分析不平衡力对裂纹轴的影响的模拟实验平台

技术领域

本发明涉及模拟实验平台领域，特别涉及一种分析不平衡力对裂纹轴的 影响的模拟实验平台。

背景技术

随着机械制造业的迅速发展，对机械设备的运行速度的要求也在不断的 提高，速度的提高就伴随着零件使用中的各种磨损情况，尤其是轴系零件， 应力集中现象越加显著，从而加快轴系零件出现裂纹现象。

由于轴系零件往往需要套设其他零部件，如齿轮、轴承、轴瓦等，当轴 系零件出现裂纹时，其与其他零部件的连接处在运转过程中会存在机械不平 衡力，机械不平衡力对轴系零件上的裂纹的进一步扩展会产生显著的影响， 其会加速裂纹的扩展速度，大大的缩短了轴系零件的使用寿命。另外，在实 际的生产中，各种大型设备都存在轴系零件，在整个设备的运行中也会存在 由于偏心等原因造成的机械不平衡力，从而导致轴系零件的磨损加剧，裂纹 扩展速度加快。因此，需要对机械不平衡力对含裂纹的轴系零件裂纹扩展进 行分析，以确定轴系零件的工作转速能在合适的范围内，从而最大程度的减 少机械不平衡力对轴系零件的不利影响。目前，还没有专门用于分析机械不 平衡力对轴系零件的裂纹的扩展的影响的实验装置。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理 解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术 人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种分析不平衡力对裂纹轴的影响的模拟实验平 台，从而方便对分析不平衡力对裂纹轴的裂纹扩展的影响进行模拟实验。

为实现上述目的，本发明提供了一种分析不平衡力对裂纹轴的影响的模 拟实验平台，其中，包括：底座，其左右两侧各设置有一个支撑架；两个卡 盘，该两个卡盘各以能够转动的方式设置于一个所述支撑架上；转动机构， 其用于驱动其中一个所述卡盘进行转动；至少一个滑座组，每个该滑座组包 括两个前后布置的滑座，且所述滑座以能够左右滑动的方式设置于所述底座 上；以及不平衡力模拟机构，每个所述滑座上设置有一个该不平衡力模拟机 构，该不平衡力模拟机构包括：凸轮，其以能够转动的方式架设于所述滑座 上，且该凸轮由一动力机构驱动进行转动；垫块，其以能够前后滑动的方式 架设于所述滑座上，且该垫块与所述凸轮接触；以及弧形夹板，其与所述垫 块通过弹簧进行连接。

优选地，上述技术方案中，其中一个所述支撑架以能够左右滑动的方式 设置于所述底座上。

优选地，上述技术方案中，所述转动机构为一与其中一个所述卡盘连接 的转动电机。

优选地，上述技术方案中，所述动力机构为一设置于所述滑座上且与所 述凸轮进行连接的凸轮电机。

优选地，上述技术方案中，所述底座上还设置有一呈“U”形状的布线支 架，该布线支架的两个侧杆的下端分别以能够摆动的方式设置于所述底座上， 且该布线支架的横杆横设于所述两个卡盘的上方。

优选地，上述技术方案中，所述底座上以能够前后滑动的方式设置有两 个前后分布的滑动导轨，所述滑座组的两个所述滑座各以能够左右滑动的方 式设置于一个所述滑动导轨上。

优选地，上述技术方案中，所述两个滑动导轨上设置有四个所述滑座组。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1、本发明能够通过两个卡盘带动裂纹轴进行转动，再由不平衡力模拟机 构对裂纹轴上存在裂纹的部位进行不平衡力的作用的模拟，当接上应变片时， 应变片便能把应力变化输出至动态应变测试仪，动态应变测试仪再把数据输 送到电脑，便可进行相关数据的采集和分析，从而方便对分析不平衡力对裂 纹轴的裂纹扩展的影响进行模拟实验。

2、本发明的其中一个支撑架能够左右滑动，且滑座组通过滑动导轨设置 于底座上，从而能够提高本发明的适用性。

附图说明

图1是根据本发明分析不平衡力对裂纹轴的影响的模拟实验平台的结构 示意图。

图2是根据本发明的不平衡力模拟机构的结构示意图。

主要附图标记说明：

1-底座，11-支撑架；2-卡盘，21-转动电机；3-滑座；4-不平衡力模拟机 构，41-凸轮，42-垫块，43-弧形夹板，44-弹簧，45-凸轮电机；5-滑动导轨； 6-布线支架；7-裂纹轴。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本 发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。

除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包 括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或 组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。

如图1至图2所示，根据本发明具体实施方式的一种实施例为：一种分 析不平衡力对裂纹轴的影响的模拟实验平台，其包括底座1、卡盘2、滑座组 以及不平衡力模拟机构，其中：底座1的左右两侧各设置有一个支撑架11， 这两个支撑架11相对设置。两个卡盘2各以能够转动的方式设置于一个支撑 架11上，这两个卡盘2的中心线在同一直线上，两个卡盘2分别用于夹紧裂 纹轴7的两端，以用于安装固定裂纹轴7。转动机构用于驱动其中一个卡盘2 进行转动，从而带动裂纹轴7进行转动。优选地，如图1所示，转动机构为 一设置于底座1上的转动电机21，转动电机21与位于左侧的卡盘2进行连接， 从而驱动左侧的卡盘2进行转动。进一步优选地，位于右侧的支撑架11以能 够左右滑动的方式设置于底座1上，从而可以调整两个支撑架11之间的距离， 以适用于对不同长度的裂纹轴7进行安装和固定。

底座1上至少设置有一个滑座组，每个滑座组包括两个前后布置的滑座3， 且滑座3以能够左右滑动的方式设置于底座1上，每个滑座3上设置有一个 不平衡力模拟机构4，从而使滑座组上的两个不平衡力模拟机构4相对设置。 如图2所示，不平衡力模拟机构4包括凸轮41、垫块42、弧形夹板43以及 弹簧44，凸轮41以能够转动的方式架设于滑座3上，且凸轮41由一动力机 构驱动进行转动。优选地，动力机构为一设置于滑座3上且与凸轮41进行连 接的凸轮电机45。垫块42以能够前后滑动的方式架设于滑座3上，垫块42 与凸轮41接触，弧形夹板43与垫块42通过弹簧44进行连接，弧形夹板43 用于夹持在裂纹轴7含有裂纹的位置，弧形夹板43可以以能够前后滑动的方 式设置于滑座3上，也可以通过撑杆以能够前后滑动的方式设置于底座1上。

当裂纹轴7安装于两个卡盘2上后，滑座组上的两个不平衡力模拟机构4 对称位于裂纹轴7的前后两侧，这两个不平衡力模拟机构4的两个弧形夹板 43在弹簧44的作用下对称地夹设在裂纹轴7上含有裂纹的位置，当凸轮41 与垫块42接触的位置由非凸起部逐渐转为凸起部时，能够推动垫块42向裂 纹轴7移动，从而逐渐使弹簧44进一步压缩，不断增加弧形夹板43对裂纹 轴7的作用力，相反，当凸轮41与垫块42接触的位置由凸起部逐渐转为非 凸起部时，弧形夹板43对裂纹轴7的作用力便会逐渐减小。因此在凸轮41 进行转动的过程中能够通过弧形夹板43模拟作用于裂纹轴7上含裂纹处的不 平衡力。本发明的结构简单、动作平稳，模拟逼真，当在裂纹轴7的检测部 位安装上应变片时，应变片便能在模拟的过程中把检测部位发生的应力变化 输出至动态应变测试仪，动态应变测试仪再把数据输送到电脑，便可进行相 关数据的采集和分析，从而方便对分析不平衡力对裂纹轴的裂纹扩展的影响 进行模拟实验。由于滑座3能够左右滑动，因此可以使不平衡力模拟机构4 能够调整到裂纹轴7上任一需要检测的位置进行不平衡力作用的模拟。

进一步地，如图1所示，底座上还设置有一呈“U”形状的布线支架6， 布线支架6的两个侧杆的下端分别以能够摆动的方式设置于底座1上，且布 线支架6的横杆横设于两个卡盘2的上方。本发明的相关线路挂设在布线支 架6上，由于布线支架6能够摆动，从而可以灵活地调整横杆的位置，避免 线路干涉到模拟实验过程。

进一步地，如图1所示，底座1上以能够前后滑动的方式设置有两个前 后分布的滑动导轨5，滑座组的两个滑座3各以能够左右滑动的方式设置于一 个滑动导轨5上。由于滑座组能够随着滑动导轨5进行前后滑动，从而能够 根据不同直径大小的裂纹轴7调整相对的两个不平衡力模拟机构4的弧形夹 板43的距离，从而能够对不同直径的裂纹轴7进行检测，以提高本发明的适 用性。优选地，两个滑动导轨5上设置有多个滑座组，从而以能够通过多组 不平衡力模拟机构4同时对裂纹轴7的多个含裂纹的位置进行模拟实验，以 提高效率。进一步优选地，如图1所示，两个滑动导轨5上共设置有四个滑 座组。

前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。 这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述 教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在 于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实 现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。 本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。