一種鏈輪疲勞試驗測試裝置及測試方法與流程

本發明屬于試驗測試技術領域，尤其涉及一種鏈輪疲勞試驗測試裝置及測試方法。

背景技術：

鏈傳動是機械裝備中重要的傳動裝置，由于其無彈性滑動、平均傳動比準確、傳遞功率大、過載能力強等優勢適用于大多數重型裝備。但鏈輪成本高、易磨損，傳動平穩性差，同時在運轉中會產生附加動載荷、振動、沖擊，使得鏈輪的壽面大大降低。在重型機械裝置中若出現鏈輪失效，不僅會帶來經濟損失，還會引發安全問題。當下，煤礦等重工業關鍵部件所用的鏈輪由于其材料強度高，沖擊韌性好，耐蝕等特點使得制造成本高，若因局部損壞而整體更換，不僅增加生產成本，而且不符合“綠色制造”的概念。近些年來，隨著增材制造理論的建立及技術的發展，大部分因局部損壞而失效的鏈輪通過激光熔覆或堆焊修復后繼續使用，但目前的修復系統不夠完善，缺少針對于修復后鏈輪的疲勞性能評定、測試方法及測試裝置。

目前，國內外疲勞試驗測試裝置層出不窮，但主要為間接測試方法，通過對材料的疲勞性能測試來評估零部件的疲勞性能。這種測試方式忽略了零部件的結構特性，得到的數據可靠性較低，不能反映零部件的在實際工況下的受力狀態，評估壽命不準確。

技術實現要素：

發明目的：為了更真實反映鏈輪的疲勞特性，本發明提供一種鏈輪的疲勞試驗測試裝置及測試方法，根據鏈輪服役情況，模擬鏈輪實際工況，以解決現有的疲勞測試裝置不能真實反映鏈輪疲勞特性的問題。

為了實現上述目的，本發明采用了如下的技術方案：一種鏈輪疲勞試驗測試裝置，包括驅動系統和制動系統，驅動系統包括交流伺服電機，交流伺服電機輸出軸連接行星減速器輸入軸，行星減速器輸出軸通過聯軸器一連接驅動軸一端，驅動軸另一端連接驅動鏈輪三爪卡盤，驅動鏈輪固定在驅動鏈輪三爪卡盤上，制動系統包括一維運動平臺，一維運動平臺上設有磁粉制動器，磁粉制動器輸出軸通過聯軸器二連接扭矩傳感器一端，扭矩傳感器另一端通過聯軸器三連接制動軸一端，制動軸另一端連接制動鏈輪三爪卡盤，制動鏈輪固定在制動鏈輪三爪卡盤上。

進一步的，所述驅動鏈輪三爪卡盤包括盤體，盤體內部設有盤絲，盤絲一側設有螺旋槽，盤絲另一側設有齒槽，在盤體圓周上設有圓錐齒輪，圓錐齒輪與齒槽相互嚙合，在盤體靠近螺旋槽一側端面沿圓周均布三個徑向滑槽，卡爪一端嵌入徑向滑槽內，卡爪上設有若干弧形槽口，弧形槽口與螺旋槽相互配合，卡爪另一端設有軸向定位壓塊，定位螺栓與軸向定位壓塊上的孔螺紋配合，定位螺栓端部設有弧形橡膠墊；所述制動鏈輪三爪卡盤與驅動鏈輪三爪卡盤結構相同。

進一步的，所述一維運動平臺包括步進電機，步進電機輸出軸與螺桿通過聯軸器四相連，絲杠螺母與螺桿配合，移動平臺通過螺栓與絲杠螺母連接，螺桿的兩側對稱分布兩個滑軌，每個滑軌上安裝兩個滑塊，滑塊通過螺栓與制動系統移動平臺連接。

進一步的，所述驅動軸、制動軸中部設有軸承座一。

進一步的，所述螺桿端部設有軸承座二。

根據上述測試裝置的鏈輪疲勞試驗測試方法，包括以下步驟：

a)通過驅動鏈輪三爪卡盤固定驅動鏈輪，通過制動鏈輪三爪卡盤固定制動鏈輪；

b)調節一維運動平臺，將鏈條安裝在驅動鏈輪和制動鏈輪上，再次調節一維運動平臺進行鏈條張緊。

c)按照實際工況輸入驅動信號，交流伺服電機帶動驅動鏈輪轉動，制動系統由磁粉制動器提供負載，驅動系統和制動系統通過鏈條傳遞轉矩，扭矩傳感器實時監測并反饋扭矩信息，將扭矩傳感器輸出信號與輸入信號進行對比，調整。

有益效果：本發明針對鏈輪的疲勞特性，提出一種鏈輪專用的疲勞試驗測試裝置，與以往的間接測試疲勞特性不同，這種鏈輪疲勞試驗測試裝置能夠針對某一特定工況，輸入相定的交變負載，來反映鏈輪真實的疲勞性能，并且三爪卡盤可適應于不同直徑及不同厚度的鏈輪，同時一維運動平臺可調節鏈輪中心距，以上功能使其適應于各種型號的鏈輪疲勞測試。

附圖說明

圖1是本發明鏈輪疲勞試驗測試裝置的結構示意圖；

圖2是驅動系統的爆炸圖；

圖3是制動系統的爆炸圖；

圖4是驅動鏈輪三爪卡盤的等軸側圖；

圖5是驅動鏈輪三爪卡盤的剖視圖；

圖6是一維運動平臺的等軸側圖；

圖7是一維運動平臺的仰視圖；

圖中：1-測試臺，2-驅動鏈輪，3-軸承座一，4-聯軸器一，5-行星減速器，6-交流伺服電機，7-磁粉制動器，8-聯軸器二，9-扭矩傳感器，10-聯軸器三，11-一維運動平臺，1101-移動平臺，1102-滑軌，1103-聯軸器四，1104-步進電機，1105-螺桿，1106-軸承座二，1107-絲杠螺母，1108-滑塊，12-驅動鏈輪三爪卡盤，1201-軸向定位壓塊，1202-定位螺栓，1203-弧形橡膠墊，1204-卡爪，1205-盤體，1206-盤絲，1207-圓錐齒輪，1208-螺旋槽，1209-齒槽，1210-弧形槽口，13-制動鏈輪，14-制動鏈輪三爪卡盤。

具體實施方式：

下面結合附圖對本發明做更進一步的解釋。

如圖1至3所示，本發明的一種鏈輪疲勞試驗測試裝置，包括安裝測試臺1上的驅動系統和制動系統。驅動系統包括交流伺服電機6，交流伺服電機6輸出軸連接行星減速器5輸入軸，行星減速器5輸出軸通過聯軸器一4連接驅動軸一端，驅動軸中部設有軸承座一3，驅動軸另一端連接驅動鏈輪三爪卡盤12，驅動鏈輪2固定在驅動鏈輪三爪卡盤12上。制動系統包括一維運動平臺11，一維運動平臺11上設有磁粉制動器7，磁粉制動器7輸出軸通過聯軸器二8連接扭矩傳感器9一端，扭矩傳感器9另一端通過聯軸器三10連接制動軸一端，制動軸中部設有軸承座一3，制動軸另一端連接制動鏈輪三爪卡盤14，制動鏈輪13固定在制動鏈輪三爪卡盤14上。

如圖4和5所示，所述驅動鏈輪三爪卡盤12包括盤體1205，盤體1205內部設有盤絲1206，盤絲1206一側設有螺旋槽1208，盤絲1206另一側設有齒槽1209，在盤體1205圓周上設有圓錐齒輪1207，圓錐齒輪1207與齒槽1209相互嚙合，在盤體1205靠近螺旋槽1208一側端面沿圓周均布三個徑向滑槽，卡爪1204一端嵌入徑向滑槽內，卡爪1204上設有若干弧形槽口1210，弧形槽口1210與螺旋槽1208相互配合，卡爪1204另一端設有軸向定位壓塊1201，定位螺栓1202與軸向定位壓塊1201上的孔螺紋配合，定位螺栓1202端部設有弧形橡膠墊1203。所述制動鏈輪三爪卡盤14與驅動鏈輪三爪卡盤12結構相同。

如圖6和7所示，所述一維運動平臺11包括步進電機1104，步進電機1104輸出軸與螺桿1105通過聯軸器四1103相連，所述螺桿1105端部設有軸承座二1106。絲杠螺母1107與螺桿1105配合，移動平臺1101通過螺栓與絲杠螺母1107連接，螺桿1105的兩側對稱分布兩個滑軌1102，每個滑軌1102上安裝兩個滑塊1108，滑塊1108通過螺栓與制動系統移動平臺1101連接。

所述的鏈輪疲勞試驗測試裝置與以往的間接測試疲勞方法不同，這種鏈輪疲勞試驗測試裝置能夠針對某一工況，輸入特定的交變負載，來反映鏈輪真實的疲勞性能，并且此疲勞試驗測試裝置的三爪卡盤可適應于不同直徑及不同厚度的鏈輪，同時一維運動平臺可調節鏈輪中心距，以上功能使其適應于各種型號的鏈輪疲勞測試。

根據上述測試裝置的鏈輪疲勞試驗測試方法，包括以下步驟：

a)通過驅動鏈輪三爪卡盤12固定驅動鏈輪2，通過制動鏈輪三爪卡盤14固定制動鏈輪13；

b)調節一維運動平臺11，將鏈條安裝在驅動鏈輪2和制動鏈輪13上，再次調節一維運動平臺11進行鏈條張緊。

c)按照實際工況輸入驅動信號，交流伺服電機6帶動驅動鏈輪轉動，制動系統由磁粉制動器7提供負載，驅動系統和制動系統通過鏈條傳遞轉矩，扭矩傳感器9實時監測并反饋扭矩信息，將扭矩傳感器輸出信號與輸入信號進行對比，調整。

步驟a)中，通過手動旋轉圓錐齒輪1207，圓錐齒輪1207帶動盤絲1206轉動，盤絲1206帶動卡爪1204沿徑向滑槽滑動，使得卡爪撐住驅動鏈輪2內圈。軸向定位壓塊1201分別固定在三個卡爪上1204，旋緊軸向定位壓塊1201上的定位螺栓1202使弧形橡膠墊1203與驅動鏈輪2壓緊，用于驅動鏈輪2的軸向定位。制動鏈輪13的固定方式與驅動鏈輪2相同。

步驟b)中，步進電機1104驅動后帶動螺桿1105轉動使得絲杠螺母1107左右平移，實現制動系統移動平臺1101的左右調整，兩個滑塊1108隨移動平臺1101沿滑軌1102移動，以減少左右平移時的摩擦阻力，降低步進電機1104負載。安裝鏈條時，可通過驅動一維運動平臺11來簡化安裝過程，提高安裝效率。同時，當鏈條達到一定負載會發生松弛，易發生鏈條松脫，可通過驅動步進電機1104來調節鏈輪中心距，實現鏈條的張緊，使測試正常進行。

步驟c)中，進行試驗時，所述的鏈輪驅動系統，由交流伺服電機6進行驅動，經過行星減速器5降速后，通過聯軸器一4將轉矩傳遞到驅動鏈輪三爪卡盤12，最后帶動驅動鏈輪2轉動。所述的制動系統，將某一特定工況下的交變載荷信號輸入到磁粉制動器7控制端，使得磁粉制動器7輸出交變負載，在磁粉制動器7與制動鏈輪三爪卡盤14之間設有扭矩傳感器9，扭矩傳感器9實時監測并反饋扭矩信息，控制端通過對比磁粉制動器7輸入信號與扭矩傳感器9的反饋信息，實時校準磁粉制動器7的輸出載荷，最終將扭矩傳遞到制動鏈輪13上，保證鏈輪受到與實際工況相同的交變載荷。

以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護范圍。