螺釘穿過定位套筒 側面的定位槽，裝入定位絲杠上的螺孔中；定位套筒通過內孔與定位絲杠間隙配合。所述的支承蓋兩側底邊的中心有半圓形的定位絲杠的過孔；在支承蓋的蓋表面兩 端有連接孔；當定位絲杠與滑塊連接并一同安放在底座的導向滑槽中后，將支承蓋固定在 底座上，支承蓋下表面的半圓槽與底座上表面的半圓定位絲杠安裝槽，構成了支承定位絲 杠自由轉動的絲杠支承座。所述的調節滑塊的兩側分別有開口槽，該開口槽對稱于調節滑塊的中心，并且開 口方向一致；調節滑塊的中心有縱向調節螺釘的安裝孔。所述的壓塊的側邊中部有橫向調節螺釘的安裝孔；在橫向調節螺釘安裝孔的下 方、壓塊側邊的底部，有與壓緊支承條配合的凹槽；壓塊上表面調節螺釘安裝孔的兩側，有 中心線與橫向調節螺釘安裝孔的中心線相互垂直的滑塊的連接孔。支承條壓塊上的連接孔 位于壓緊支承條壓緊槽的兩側。滑塊與底座臺面上的導向滑槽之間滑動配合；定位絲杠安 裝槽的直徑同定位絲杠外徑。本發明應用共振原理，保證彎曲疲勞試樣與超聲疲勞實驗系統具有相同的諧振頻 率，實現不同靜載荷與動載荷的復合加載。彎曲疲勞實驗裝置支承部分采用絲杠傳動，導向 滑槽導向，從而實現彎曲疲勞試樣的準確定位和加載。由于超聲彎曲疲勞實驗過程中系統 保持共振，因此必須準確計算各組件在20kHz振動頻率下的諧振尺寸，并使彎曲疲勞試樣 準確定位。在彎曲疲勞實驗裝置中，應設置縱向自動對心裝置，以及保證橫向定位的橫向定位裝置。縱向、橫向定位裝置，都由絲杠裝置控制，從而實現任意幾何尺寸彎曲疲勞試樣的 疲勞實驗。本發明的換能器、連接器、低倍位移放大器和壓頭構成縱向諧振系統，并通過壓頭 將縱向振動載荷傳遞到彎曲疲勞試樣，使彎曲疲勞試樣產生彎曲振動。彎曲疲勞試樣的幾 何尺寸、支承點的位置經過嚴格計算使其滿足與縱向振動載荷同頻率的彎曲諧振條件，因 而使彎曲疲勞試樣產生彎曲共振。超聲彎曲疲勞實驗裝置中，設計了連接器，傳力桿與上、 下連接板、隔離塊構成傳力器，傳力器的上、下連接板與連接器的零位移面連接，靜載荷通 過連接器的零位移面施加于彎曲試樣，以避免靜載荷對系統振動波的影響，保證超聲彎曲 疲勞系統的共振條件。超聲彎曲疲勞實驗支承裝置中定位絲杠可實現自動調節彎曲疲勞試 樣支承點的位 置，并保證彎曲疲勞試樣自動對中，從而實現超聲彎曲疲勞實驗。本發明的連接器是根據振動波波動理論設計的。連接器上有零振動位移面，靜載 荷加力裝置與連接器的零振動位移面相連接，外加靜載荷通過此零振動位移面，將靜載荷 傳遞給彎曲疲勞試樣，同時連接器也將動載荷傳遞給彎曲疲勞試樣，動載荷與靜載荷之間 的傳遞互不影響。彎曲疲勞試樣設計根據橫向波波動理論，設計加載點和支承點。加載點 和支承點的準確位置通過調節支承裝置實現。本發明將支承條固定在滑塊上，滑塊內螺紋 與定位絲杠形成螺旋運動，旋轉定位絲杠即可推動滑塊，滑塊通過螺桿傳力，使其沿底座中 的導向滑槽滑動，進而確定了縱向位移。通過雙向螺桿滑動裝置實現彎曲試樣的自動對心。 同時，本發明采用的橫向定位是通過單邊雙導柱加螺桿側推裝置定位，壓塊的內螺紋與調 節螺釘形成螺旋傳動，旋轉調節螺釘即可推動彎曲疲勞試樣，保證彎曲疲勞試樣的橫向定 位。支承條安裝在滑塊上，磨損后可卸下更換。超聲彎曲疲勞實驗裝置的應用可有效地實現不同加載載荷、不同幾何尺寸彎曲疲 勞試樣的超聲彎曲疲勞實驗。它適于利用軸向加載超聲疲勞實驗機進行彎曲疲勞實驗。
附圖1是現有技術中的超聲疲勞實驗裝置結構示意圖；附圖2是超聲彎曲疲勞實驗裝置的結構示意圖；附圖3是超聲彎曲疲勞實驗裝置的結構軸測圖；附圖4是兩種實驗裝置下振動位移的分布情況，其中a是軸向加載超聲疲勞實驗 裝置的軸向振動位移曲線，b是超聲彎曲疲勞實驗裝置的軸向振動位移與彎曲疲勞試樣彎 曲振動位移曲線；附圖5是連接器的結構示意圖；附圖6是隔離塊的結構示意圖；附圖7是連接板的結構示意圖；附圖8是墊板的結構示意圖；附圖9是低倍位移放大器的結構示意圖；附圖10是壓頭的結構示意圖；附圖11是支承裝置的軸測圖；附圖12是支承裝置的俯視圖；附圖13是支承裝置的主視附圖14是底座的結構示意圖；附圖15是支承蓋的結構示意圖；附圖16是滑塊的結構示意圖；附圖17是調節滑塊的結構示意圖；附圖18是壓塊的結構示意圖；附圖19是支承條壓塊的結構示意圖；附圖20是定位絲杠的結構示意圖；附圖21是定位套筒的結構示意圖；附圖22是手柄的結構示意圖；附圖23是滑塊固定板的結構示意圖。其中1.拉壓疲勞試樣2.高倍位移放大器3.導向滑槽4.支承裝置5.彎曲疲勞 試樣6.低倍位移放大器7.連接器 8.下連接板9.上連接板10.換能器11.傳力桿 12.墊板13.靜載荷加力裝置 14.隔離塊 15.壓頭16.壓塊 17.調節滑塊 18.縱向調節螺釘 19.滑塊 20.支承蓋21.定位套筒22.定位絲杠 23.手柄 24.底座 25.橫向調節螺釘26.支承條壓塊27.支承條28.滑塊固定板29.支承條安裝槽30.定位絲 杠安裝槽
具體實施例方式本實施例是一種超聲彎曲疲勞實驗裝置，用于金屬材料20kHz頻率下的三點彎曲疲勞實驗，可完成應力比R >0的彎曲疲勞實驗。根據該超聲彎曲疲勞試驗裝置中連接器 以及低倍位移放大器的設計，彎曲疲勞試樣的應力幅值加載范圍在250-850MPa之間。超聲 彎曲疲勞試樣須滿足20kHz的彎曲諧振條件，彎曲疲勞試樣的最小長度應大于30mm。超聲彎曲疲勞實驗裝置包括支承裝置4、彎曲疲勞試樣5、低倍位移放大器6、連接 器7、換能器10、傳力器、靜載荷加力裝置13、隔離塊14和壓頭15。傳力器為由桿件和板件 組成的框架結構，包括下連接板8、上連接板9、傳力桿11、墊板12構成，位于本實施例的中 部；換能器10位于傳力器內。傳力器頂端的平板為安裝靜載荷加力裝置的墊板12 ；換能器 10的下端與連接器7通過螺桿連接，連接器7穿過傳力器下端的下連接板8和上連接板9， 并與低倍位移放大器6連接。支承裝置4位于低倍位移放大器6下方，用于安放彎曲疲勞 試樣5。靜載荷加力裝置為機械式拉壓裝置，傳力器連接到靜載荷加力裝置上，通過傳力器 將靜載荷加載到彎曲疲勞試樣。如圖5所示。連接器7為鋁合金回轉體，外圓周為階梯狀，其中部外徑最大，形成 了連接器7的凸緣；在凸緣的兩側，分別是不同外徑的下連接板8和上連接板9的配合段。 連接器7兩端端面中心分別有螺紋孔，連接器直徑較小一端通過螺桿與低倍位移放大器6 螺接，較大一端通過螺桿與換能器10螺接，換能器10通過通信電纜與外接的超聲發生器連 接，連接器7的幾何尺寸滿足20kHz沿軸向振動的諧振條件。傳力器包括下連接板8、上連接板9、傳力桿11和墊板12。其中，墊板12位于傳力 器的頂端，上連接板9和下連接板8位于傳力器的下端；墊板12與上連接板9和下連接板8之間通過三根傳力桿11固連。靜載荷加力裝置13穿過墊板12的中心孔，并通過螺母與 墊板12固連，從而將墊板12連接到靜載荷加力裝置13上。墊板12為圓形板件，中心有通孔。下連接板8和上連接板9均為圓形板件，在下 連接板8和上連接板9中心有連接器7的安裝通孔，并且該連接器7安裝通孔的內徑小于 連接器7中部外圓周上凸緣的直徑。連接器7凸緣一側的大端穿過上連接板9的中心孔， 連接器7凸緣一側的小端穿過下連接板8的中心孔，使連接器7中部的凸緣位于下連接板 8和上連接板9之間。傳力桿11的兩端均有外螺紋；傳力桿11的一端通過墊板12邊緣的 連接孔與墊板12固連，另一端分別穿過位于下連接板8和上連接板9邊緣的三個連接孔， 并用螺母固定。如圖10所示。壓頭15為橫截面近似錐形的桿件。在壓頭15平面的中部有連接 螺孔，通過該連接螺孔，用螺桿與低倍位移放大器6的小端端面上的螺孔相連，實現壓頭15 與低倍位移放大器6的連接。形成壓頭15錐形的錐尖部呈圓弧，在疲勞實驗時該圓弧形的 錐尖部與彎曲疲勞試樣5接觸。如圖9所示。低倍位移放大器6是用鈦合金材料加工而成的 回轉體，根據實驗需 求，低倍位移放大器的放大倍數為6. 3，低倍位移放大器的幾何尺寸滿足20kHz沿軸向振動 的諧振條件。低倍位移放大器6的外圓周為階梯狀；在低倍位移放大器兩端面中心加工有 螺孔，直徑小的一端通過螺桿與壓頭15連接，直徑大的一端通過螺桿與連接器7相連接。如圖6所示。三個隔離塊14均為中空回轉體，被套裝在位于下連接板8和上連接 板9之間的各傳力桿11上。隔離塊14的內徑略大于傳力桿11的外徑，當隔離塊14套裝 在傳力桿11上后，兩者之間間隙配合。隔離塊14殼體的高度同連接器7凸緣的厚度。當 傳力桿11與上連接板9和下連接板8連接時，通過隔離塊將上連接板9和下連接板8隔離 分開。隔離塊14的高度相對于連接器7凸緣厚度的公差為+0. Imm,以保證連接器7可以在 上連接板9和下連接板8之間轉動。傳力桿11為兩端加工有螺紋的圓柱形長鋼桿，傳力桿一端穿過墊板12邊緣上的 小孔由螺母將其與墊板12連接，另一端先后穿過上連接板9、隔離塊14、下連接板8由螺母 將它們連接在一起。在傳力桿11與上連接板9、隔離塊14、下連接板8連接之前，應先將連 接器7的大小兩端分別穿過上連接板9和下連接板8的中心孔，使得傳力桿與連接板連接 的同時，將連接器7的凸緣固定在上、下兩個連接板之間。在連接器7、上連接板9、隔離塊 14、下連接板8以及墊板12的相對位置確定好后，用同樣的3根傳力桿將其連接。如圖11-13所示。支承裝置4為對稱結構，包括壓塊16、調節滑塊17、縱向調節螺 釘18、滑塊19、支承蓋20、定位套筒21、定位絲杠22、手柄23、底座24、橫向調節螺釘25、支 承條壓塊26、支承條27和滑塊固定板28。支承裝置4安裝在靜載荷加力裝置的實驗臺面 上，并位于實驗臺面的中心。定位絲杠22分別穿過兩個滑塊19的中心螺紋孔，并且支承在 橫貫底座24臺面的定位絲杠安裝槽30上。兩個滑塊19對稱地安裝在底座24臺面中心的 導向滑槽3內，兩個調節滑塊17分別位于滑塊19表面的導向滑槽內。兩個支承蓋20分別 安裝于底座24臺面的兩端，并且使定位絲杠22穿過支承蓋20下端的半圓與底座臺面兩端 的半圓形定位絲杠安裝槽30構成的支承座中。兩個滑塊19初始位置確定后，通過定位套 筒21確定定位絲杠22在底座24臺面上的位置。兩個支承條27分別安放于兩個滑塊臺面 上的半圓支撐條安裝槽29中，支承條的兩端分別安裝壓塊16和支承條壓塊26，壓塊16和支承條壓塊26將支承條固定在滑塊上面的半圓支撐條安裝槽29中。縱向調節螺釘18分 別穿過調節滑塊17中部的螺孔安裝于兩個調節滑塊上，橫向調節螺釘25分別穿過壓塊16 中部的螺紋孔安裝于兩個壓塊上。兩個滑塊位置確定后，分別由兩個滑塊固定板28將滑塊 固定在底座24上。如圖14所示。底座24由平板和一個叵字形的臺架焊接而成。在底座平板的中部 有通孔，該通孔的直徑同靜載荷加力裝置實驗臺面上的定位軸直徑，兩者之間為間隙配合； 叵字形的臺架位于平板中部、通孔的上方。叵字形臺架的臺面中心有沿該臺面長度方向的 導向滑槽3，用于安裝滑塊19，并使滑塊19能夠在導向滑槽3內滑動。導向滑槽3的中心 位置有凸出導向滑槽3內表面的定位塊，用于確定滑塊的初始位置。在定位塊的兩側是用 于安裝滑塊19的導向滑槽3，滑槽由內向外是相互連通的。底座24的導向滑槽3的寬度同 滑塊19下表面連接塊的寬度，兩者之間為間隙配合，當滑塊19的連接塊安放在導向滑槽3 內時，兩者之間滑動配合；定位絲杠安裝槽30為圓弧形，其直徑同定位絲杠22外徑，兩者為 間隙配合。底座24的底板上有用于將底座與靜載荷加力裝置實驗臺固定的連接孔。
如圖16所示。滑塊19有兩個，由安裝塊和與之相互垂直的連接塊組成，其外形呈 “T”字形。滑塊19的連接塊位于底座24的導向滑槽3內；在滑塊19的連接塊上有貫通該 連接塊的定位絲杠22的連接孔。滑塊19的安裝塊表面有與滑塊的連接塊上的定位絲杠22 連接孔平行的用于安裝調節滑塊17的導向滑槽3，并且該導向滑槽3的中心與定位絲杠22 連接孔的中心在同一垂直面上。在滑塊19安裝塊表面一邊，還有導向滑槽3垂直的圓弧形 支承條安裝槽29，用于安裝支承條27 ；支承條27的安裝槽29貫穿滑塊19安裝塊的寬度方向。如圖20所示。定位絲杠22中部外表面有兩段不連貫的外螺紋，并且兩段外螺紋 旋向相反。定位絲杠22的兩段螺紋分別與兩個滑塊19連接后，一同安放在底座24的導向 滑槽3中。當旋轉定位絲杠22時，兩個滑塊19分別向相反的方向沿導向滑槽3移動。定 位絲杠兩端的光桿部分加工有螺孔，用于安裝兩個定位套筒。定位絲杠的一端與手柄23連 接。裝配時，將兩個滑塊旋入定位絲杠22中，兩個滑塊的連接段分別安放在底座24內的導 向滑槽3中，定位絲杠22安放在底座24上的兩個半圓形定位絲杠安裝槽30中，通過旋轉 定位絲杠使得滑塊沿底座24內的導向滑槽3移動。滑塊上面的矩形槽用于安裝調節滑塊 17。滑塊上面的半圓支承條安裝槽29用于安裝支承條27。滑塊上銷釘的位置，表示安裝定 位銷的銷釘孔，其余8個小孔均為安裝緊固螺釘的螺釘孔。如圖15所示。支承蓋20有兩個，均為矩形帶槽殼體；在支承蓋20長度方向兩側 底邊的中心有半圓形的定位絲杠22的過孔；在支承蓋20的蓋表面兩端各有一個連接孔，并 且該連接孔與底座24上面的螺釘孔相對應。當定位絲杠22與滑塊連接并一同安放在底座 24的導向滑槽3中后，將支承蓋20通過連接螺釘安裝在底座24上，支承蓋下表面的半圓槽 與底座24上表面的半圓形定位絲杠安裝槽30，構成了支承定位絲杠22自由轉動的絲杠支 承座，用于安裝定位絲杠22。如圖21所示。定位套筒21有兩個，均為兩個側面加工有平臺的圓柱形殼體，在圓 柱形殼體側面平臺上加工有定位槽。定位套筒21的內孔為圓形，其孔徑同定位絲杠22的外 徑，兩者為間隙配合。當定位絲杠22、滑塊19以及支承蓋20安裝好之后，旋轉定位絲杠，調 節滑塊的位置，使得兩個滑塊的連接塊分別靠緊底座24導向滑槽3中間定位塊的兩邊，并將此時滑塊的位置確定為初始位置。將兩個定位套筒21分別從定位絲杠22的兩端裝入， 并且使定位套筒21的一端面緊貼底座24的側壁，限位螺釘穿過定位套筒側面的定位槽，裝 入定位絲杠22上的螺孔中，限制了定位絲杠在滑槽中的軸向移動。如圖17所示。調節滑塊17為塊狀體。調節滑塊17有兩個，其結構相同、方向相 反。調節滑塊17為對稱結構，其截面呈十字形。調節滑塊17的水平塊的兩側分別有一個 貫通該水平塊厚度的開口槽；調節滑塊17沿滑塊19上面的導向滑槽3移動，當調節滑塊17 位置確定后，緊固螺釘穿過該開口槽將調節滑塊17固定在滑塊上，該開口槽沿調節滑塊17 中心對稱。在調節滑塊17的中部，有貫通的螺紋孔；該螺紋孔與縱向調節螺釘18配合。調 節滑塊17沿滑塊19上面的矩形槽滑動，以調整安放彎曲疲勞試樣的空間。如圖18所示。壓塊16為塊狀體。壓塊16有2個。壓塊16的側邊中部有貫通的 橫向調節螺釘25的安裝孔；在橫向調節螺釘25安裝孔的下方、壓塊16側邊的底部，有半 圓形凹槽，用于壓緊支承條27的一端。壓塊16的上表面有兩個螺紋孔，該螺紋孔的中心線 與橫向調節螺釘25安裝孔的中心線相互垂直，并且分布在橫向調節螺釘25安裝孔的兩側。 通過壓塊16上表面的螺紋孔與滑塊19連接。如圖19所示。塊狀的支承條壓塊26亦有2個，用于壓緊支承條27的另一端。支 承條壓塊26中心下表面有與壓緊支承條27配合的圓弧形凹槽。支承條壓塊26上有兩個 連接孔，該連接孔的中心線與壓緊支承條27壓緊槽的中心線相互垂直，并且分布在壓緊支 承條27壓緊槽的兩側，通過該連接孔將支承條壓塊26與滑塊19連接。如圖23所示。滑塊固定板28為矩形塊，其中部有螺紋孔，用于滑塊固定板28與 滑塊19的連接。當滑塊19位置確定后，用緊固螺釘穿過滑塊固定板28中部的螺紋孔與滑 塊19連接，將滑塊19通過滑塊固定板固定在底座24上。支承條27安裝在滑塊19上的支承條安裝槽29內，壓塊16、支承條壓塊26分別固 定支承條的兩端。手柄23 —端加工有矩形內孔，用于連接定位絲杠，手柄23有助于定位絲杠的旋 轉。縱向調節螺釘18安裝在調節滑塊17中部的螺孔中，安裝彎曲疲勞試樣5時，旋轉縱向 調節螺釘18，以確定試樣的縱向位置。橫向調節螺釘25安裝在壓塊16中部的螺孔中，安裝 彎曲疲勞試樣時，旋轉橫向調節螺釘，以確定試樣的橫向位置。超聲彎曲疲勞實驗時，首先將傳力器連同換能器10、連接器7、低倍位移放大器6、壓頭15連接到靜載荷加力裝置上，然后將超聲彎曲疲勞實驗裝置支承部分安裝于靜載荷 加力裝置13的實驗臺面上，并將彎曲疲勞試樣5安放于支承裝置4的支承條27上；調節好 彎曲疲勞試樣5的位置，旋轉傳力器上的連接器7，使得壓頭15的錐尖位于彎曲疲勞試樣5 的中心線上，便可加力，啟動疲勞實驗。
權利要求
一種超聲彎曲疲勞實驗裝置，包括低倍位移放大器(6)、連接器(7)和換能器(10)；換能器(10)的下端與連接器(7)通過螺桿連接；其特征在于，還包括支承裝置(4)和傳力器；并且a.換能器(10)位于傳力器內；傳力器位于超聲彎曲疲勞實驗裝置的中部；傳力器包括下連接板(8)、上連接板(9)、傳力桿(11)和墊板(12)，并且墊板(12)位于傳力器的頂端，上連接板(9)和下連接板(8)位于傳力器的下端；墊板(12)與上連接板(9)和下連接板(8)之間通過三根傳力桿(11)固連；連接器(7)一端穿過傳力器下端的下連接板(8)與低倍位移放大器(6)連接；另一端穿過上連接板(9)，與換能器(10)連接；b.支承裝置(4)位于低倍位移放大器(6)下方；靜載荷加力裝置(13)穿過墊板(12)的中心孔與墊板(12)固連；c.支承裝置(4)為對稱結構，包括壓塊(16)、調節滑塊(17)、縱向調節螺釘(18)、滑塊(19)、支承蓋(20)、定位套筒(21)、定位絲杠(22)、手柄(23)、底座(24)、橫向調節螺釘(25)、支承條壓塊(26)、支承條(27)和滑塊固定板(28)；兩個滑塊(19)對稱的安裝在底座(24)臺面的中心，兩個調節滑塊(17)分別位于滑塊(19)表面的滑槽內；兩個支承蓋(20)分別位于底座(24)臺面的兩端；定位絲杠(22)穿過橫貫底座臺面的定位絲杠安裝槽，并通過定位套筒(21)定位；支承條(27)安裝在滑塊(19)上，壓塊(16)、支承條壓塊(26)分別固定支承條的兩端。
2.如權利要求1所述一種超聲彎曲疲勞實驗裝置，其特征在于，隔離塊(14)套裝在下 連接板(8)和上連接板(9)之間的傳力桿(11)上；傳力桿一端與墊板(12)連接，另一端先 后穿過上連接板(9)、隔離塊(14)和下連接板(8)后固定。
3.如權利要求1所述一種超聲彎曲疲勞實驗裝置，其特征在于，底座(24)的底板中心 有與實驗臺定位軸配合的通孔；底座(24)的臺面中心有滑塊(19)的導向滑槽(3)，導向滑 槽(3)的中心位置有凸出滑槽內表面的定位塊，在定位塊的兩側，由內向外是相互連通的 用于安裝滑塊(19)的導向滑槽(3)和定位絲杠安裝槽(30)。
4.如權利要求1所述一種超聲彎曲疲勞實驗裝置，其特征在于，滑塊(19)的連接塊位 于底座(24)的導向滑槽(3)內，并且該連接塊上有定位絲杠(22)連接孔；滑塊(19)的安 裝塊表面有與連接塊上的定位絲杠(22)連接孔平行的調節滑塊(17)的安裝槽，并且該安 裝槽的中心與定位絲杠(22)連接孔的中心在同一垂直面上；在滑塊(19)安裝塊表面一邊， 有與調節滑塊(17)安裝槽垂直的支承條安裝槽(29)。
5.如權利要求1所述一種超聲彎曲疲勞實驗裝置，其特征在于，定位絲杠(22)中部外 表面有兩段旋向相反的外螺紋；兩段外螺紋分別與一個滑塊(19)連接后一同安放在底座 (24)的導向滑槽(3)中；定位絲杠兩端有定位套筒的安裝孔；定位絲杠(22)的兩端套裝有 定位套筒(21)，并且使定位套筒(21)的一端面緊貼底座(24)的側壁；限位螺釘穿過定位 套筒側面的定位槽，裝入定位絲杠(22)上的螺孔中；定位套筒(21)通過內孔與定位絲杠 (22)間隙配合。
6.如權利要求1所述一種超聲彎曲疲勞實驗裝置，其特征在于，支承蓋(20)兩側底邊 的中心有半圓形的定位絲杠(22)的過孔；在支承蓋(20)的蓋表面兩端有連接孔；當定位 絲杠(22)與滑塊連接并一同安放在底座(24)的導向滑槽(3)中后，將支承蓋(20)固定在 底座(24)上，支承蓋下表面的半圓槽與底座(24)上表面的半圓形定位絲杠安裝槽(30)，構成了支承定位絲杠(22)自由轉動的絲杠支承座。
7.如權利要求1所述一種超聲彎曲疲勞實驗裝置，其特征在于，調節滑塊(17)的兩側 分別有開口槽，該開口槽對稱于調節滑塊(17)的中心，并且開口方向一致；調節滑塊(17) 的中心有縱向調節螺釘(18)的安裝孔。
8.如權利要求1所述一種超聲彎曲疲勞實驗裝置，其特征在于，壓塊(16)的側邊中部 有橫向調節螺釘(25)的安裝孔；在橫向調節螺釘(25)安裝孔的下方、壓塊(16)側邊的底 部，有與壓緊支承條(27)配合的凹槽；壓塊(16)上表面調節螺釘(25)安裝孔的兩側，有中 心線與橫向調節螺釘(25)安裝孔的中心線相互垂直的滑塊(19)的連接孔。
9.如權利要求1所述一種超聲彎曲疲勞實驗裝置，其特征在于，支承條壓塊(26)上的 連接孔位于壓緊支承條(27)壓緊槽兩側。
10.如權利要求4所述一種超聲彎曲疲勞實驗裝置，其特征在于，滑塊(19)與底座 (24)臺面上的導向滑槽(3)之間滑動配合；定位絲杠安裝槽的直徑同定位絲杠(22)的外 徑。
全文摘要
一種超聲彎曲疲勞實驗裝置，換能器位于傳力器內，并與連接器連接。傳力器位于本發明的中部；傳力器的墊板與上連接板和下連接板之間通過傳力桿固連。連接器一端穿過傳力器下端的下連接板與位移放大器連接；另一端穿過上連接板，與換能器連接。支承裝置位于位移放大器下方；靜載荷加力裝置穿過墊板的中心孔與墊板固連。本發明的換能器、連接器、位移放大器和壓頭構成縱向諧振系統，并通過壓頭將縱向振動載荷傳遞到彎曲疲勞試樣，使彎曲疲勞試樣產生彎曲振動。定位絲杠能實現自動調節彎曲疲勞試樣支承點的位置，從而實現超聲彎曲疲勞實驗，能實現不同加載載荷、不同幾何尺寸試樣的超聲彎曲疲勞實驗，適于利用軸向加載超聲疲勞實驗機進行彎曲疲勞實驗。
文檔編號G01N3/20GK101819114SQ20101016223
公開日2010年9月1日 申請日期2010年4月30日 優先權日2010年4月30日
發明者薛紅前 申請人:西北工業大學