一种杆端轴承多自由度疲劳及刚度精准测试的设备的制作方法

1.本发明涉及一种杆端轴承的测试工装，具体涉及一种杆端轴承的刚度及疲劳实验测试工装。


背景技术：

2.刚度变化率是衡量杆端轴承性能的主要指标，疲劳试验过程中监测产品刚度变化率是十分必要的。目前国内监测方法主要有两种：一是试验过程中拆卸产品检测刚度，操作复杂；二是直接通过直接读取力和位移及算刚度，但该方法精度低。


技术实现要素：

3.本发明要解决的技术问题是：如何在对杆端轴承进行疲劳试验的同时，对杆端轴承的刚度进行精确的测量。
4.针以上述问题，本发明提出的技术方案是：一种杆端轴承多自由度疲劳及刚度精准测试的设备，杆端轴承包括内接头和外接头，测试设备包括径向测试机构、弯曲测试机构和扭转测试机构，径向测试机构中设置有纵向转轴、扭转测试机构设置有横向转轴；横向转轴穿过杆端轴承的内接头，对杆端轴承进行限位，纵向转轴的一端与杆端轴承的外接头固定连接；弯曲测试机构和扭转测试机构的一端都设置有铰接头，且弯曲测试机构通过铰接头与纵向转轴铰接，扭转测试机构通过铰接头与横向转轴铰接。
5.优选的，测试设备还包括底板、反力座和支撑座，反力座和支撑座都固定连接在底板上，反力座上设置有万向接头，支撑座上开有安装孔，纵向转轴和横向转轴都从安装孔处穿过两个以上的支撑座，支撑座对纵向转轴和横向转轴进行限位。
6.优选的，径向测试机构、弯曲测试机构和扭转测试机构中都设置有油缸，每个油缸的前端和后端都设置有活塞杆，且每个油缸的后端的活塞杆都与一个支撑座上的万向接头连接。
7.优选的，径向测试机构中还设置有力传感器，设置在径向测试机构的油缸为径向油缸，所述力传感器设置在径向油缸前端的活塞杆与纵向转轴之间，能测量杆端轴承在承受的径向的推力或径向的拉力。
8.优选的，径向测试机构中还设置有位移传感器，径向测试机构中还设置有底板上还设置有支架，位移传感器安装在支架上，且位移传感器的一端在径向方向上与杆端轴承相顶，能测量杆端轴承在承受径向的推力时产生的位移。
9.优选的，铰接头包括前铰接头和后铰接头，弯曲测试机构的油缸为弯曲油缸，前铰接头与弯曲油缸前端的活塞杆固定连接，后铰接头与纵向转轴固定连接，前铰接头与后铰接头铰接在一起。
10.优选的，弯曲测试机构中还设置有弯曲角度传感器和弯曲扭矩传感器，弯曲角度传感器和弯曲扭矩传感器都设置在纵向转轴上，且弯曲角度传感器安装在靠近径向测试机构的油缸的一端，弯曲扭矩传感器安装在靠近杆端轴承的一端。
11.优选的，铰接头包括前铰接头和后铰接头，扭转测试机构的油缸为扭转油缸，前铰接头与扭转油缸前端的活塞杆固定连接，后铰接头与横向转轴固定连接，前铰接头与后铰接头铰接在一起。
12.优选的，扭转测试机构中还设置有扭转角度传感器和扭转力矩传感器，扭转角度传感器和扭转力矩传感器都安装在横向转轴上；且扭转力矩传感器安装在靠近杆端轴承的一端，扭转角度传感器安装在远离杆端轴承的一端。
13.本发明的有益技术效果是：本发明在弯曲、扭转刚度采用扭矩传感器监测扭矩，通过角度传感器监测角度，避免了传统测量方式中的三角函数转换计算，能提高弯曲、扭转刚度的测量精度；径向位移测量采用外置位移传感器直接测量位移量，避免了传统测量方式中的工装误差。
附图说明
14.图1为实施例一的整体结构立体图一；图2为实施例一的整体结构立体图二；图3为图2中径向测试机构的局部放大图；图4为图2中弯曲测试机构的局部放大图；图5为图2中扭转测试机构的局部放大图；图6为图1中弯曲油缸与纵向转轴连接的局部放大图；图7为杆端轴承的整体结构示意图；图中：径向油缸11、力传感器12、位移传感器13、弯曲油缸21、弯曲角度传感器22、弯曲扭矩传感器23、扭转油缸31、扭转角度传感器32、扭转力矩传感器33、底板4、反力座51、万向接头52、外壳61、弹性体62、内接头63、支撑杆64、外接头65、纵向转轴71、横向转轴72、支撑座81、支架82、前铰接头91、后铰接头92。
具体实施方式
15.下面结合实施例和附图对本发明做进一步的描述：实施例一如图1和图2所示，本实施例的杆端轴承疲劳实验中包括测量径向、弯曲和扭转三个自由度的刚度。测试杆端轴承刚度及疲劳的设备包括径向测试机构、弯曲测试机构和扭转测试机构。杆端轴承包括内接头63和外接头65，横向转轴72穿过杆端轴承的内接头63，对杆端轴承进行限位，纵向转轴71的一端与杆端轴承的外接头65固定连接。测试设备还包括底板4、反力座51和支撑座81，反力座51和支撑座81都固定连接在底板4上，反力座51上设置有万向接头52，支撑座81上开有安装孔，纵向转轴71和横向转轴72都从安装孔处穿过两个以上的支撑座81，支撑座81对纵向转轴71和横向转轴72进行限位。
16.径向测试机构包括径向油缸11、力传感器12、位移传感器13和纵向转轴71，径向测试机构用于测量杆端轴承径向方向的刚度。弯曲测试机构包括弯曲油缸21、弯曲角度传感器22和弯曲扭矩传感器23，弯曲测试机构用于测量杆端轴承的弯曲刚度。扭转测试机构包括扭转油缸31、扭转角度传感器32、扭转力矩传感器33和横向转轴72，扭转测试机构用于测量杆端轴承的扭转刚度。
17.如图2、图3和图7所示，在底板4轴向方向的后端固定连接有反力座51，反力座51上安装有万向接头52，径向油缸11后端的活塞杆与万向接头52连接。杆端轴承包括外壳61、弹性体62、内接头63、支撑杆64和外接头65，弹性体62硫化在外壳61和内接头63之间，内接头63上开有贯通的安装孔。支撑杆64的两端分别与外壳61和外接头65固定连接，外接头65与纵向转轴71的前端连接。
18.力传感器12设置在径向油缸11前端的活塞杆与纵向转轴71之间，径向油缸11前端的活塞杆向前伸出时，活塞杆产生的推力会依次作用在力传感器12、纵向转轴71和杆端轴承上。此时，杆端轴承的弹性体62在轴向的推力的作用下产生径向方向的形变，使杆端轴承向前移动一小段距离。
19.在底板4的前端设置有支架82，位移传感器13安装在支架82上，且位移传感器13的一端在径向方向上与杆端轴承的前端相顶，能测量杆端轴承在承受径向的推力时产生的位移。因此，结合同一时间上力传感器12测得的杆端轴承受到的推力大小，位移传感器13测得的产生的径向形变的位移，能得到杆端轴承在疲劳实验的各个时间节点上的精确的径向刚度。
20.如图1、图2、图4和图6所示，在底板4横向方向上固定连接有反力座51，反力座51上安装有万向接头52，弯曲油缸21后端的活塞杆与万向接头52连接。铰接头包括前铰接头91和后铰接头92，前铰接头91与弯曲油缸21前端的活塞杆固定连接，后铰接头92与纵向转轴71固定连接，前铰接头91与后铰接头92铰接在一起。
21.弯曲角度传感器22和弯曲扭矩传感器23都设置在纵向转轴71上，且弯曲角度传感器22安装在靠近径向测试机构的油缸的一端，弯曲扭矩传感器23安装在靠近杆端轴承的一端。弯曲油缸21前端的活塞杆伸出时，会通过铰接头带动纵向转轴71进行转动，而纵向转轴71会带动杆端轴承转动，使杆端轴承中的弹性体62产生弯曲形变。因此，结合同一时间上弯曲角度传感器22测量出的杆端轴承转动的角度，弯曲扭矩传感器23测量出的作用在杆端轴承上的扭矩大小，能得到杆端轴承在疲劳实验的各个时间节点上的精确的弯曲刚度。
22.如图1、图2和图5所示，在底板4轴向方向的后端固定连接有反力座51，反力座51上安装有万向接头52，扭转油缸31后端的活塞杆与万向接头52连接。前铰接头91与扭转油缸31前端的活塞杆固定连接，后铰接头92与横向转轴72固定连接，前铰接头91与后铰接头92铰接在一起。
23.扭转力矩传感器33安装在靠近杆端轴承的一端，扭转角度传感器32安装在远离杆端轴承的一端。扭转油缸31前端的活塞杆伸出时，会通过铰接头带动横向转轴72进行转动，而横向转轴72会通过内接头63带动杆端轴承转动，使杆端轴承中的弹性体62产生扭转形变。因此，结合同一时间上扭转角度传感器32测量出的杆端轴承转动的角度，扭转力矩传感器33测量出的作用在杆端轴承上的扭矩大小，能得到杆端轴承在疲劳实验的各个时间节点上的精确的扭转刚度。
24.显然，在不脱离本发明所述原理的前提下，作出的若干改进或修饰都应视为本发明的保护范围。