百兆牛級(jí)超大型動(dòng)靜態(tài)多功能試驗(yàn)的制造方法
【專利摘要】一種百兆牛級(jí)超大型動(dòng)靜態(tài)多功能試驗(yàn)機(jī)，其主機(jī)構(gòu)架為龍門式框架，由底座、動(dòng)橫梁、支撐腿、立柱以及工作臺(tái)組成，橫斷面為近似三角形的支撐腿垂直豎立在底座的四個(gè)角處，并與之以焊接方式制作成一體式鋼結(jié)構(gòu)件，在支撐腿兩個(gè)互相垂直的側(cè)面上通過(guò)螺釘各固定一立柱，動(dòng)橫梁在橫梁傳動(dòng)系統(tǒng)帶動(dòng)下沿著立柱方向做連續(xù)直線移動(dòng)，且在任意位置處通過(guò)彈性?shī)A組件和動(dòng)橫梁鎖緊機(jī)構(gòu)與立柱緊固成一體，工作臺(tái)由多個(gè)油缸驅(qū)動(dòng)以實(shí)現(xiàn)x、y、z、A、B、C等6自由度運(yùn)動(dòng)。該設(shè)備具有很好的剛性，適用于承受較大載荷和動(dòng)態(tài)載荷的試驗(yàn)；動(dòng)橫梁可以自由連續(xù)移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)工作空間無(wú)極調(diào)節(jié)；采用“靜壓卸荷”方法，減小工作臺(tái)移動(dòng)的摩擦力，易于實(shí)現(xiàn)對(duì)摩擦力的控制。
【專利說(shuō)明】百兆牛級(jí)超大型動(dòng)靜態(tài)多功能試驗(yàn)機(jī)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種試驗(yàn)機(jī)，尤其是一種在儀器儀表領(lǐng)域，用于結(jié)構(gòu)件動(dòng)靜態(tài)性能測(cè)試的試驗(yàn)機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]在建筑、機(jī)械、交通運(yùn)輸、地震研究等許多行業(yè)和【技術(shù)領(lǐng)域】，往往需要對(duì)大型構(gòu)件進(jìn)行力學(xué)性能測(cè)試，所需設(shè)備的結(jié)構(gòu)尺寸很大，其要求的施加載荷能力也很大。目前已有的這類技術(shù)裝備在試驗(yàn)空間、載荷能力尤其動(dòng)態(tài)加載方面還受到諸多限制，在試驗(yàn)操作使用方便性方面也存在不足，使得許多試驗(yàn)無(wú)法進(jìn)行，進(jìn)而嚴(yán)重影響相關(guān)科學(xué)技術(shù)研究和工程實(shí)施的進(jìn)步與發(fā)展。因此，提出一種具有新的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和操作方法，實(shí)現(xiàn)達(dá)百兆牛載荷能力，并且可靠性高，成本較低的試驗(yàn)機(jī)，具有顯著意義。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0003]本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種百兆牛級(jí)超大型動(dòng)靜態(tài)多功能試驗(yàn)機(jī)，以克服現(xiàn)有技術(shù)中設(shè)備尺寸大，剛性低、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高，載荷能力低的問(wèn)題。
[0004]超大型動(dòng)靜態(tài)試驗(yàn)機(jī)主機(jī)構(gòu)架為龍門式框架，由底座、動(dòng)橫梁、支撐腿、立柱以及工作臺(tái)組成。橫斷面為近似三角形的支撐腿垂直豎立在底座的四個(gè)角處，并與之以焊接方式制作成一體式鋼結(jié)構(gòu)件；在支撐腿兩個(gè)互相垂直的側(cè)面上通過(guò)螺釘各固定一立柱，動(dòng)橫梁在橫梁傳動(dòng)系統(tǒng)帶動(dòng)下沿著立柱方向做連續(xù)直線移動(dòng)，且在任意位置處通過(guò)彈性?shī)A組件和動(dòng)橫梁鎖緊機(jī)構(gòu)與立柱緊固成一體，工作臺(tái)由多個(gè)油缸驅(qū)動(dòng)以實(shí)現(xiàn)x、y、z、A、B、C六自由度運(yùn)動(dòng)。
[0005]所述立柱由截面為圓形的第一立柱構(gòu)件與截面為長(zhǎng)方形的第二立柱構(gòu)件組合而成，第二立柱構(gòu)件的一側(cè)開設(shè)有T型槽。
[0006]所述第一立柱構(gòu)件與第二立柱構(gòu)件是一體結(jié)構(gòu)。
[0007]所述第一立柱構(gòu)件與第二立柱構(gòu)件通過(guò)螺紋緊固在一起。
[0008]所述動(dòng)橫梁是鋼結(jié)構(gòu)整體組件，由通過(guò)螺栓緊固連接在一起的四個(gè)彈性?shī)A持組件和一個(gè)動(dòng)橫梁主體組成，彈性?shī)A持組件橫斷面開有槽孔，形成能夠容納立柱能夠從中穿過(guò)外夾瓣和內(nèi)夾瓣，兩組槽孔之間開有圓柱孔。
[0009]所述動(dòng)橫梁鎖緊機(jī)構(gòu)包括安裝在動(dòng)橫梁彈性?shī)A持組件上分別用于夾緊內(nèi)夾瓣和外夾瓣的內(nèi)鎖緊油缸和外鎖緊油缸，以及固定在相應(yīng)的內(nèi)鎖緊油缸和外鎖緊油缸無(wú)桿腔端部的內(nèi)擺動(dòng)液壓缸和外擺動(dòng)液壓缸；內(nèi)鎖緊油缸的第一活塞桿和外鎖緊油缸的第二活塞桿的伸出部分縱斷面均為T形，且對(duì)應(yīng)的第一桿頭部和第二桿頭部為削扁盤形，所述內(nèi)鎖緊油缸和外鎖緊油缸均為單桿活塞缸，活塞桿內(nèi)均開設(shè)有盲孔；所述內(nèi)擺動(dòng)液壓缸和外擺動(dòng)液壓缸的輸出軸和分別深入內(nèi)鎖緊油缸和外鎖緊油缸的活塞桿盲孔內(nèi)，且輸出軸上分別開有第一長(zhǎng)鍵槽和第二長(zhǎng)鍵槽，鍵槽與固定在活塞缸活塞上的第一平鍵和第二平鍵滑動(dòng)配合；內(nèi)擺動(dòng)液壓缸和外擺動(dòng)液壓缸只允許轉(zhuǎn)動(dòng)90°。[0010]利用螺紋傳動(dòng)進(jìn)行動(dòng)橫梁上下移動(dòng)的驅(qū)動(dòng)。
[0011]所述工作臺(tái)由14個(gè)作動(dòng)器驅(qū)動(dòng)，分別為布置在雙側(cè)的X方向驅(qū)動(dòng)油缸，布置在單側(cè)的I方向驅(qū)動(dòng)油缸和布置在底面的的Z方向驅(qū)動(dòng)油缸。
[0012]所述z方向驅(qū)動(dòng)油缸底部均通過(guò)一個(gè)球面副與一個(gè)缸底座相連，油缸底座的底平面上開有卸荷油槽，油槽內(nèi)通以壓力油。
[0013]本實(shí)用新型的有益效果是:整體龍門框架使得設(shè)備具有很好的剛性，適用于承受較大載荷和動(dòng)態(tài)載荷的試驗(yàn)，載荷能力可達(dá)100MN以上；動(dòng)橫梁可以自由連續(xù)移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了工作空間無(wú)極調(diào)節(jié)；采用“靜壓卸荷”技術(shù)方法，極大減小工作臺(tái)移動(dòng)的摩擦力，并且易于實(shí)現(xiàn)對(duì)摩擦力的控制。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0014]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說(shuō)明。
[0015]圖1為本實(shí)用新型的超大型動(dòng)靜態(tài)試驗(yàn)機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖2為本實(shí)用新型的超大型動(dòng)靜態(tài)試驗(yàn)機(jī)底座和立柱構(gòu)成的機(jī)器機(jī)架示意圖；
[0017]圖3為本實(shí)用新型的超大型動(dòng)靜態(tài)試驗(yàn)機(jī)支撐腿的斷面示意圖；
[0018]圖4為本實(shí)用新型的超大型動(dòng)靜態(tài)試驗(yàn)機(jī)動(dòng)橫梁裝配圖；
[0019]圖5為本實(shí)用新型的超大型動(dòng)靜態(tài)試驗(yàn)機(jī)動(dòng)橫梁爆炸視圖；
[0020]圖6為本實(shí)用新型的超大型動(dòng)靜態(tài)試驗(yàn)機(jī)彈性?shī)A持構(gòu)件橫斷面示意圖；
[0021]圖7為本實(shí)用新型的超大型動(dòng)靜態(tài)試驗(yàn)機(jī)彈性?shī)A持構(gòu)件與立柱配合示意圖；
[0022]圖8為本實(shí)用新型的超大型動(dòng)靜態(tài)試驗(yàn)機(jī)鎖緊油缸活塞桿和擺動(dòng)油缸輸出軸配合示意圖；
[0023]圖9為本實(shí)用新型的超大型動(dòng)靜態(tài)試驗(yàn)機(jī)彈性?shī)A持構(gòu)件與立柱夾緊示意圖；
[0024]圖10為本實(shí)用新型的超大型動(dòng)靜態(tài)試驗(yàn)機(jī)多組動(dòng)橫梁鎖緊裝置示意圖；
[0025]圖11為本實(shí)用新型的超大型動(dòng)靜態(tài)試驗(yàn)機(jī)動(dòng)橫梁鎖緊裝置和長(zhǎng)孔排列示意圖；
[0026]圖12為本實(shí)用新型的超大型動(dòng)靜態(tài)試驗(yàn)機(jī)工作臺(tái)示意圖；
[0027]圖13為本實(shí)用新型的超大型動(dòng)靜態(tài)試驗(yàn)機(jī)靜壓卸荷原理示意圖；
[0028]圖14為本實(shí)用新型的超大型動(dòng)靜態(tài)試驗(yàn)機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)示意圖。
[0029]附圖標(biāo)記:I 一橫梁傳動(dòng)系統(tǒng)、2 —支腿、3 —?jiǎng)訖M梁、4 一絲杠、5 —試件、6 —工作臺(tái)、7-底座、8 — X向位移傳感器、9 — X向驅(qū)動(dòng)油缸、10 — X向力傳感器、11 — z向驅(qū)動(dòng)油缸、12-卸荷油槽、13-y向位移傳感器、14-y向驅(qū)動(dòng)油缸、15-z向位移傳感器、16-y向力傳感器、17-動(dòng)橫梁鎖緊機(jī)構(gòu)、18-立柱、181-第一立柱構(gòu)件、182-第二立柱構(gòu)件、19-第一定位鍵、20-第二定位鍵、21-螺栓、23-T形槽、24-底座上平面、25-動(dòng)橫梁主體、251-凹陷結(jié)構(gòu)、26-彈性?shī)A持組件、261-階梯突起、271-內(nèi)鎖緊油缸、272-外鎖緊油缸、27A-第一活塞桿、27B-第二活塞桿、27C-第一桿頭部、27D-第二桿頭部、27E-弧面、28-外夾瓣、29-內(nèi)夾瓣、301-內(nèi)擺動(dòng)液壓缸、302-外擺動(dòng)液壓缸、30A-內(nèi)擺動(dòng)液壓缸輸出軸、30B-外擺動(dòng)液壓缸輸出軸、311-第一長(zhǎng)鍵槽、312-第二長(zhǎng)鍵槽、321-第一長(zhǎng)鍵、322-第二長(zhǎng)鍵、33-長(zhǎng)槽、34-長(zhǎng)條孔、35-圓柱孔、36-球面副、361-驅(qū)動(dòng)油缸底部、362-油缸底座。
【具體實(shí)施方式】[0030]參考圖1，超大型動(dòng)靜態(tài)試驗(yàn)機(jī)主機(jī)構(gòu)架為龍門式框架，由底座7、動(dòng)橫梁3、支撐腿2、立柱18以及工作臺(tái)6組成。其中，橫斷面為近似三角形的支撐腿2垂直豎立在底座7的四個(gè)角處，并與之以焊接方式制作成一體式鋼結(jié)構(gòu)件，在支撐腿2兩個(gè)互相垂直的側(cè)面上通過(guò)螺釘各固定一立柱18，動(dòng)橫梁3在驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)I帶動(dòng)下沿著立柱方向做連續(xù)直線移動(dòng)，且在任意位置處通過(guò)橫梁鎖緊機(jī)構(gòu)17將其和與立柱18緊固成一體，工作臺(tái)6由X向驅(qū)動(dòng)油缸9、y向驅(qū)動(dòng)油缸14以及z向驅(qū)動(dòng)油缸11驅(qū)動(dòng)以實(shí)現(xiàn)x、y、z、A、B、C等6自由度運(yùn)動(dòng)。
[0031]參考圖2和圖11，立柱18由截面為圓形的第一立柱構(gòu)件181與截面為長(zhǎng)方形的第二立柱構(gòu)件182組合而成，第二立柱構(gòu)件182的一側(cè)開設(shè)有T型槽23。在一種實(shí)施例中，第一立柱構(gòu)件181與第二立柱構(gòu)件182是一體結(jié)構(gòu)。在另一種實(shí)施例中，所述第一立柱構(gòu)件181與第二立柱構(gòu)件182通過(guò)螺紋緊固在一起。
[0032]參考圖3，第一立柱構(gòu)件181和第二立柱構(gòu)件182之間通過(guò)螺栓21緊固在一起，兩者之間設(shè)置有第二定位鍵20進(jìn)行定位及傳遞軸向載荷；同時(shí)第二立柱構(gòu)件182與支撐腿2之間設(shè)置有第一定位鍵19進(jìn)行定位并傳遞軸向載荷。
[0033]參考圖4、圖5和圖6，動(dòng)橫梁3是鋼結(jié)構(gòu)整體組件，由通過(guò)螺栓緊固連接在一起的四個(gè)彈性?shī)A持組件26和一個(gè)動(dòng)橫梁主體25組成。彈性?shī)A持組件26橫斷面開有槽孔，形成能夠容納立柱18能夠從中穿過(guò)外夾瓣28和內(nèi)夾瓣29，且內(nèi)外夾瓣與立柱為間隙配合，兩組槽孔之間開有圓柱孔35，用于安裝和固定驅(qū)動(dòng)動(dòng)橫梁移動(dòng)的絲杠螺母機(jī)構(gòu)的螺母。彈性?shī)A持組件261中部具有階梯突起261，相應(yīng)地，動(dòng)橫梁主體25具有一凹陷結(jié)構(gòu)251，使得兩者能方便可靠地緊固連接。
[0034]參考圖7到圖10，動(dòng)橫梁鎖緊機(jī)構(gòu)17包括安裝在動(dòng)橫梁彈性?shī)A持組件26上分別用于夾緊內(nèi)夾瓣29和外夾瓣28的內(nèi)鎖緊油缸271和外鎖緊油缸272，以及固定在相應(yīng)的內(nèi)鎖緊油缸和外鎖緊油缸無(wú)桿腔端部的內(nèi)擺動(dòng)液壓缸301和外擺動(dòng)液壓缸302。其中，內(nèi)鎖緊油缸和外鎖緊油缸具有相同的結(jié)構(gòu)。內(nèi)鎖緊油缸271的第一活塞桿27A和外鎖緊油缸272的第二活塞桿27B的伸出部分縱斷面均為T形，且對(duì)應(yīng)的第一桿頭部27C和第二桿頭部27D為削扁盤形。內(nèi)鎖緊油缸271和外鎖緊油缸272均為單桿活塞缸，活塞桿內(nèi)均開設(shè)有盲孔；內(nèi)擺動(dòng)液壓缸301和外擺動(dòng)液壓缸302的輸出軸30A和30B分別深入內(nèi)鎖緊油缸和外鎖緊油缸的活塞桿盲孔內(nèi)，且輸出軸上分別開有第一長(zhǎng)鍵槽311和第二長(zhǎng)鍵槽312,以便與固定在活塞缸活塞上的第一平鍵321和第二平鍵322滑動(dòng)配合。為了確?；钊麠U端部的工作方向和位置正確，內(nèi)擺動(dòng)液壓缸和外擺動(dòng)液壓缸只允許轉(zhuǎn)動(dòng)90°。
[0035]參考圖9，內(nèi)鎖緊油缸271的活塞桿27A伸出穿過(guò)第二立柱構(gòu)件182的長(zhǎng)條孔34以及彈性?shī)A持組件的腰形孔262。然后內(nèi)擺動(dòng)液壓缸301動(dòng)作，其輸出軸沿圖示箭頭方向轉(zhuǎn)動(dòng)90°，同時(shí)第一活塞桿27A隨之發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)到位之后，內(nèi)鎖緊油缸271有桿腔通入壓力油，第一桿頭部27C的止口與腰形孔262外緣表面接觸并壓緊，從而使得內(nèi)夾瓣29與立柱18緊密接觸，并產(chǎn)生足夠大的夾緊力，確保夾緊可靠。
[0036]同理，外鎖緊油缸272的活塞桿27B，穿過(guò)彈性?shī)A持組件的腰形孔26，進(jìn)入第二立柱構(gòu)件182的T形槽23，需要夾緊時(shí)，外擺動(dòng)液壓缸302動(dòng)作，輸出軸30B轉(zhuǎn)動(dòng)90°，同時(shí)帶動(dòng)第二活塞桿27B隨之發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)。其中，具有削扁盤形的第二桿頭部27D與T型槽配合，使得第二活塞桿27B沿軸線方向不脫離T型槽23。當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)到位之后，外鎖緊油缸272有桿腔通入壓力油，第二桿頭部27D的止口與T形槽23底面接觸并壓緊，使得外夾瓣28與立柱18緊密接觸，并產(chǎn)生足夠大的夾緊力，確保夾緊可靠。為了確?；钊麠U端部的正確工作方向和位置，內(nèi)擺動(dòng)液壓缸301和外擺動(dòng)液壓缸302均只允許轉(zhuǎn)動(dòng)90°。
[0037]松開夾緊時(shí)，內(nèi)擺動(dòng)液壓缸301和外擺動(dòng)液壓缸302動(dòng)作，將第一活塞桿27A和第二活塞桿27B反向轉(zhuǎn)動(dòng)90°角，隨后，內(nèi)夾緊油缸271和外夾緊油缸272的無(wú)桿腔均通入壓力油，則第一活塞桿27A退出腰形孔26和長(zhǎng)條孔34，第二活塞桿27B退出T形槽23，立柱18與彈性?shī)A持組件26的夾緊被完全松開，動(dòng)橫梁3可以自由上下移動(dòng)。
[0038]參考圖8和圖9，內(nèi)擺動(dòng)液壓缸301的輸出軸30A與內(nèi)夾緊油缸271的第一活塞桿27A通過(guò)第一平鍵321滑動(dòng)配合，并且輸出軸30A可伸入第一活塞桿27A內(nèi)部的盲孔運(yùn)動(dòng)，第一桿頭部27C具有削扁圓盤形狀，且其與T型槽側(cè)面接觸的部分為弧面27E，以防止轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)出現(xiàn)卡死。同樣地，外擺動(dòng)液壓缸302和外夾緊油缸272也具有相同的結(jié)構(gòu)和功能。
[0039]參考圖10，動(dòng)橫梁鎖緊機(jī)構(gòu)共包括7組，每組包括連接在一起的內(nèi)夾緊油缸和內(nèi)擺動(dòng)液壓缸，以及外夾緊油缸和外擺動(dòng)液壓缸，它們均沿著豎直軸線方向安裝在彈性?shī)A持組件上，其中彈性?shī)A持組件上設(shè)置有分隔不同組夾緊機(jī)構(gòu)的長(zhǎng)槽33。
[0040]參考圖11，第二立柱組件182開設(shè)有多個(gè)腰形孔262，以使得動(dòng)橫梁3移動(dòng)到一定位置處時(shí)，每組夾緊機(jī)構(gòu)中鎖緊油缸的第一活塞桿27A、第二活塞桿27B可以穿過(guò)內(nèi)夾瓣28、外夾瓣29、長(zhǎng)條孔34以及腰形孔262，并可以實(shí)施夾緊。開設(shè)腰形孔規(guī)則:h≤D-(S_d)/2，H≥D+ (S-d) /2，S>W>d。其中d為活塞缸T型端部的軸斷面短邊尺寸，s為長(zhǎng)邊尺寸。D為油缸外徑。H和h分別為開孔長(zhǎng)度和未開部分的長(zhǎng)度
[0041]參考圖12和圖14，工作臺(tái)6具有6個(gè)自由度，其由14個(gè)作動(dòng)器驅(qū)動(dòng)，可以實(shí)現(xiàn)X、y、A、B、C五個(gè)自由度雙向有載運(yùn)動(dòng)和z向正向帶載運(yùn)動(dòng)。工作臺(tái)6的側(cè)面布置6個(gè)雙作用液壓缸，用于驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)平臺(tái)的x、y和C向的雙向運(yùn)動(dòng)，分別是4個(gè)雙側(cè)并排布置的X向運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)油缸9，2個(gè)單側(cè)并排布置的y向驅(qū)動(dòng)油缸14。工作臺(tái)的底面布置有8個(gè)z向驅(qū)動(dòng)油缸11，用于實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)平臺(tái)的z向壓負(fù)荷作用下的運(yùn)動(dòng)以及A、B兩個(gè)方向的傾轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
[0042]參考圖13，在工作臺(tái)6的底面布置有8個(gè)液壓油缸，每個(gè)液壓缸的底部均通過(guò)一個(gè)球面副36與一個(gè)油缸底座362相連。油缸底座362的底平面上開有卸荷油槽12，油槽內(nèi)通以壓力油。該壓力油用于試驗(yàn)臺(tái)在水平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí)減小摩擦。卸荷槽通以壓力油對(duì)工作臺(tái)產(chǎn)生z向作用力，其大小應(yīng)該符合的規(guī)則是:一直略微小于對(duì)應(yīng)的油缸產(chǎn)生的作用力。此處將這種通過(guò)卸荷減小摩擦的方法定義為“靜壓卸荷”微摩擦支承方法。
[0043]Z向驅(qū)動(dòng)油缸11為柱塞式液壓缸，其安裝于工作臺(tái)6上，用于驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)Z方向移動(dòng)并隨工作臺(tái)一起運(yùn)動(dòng)。該驅(qū)動(dòng)油缸底部361經(jīng)球面副36與底座上平面24滑動(dòng)接觸，可在平面內(nèi)自由運(yùn)動(dòng)。油缸的底端設(shè)計(jì)成特別的靜壓卸荷結(jié)構(gòu)，即油缸的鋼筒底部為一大球面，相應(yīng)地，油缸底座362具有與之配合的另一大球面，并在其底部平面(與大平面24接觸)上開有卸荷槽12。液壓油進(jìn)入封閉的卸荷油腔12，在油缸底端與底座平面接觸部分形成壓力油膜，使得作用力P的大部分由該油膜承受，其值為P'。只有一小部分載荷由仍然與底座上平面保持固體接觸的部分承受，其值為N。設(shè)通入液壓油缸的壓力油和通入卸荷槽的油壓分別為P1和P2, 二者的作用面積分別為ApA2，通過(guò)采取相應(yīng)的控制措施使得P=P1A1 ^ P2A2成立。
[0044]其中，當(dāng)P2A2 (P1A1時(shí),可保證油缸底座362不會(huì)浮起,但其與底座7之間的摩擦接近于液體摩擦。[0045]當(dāng)量摩擦系數(shù):
[0046]f=F/P ^ v+u*N/ (P2A2)
[0047]式中:v-液體摩擦系數(shù)，小于0.001 ;
[0048]u——?jiǎng)倢?duì)鋼干摩擦系數(shù)，可取0.15。
[0049]通過(guò)控制油缸內(nèi)的壓力P1，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)施加載荷P大小的控制；只要選取合適的柱塞和卸荷腔的面積和液體壓力，則可以使摩擦力很小。例如，當(dāng)u=0.15，v=0.001，N/(P2A2)=0.01 時(shí)，f=0.25%。
[0050]參考圖14，當(dāng)所有夾緊機(jī)構(gòu)全部工作，油缸的有桿腔通以壓力油，實(shí)施夾緊。保持油壓不變，從而實(shí)現(xiàn)鎖緊。當(dāng)松開鎖緊時(shí)，動(dòng)橫梁3可以在橫梁傳動(dòng)系統(tǒng)I帶動(dòng)下，沿著豎直方向連續(xù)移動(dòng)。動(dòng)橫梁驅(qū)動(dòng)的傳動(dòng)系統(tǒng)是一套絲杠螺母機(jī)構(gòu)，絲杠4采用滾動(dòng)絲杠，其中在動(dòng)橫梁的水平面內(nèi)布置4套絲杠螺母機(jī)構(gòu)，并且螺母(未示出)固定在動(dòng)橫梁3上，依靠傳動(dòng)件帶動(dòng)四根絲杠同步轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)動(dòng)橫梁移動(dòng)。驅(qū)動(dòng)原動(dòng)機(jī)采用可調(diào)速異步電機(jī)，在機(jī)器的頂部設(shè)置電動(dòng)馬達(dá)機(jī)構(gòu)，并通過(guò)鏈傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)四根絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)。四套絲杠螺母副傳動(dòng)機(jī)構(gòu)分別布置在動(dòng)橫梁的4個(gè)角處。其中的螺母與動(dòng)橫梁彈性?shī)A持組件26上兩組槽孔之間的圓柱孔261固定。電動(dòng)馬達(dá)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)均具有自鎖功能。與之配合的絲杠定位端設(shè)在機(jī)器的頂部，由球面滾子軸承(未示出)定位。絲杠的低端利用一深溝球軸承(未示出)支承。深溝球軸承固定在立柱18上。[0051]工作時(shí)，電動(dòng)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的橫梁傳動(dòng)系統(tǒng)I驅(qū)動(dòng)絲杠4轉(zhuǎn)動(dòng),從而帶動(dòng)動(dòng)橫梁3沿著與支腿2緊固在一起的立柱18作軸向移動(dòng)，這種移動(dòng)是連續(xù)可調(diào)的。動(dòng)橫梁可以在任意位置停止運(yùn)動(dòng)，并由于傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的自鎖而保持位置不變。此時(shí)可以通過(guò)動(dòng)橫梁鎖緊機(jī)構(gòu)17將動(dòng)橫梁3與立柱18以及支腿2緊固在一起，使得動(dòng)橫梁3、支腿2、底座7形成一個(gè)整體龍門框架。而安裝在在龍門框架中間、底座7之上的工作臺(tái)6在其周圍的液壓油缸驅(qū)動(dòng)下可以實(shí)現(xiàn)空間6自由度運(yùn)動(dòng)。這些油缸包括X向驅(qū)動(dòng)油缸9、y向驅(qū)動(dòng)油缸14、z向驅(qū)動(dòng)油缸
11。每個(gè)方向的油缸位移分別由X向位移傳感器8、y向位移傳感器15以及z向位移傳感器13檢測(cè)，X、y向油缸作用力則由X向力傳感器10和y向力傳感器16檢測(cè)，z向作用力通過(guò)檢測(cè)油缸內(nèi)的液體壓力間接得到。
[0052]由于工作臺(tái)6具有6個(gè)自由度，其可將復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)傳遞給固定在工作臺(tái)6和動(dòng)橫梁3之間的試件5上，而且工作臺(tái)6可以實(shí)現(xiàn)在水平面內(nèi)的大范圍運(yùn)動(dòng)。這樣就可實(shí)現(xiàn)對(duì)試件施加需要的復(fù)雜載荷，從而為檢測(cè)其相關(guān)性能創(chuàng)造條件。
[0053]本實(shí)用新型采用彈性?shī)A持、液壓鎖緊方式，將動(dòng)橫梁牢固夾緊并保持在立柱上，使得機(jī)器的整體構(gòu)架為無(wú)連接間隙的整體龍門框架，可以在任意方向上通過(guò)優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使得機(jī)器具有良好的剛性，并且有利于降低加工制造成本。由于剛性好，因此除了可用于靜態(tài)載荷試驗(yàn)以外，還適用于承擔(dān)動(dòng)態(tài)大載荷試驗(yàn)。由于動(dòng)橫梁可以自由連續(xù)移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了工作空間無(wú)極調(diào)節(jié)，因而能很方便的適應(yīng)試件的不同安裝尺寸需要，增強(qiáng)機(jī)器操作使用的方便性。采用“靜壓卸荷”技術(shù)方法，極大減小工作臺(tái)移動(dòng)的摩擦力，同時(shí)簡(jiǎn)化機(jī)器結(jié)構(gòu)，易于實(shí)現(xiàn)對(duì)摩擦力的。本實(shí)用新型特別適用于承受較大載荷和動(dòng)態(tài)載荷的試驗(yàn)，載荷能力可達(dá)100MN以上，工作頻率允許IHz以上，幅值大于500mm。
【權(quán)利要求】
1.一種百兆牛級(jí)超大型動(dòng)靜態(tài)多功能試驗(yàn)機(jī)，其主機(jī)構(gòu)架為龍門式框架，由底座(7)、動(dòng)橫梁(3)、支撐腿(2)、立柱(18)以及工作臺(tái)(6)組成，其特征在于，橫斷面為近似三角形的支撐腿(2)垂直豎立在底座(7)的四個(gè)角處，并與之以焊接方式制作成一體式鋼結(jié)構(gòu)件，在支撐腿(2)兩個(gè)互相垂直的側(cè)面上通過(guò)螺釘各固定一立柱(18)，動(dòng)橫梁(3)在橫梁傳動(dòng)系統(tǒng)(I)帶動(dòng)下沿著立柱方向做連續(xù)直線移動(dòng)，且在任意位置處通過(guò)彈性?shī)A組件(26)和動(dòng)橫梁鎖緊機(jī)構(gòu)(17)與立柱(18)緊固成一體，工作臺(tái)(6)由多個(gè)油缸驅(qū)動(dòng)以實(shí)現(xiàn)x、y、z、A、B、C六自由度運(yùn)動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的百兆牛級(jí)超大型動(dòng)靜態(tài)多功能試驗(yàn)機(jī)，其特征在于，所述立柱由截面為圓形的第一立柱構(gòu)件(181)與截面為長(zhǎng)方形的第二立柱構(gòu)件(182)組合而成，第二立柱構(gòu)件(182 )的一側(cè)開設(shè)有T型槽(23 )。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的百兆牛級(jí)超大型動(dòng)靜態(tài)多功能試驗(yàn)機(jī)，其特征在于，所述第一立柱構(gòu)件(181)與第二立柱構(gòu)件(182)是一體結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的百兆牛級(jí)超大型動(dòng)靜態(tài)多功能試驗(yàn)機(jī)，其特征在于，所述第一立柱構(gòu)件(181)與第二立柱構(gòu)件(182)通過(guò)螺紋緊固在一起。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的百兆牛級(jí)超大型動(dòng)靜態(tài)多功能試驗(yàn)機(jī)，其特征在于，所述動(dòng)橫梁(3)是鋼結(jié)構(gòu)整體組件，由通過(guò)螺栓緊固連接在一起的四個(gè)彈性?shī)A持組件(26)和一個(gè)動(dòng)橫梁主體(25)組成，彈性?shī)A持組件(26)橫斷面開有槽孔，形成能夠容納立柱(18)能夠從中穿過(guò)外夾瓣(28 )和內(nèi)夾瓣(29 )，兩組槽孔之間開有圓柱孔(35 )。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的百兆牛級(jí)超大型動(dòng)靜態(tài)多功能試驗(yàn)機(jī)，其特征在于，所述動(dòng)橫梁鎖緊機(jī)構(gòu)(17)包括安裝在動(dòng)橫梁彈性?shī)A持組件(26)上分別用于夾緊內(nèi)夾瓣(29)和外夾瓣(28)的內(nèi)鎖緊油缸(271)和外鎖緊油缸(272)，以及固定在相應(yīng)的內(nèi)鎖緊油缸和外鎖緊油缸無(wú)干腔端部的內(nèi)擺動(dòng)液壓缸(301)和外擺動(dòng)液壓缸(302);內(nèi)鎖緊油缸(271)的第一活塞桿(27A)和外鎖緊油缸(272)的第二活塞桿(27B)的伸出部分縱斷面均為T形，且對(duì)應(yīng)的第一桿頭部(261)和第二桿頭部(262)為削扁盤形，所述內(nèi)鎖緊油缸(271)和外鎖緊油缸(272)均為單桿活塞缸，活塞桿內(nèi)均開設(shè)有盲孔；所述內(nèi)擺動(dòng)液壓缸(301)和外擺動(dòng)液壓缸(302)的輸出軸(30A)和(30B)分別深入內(nèi)鎖緊油缸和外鎖緊油缸的活塞桿盲孔內(nèi)，且輸出軸上分別開有第一長(zhǎng)鍵槽(311)和第二長(zhǎng)鍵槽(312)，鍵槽與固定在活塞缸活塞上的第一平鍵(321)和第二平鍵(322)滑動(dòng)配合；內(nèi)擺動(dòng)液壓缸(301)和外擺動(dòng)液壓缸(302)只允許轉(zhuǎn)動(dòng)90。。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的百兆牛級(jí)超大型動(dòng)靜態(tài)多功能試驗(yàn)機(jī)，其特征在于，利用螺紋傳動(dòng)進(jìn)行動(dòng)橫梁(3)上下移動(dòng)的驅(qū)動(dòng)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的百兆牛級(jí)超大型動(dòng)靜態(tài)多功能試驗(yàn)機(jī)，其特征在于，所述工作臺(tái)(6)由14個(gè)作動(dòng)器驅(qū)動(dòng)，分別為布置在雙側(cè)的X方向驅(qū)動(dòng)油缸(9)，布置在單側(cè)的y方向驅(qū)動(dòng)油缸(14)和布置在底面的的z方向驅(qū)動(dòng)油缸(11)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的百兆牛級(jí)超大型動(dòng)靜態(tài)多功能試驗(yàn)機(jī)，其特征在于，所述z方向驅(qū)動(dòng)油缸底部(361)均通過(guò)一個(gè)球面副(36)與一個(gè)缸底座(362)相連，油缸底座(362)的底平面上開有卸荷油槽(12)，油槽內(nèi)通以壓力油。
【文檔編號(hào)】G01M13/00GK203502208SQ201320429904
【公開日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2013年7月19日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月19日
【發(fā)明者】宋中南, 張學(xué)成, 李云貴, 孫建運(yùn), 薛廣新, 史鵬飛, 姜立波, 李偉, 耿嬌 申請(qǐng)人:中國(guó)建筑股份有限公司, 吉林大學(xué)