腰椎疲勞試驗(yàn)機(jī)的動力機(jī)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種腰椎疲勞試驗(yàn)機(jī)的動力機(jī)構(gòu)，包括支撐板（1），支撐板（1）上方設(shè)有驅(qū)動裝置（2），驅(qū)動裝置（2）連接有頂桿（3），頂桿（3）下端連接有上壓板（4），上壓板（4）的兩側(cè)連接有鉸桿（5），且鉸桿（5）與頂桿（3）呈三角結(jié)構(gòu)，鉸桿（5）上端與支撐板（1）下方相連；所述鉸桿（5）之間設(shè)有彈簧（6），且彈簧（6）的上、下端分別與支撐板（1）和上壓板（4）相連；所述頂桿（3）上套設(shè)有固定件（7）和壓簧（8），且壓簧（8）位于固定件（7）上方；所述頂桿（3）穿過支撐板（1）上設(shè)有的通孔（9）與上壓板（4）相連。本實(shí)用新型具有能夠模擬人體腰椎實(shí)際受力工況、精度高、載荷能夠滿足試驗(yàn)要求和結(jié)構(gòu)簡單的特點(diǎn)。
【專利說明】
腰椎疲勞試驗(yàn)機(jī)的動力機(jī)構(gòu)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及一種試驗(yàn)機(jī)，特別是一種腰椎疲勞試驗(yàn)機(jī)的動力機(jī)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]腰疼和腰椎間盤突出是人類脊椎病中較為普遍的一種癥狀。椎間盤在生化方面的退變以及由于椎間盤過載都對椎間盤突出有所影響，雖然目前還沒有辦法來有效地治療由于生化效應(yīng)引起的腰椎間盤綜合癥，但研究人員可以根據(jù)患者在脊柱受壓力加載時感到疼痛加劇的現(xiàn)象，從實(shí)驗(yàn)研究中得到改善腰椎間盤受力狀態(tài)的辦法，進(jìn)而減輕病人的痛苦。因?yàn)樽甸g盤主要承受的是軸向壓力載荷，所以，壓縮試驗(yàn)就成了測定其力學(xué)性質(zhì)最常見的方法。壓縮試驗(yàn)主要是通過試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行，而現(xiàn)有的試驗(yàn)機(jī)中的動力機(jī)構(gòu)無法根據(jù)人體腰椎的運(yùn)動特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)機(jī)產(chǎn)生的加載形式與人體腰椎實(shí)際使用條件相一致。同時，由于人體脊椎體積較小，所需的載荷較小但其對精度要求較高，而現(xiàn)有的試驗(yàn)機(jī)由于主要應(yīng)用于高壓超壓等領(lǐng)域，對低壓領(lǐng)域的載荷的控制和精度的控制無法滿足試驗(yàn)所需。而且，現(xiàn)有的試驗(yàn)機(jī)的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。因此，現(xiàn)有的技術(shù)存在著無法模擬人體腰椎實(shí)際受力工況、精度不高、載荷要求無法滿足試驗(yàn)需求和結(jié)構(gòu)復(fù)雜等問題。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]本實(shí)用的目的在于提供一種腰椎疲勞試驗(yàn)機(jī)的動力機(jī)構(gòu)。它具有能夠模擬人體腰椎實(shí)際受力工況、精度高、載荷能夠滿足試驗(yàn)要求和結(jié)構(gòu)簡單的特點(diǎn)。
[0004]本實(shí)用新型的技術(shù)方案:腰椎疲勞試驗(yàn)機(jī)的動力機(jī)構(gòu)，包括支撐板，支撐板上方設(shè)有驅(qū)動裝置，驅(qū)動裝置連接有頂桿，頂桿下端連接有上壓板，上壓板的兩側(cè)連接有鉸桿，且鉸桿與頂桿呈三角結(jié)構(gòu)，鉸桿上端與支撐板下方相連;所述鉸桿之間設(shè)有彈簧，且彈簧的上、下端分別與支撐板和上壓板相連;所述頂桿上套設(shè)有固定件和壓簧，且壓簧位于固定件上方;所述頂桿穿過支撐板上設(shè)有的通孔與上壓板相連。
[0005]前述的腰椎疲勞試驗(yàn)機(jī)的動力機(jī)構(gòu)中，所述驅(qū)動裝置包括步進(jìn)電機(jī)，步進(jìn)電機(jī)的輸出軸連接有偏心輪，偏心輪與頂桿相接觸。
[0006]前述的腰椎疲勞試驗(yàn)機(jī)的動力機(jī)構(gòu)中，所述驅(qū)動裝置包括液壓缸和液壓系統(tǒng)，液壓缸伸出端與頂桿相接觸;所述液壓系統(tǒng)包括油箱，油箱連接有低壓栗，低壓栗連接有三位四通電磁換向閥，且與三位四通電磁換向閥的A端相連，三位四通電磁換向閥的B端經(jīng)管道與油箱相連，三位四通電磁換向閥的T端連接有液壓缸的有桿腔，三位四通電磁換向閥的P端連接有第一單向閥，第一單向閥與液壓缸的無桿腔相連，液壓缸的無桿腔連接有液控單向閥，液控單向閥連接有第二單向閥，第二單向閥連接有高壓栗，高壓栗與油箱相連;所述液控單向閥與三位四通電磁換向閥的T端相連，液控單向閥和第二單向閥之間還連接有電磁溢流閥，電磁溢流閥連接有電磁換向球閥，電磁換向球閥連接有節(jié)流閥，節(jié)流閥與液壓缸的無桿腔相連;所述第一單向閥連接有壓力傳感器、第一角度傳感器和第二角度傳感器，所述壓力傳感器安裝于液壓缸伸出端底部，所述的第一角度傳感器和第二角度傳感器位于上壓板;所述低壓栗還連接有溢流閥，溢流閥和電磁溢流閥與油箱相連。
[0007]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型通過設(shè)置驅(qū)動裝置，驅(qū)動裝置以一定的運(yùn)動頻率帶動頂桿運(yùn)動，通過頂桿的往復(fù)運(yùn)動實(shí)現(xiàn)對上壓板的加壓，上壓板的回程通過上壓板另一端的彈簧的彈簧力實(shí)現(xiàn)，從而可以實(shí)現(xiàn)模擬人體腰椎的實(shí)際受力工況，而且其結(jié)構(gòu)較為簡單；另外驅(qū)動裝置采用步進(jìn)電機(jī)配合偏心輪工作或者采用液壓系統(tǒng)進(jìn)行控制，通過控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速和次數(shù)或者對液壓系統(tǒng)的控制系統(tǒng)的設(shè)置，從而可以提高動力機(jī)構(gòu)的運(yùn)動精度，同時也可以精確控制動力機(jī)構(gòu)的輸出力，使其輸出載荷能夠滿足試驗(yàn)所需的要求。同時，在頂桿上套設(shè)壓簧，可以使得頂桿在不受力的情況下復(fù)位，同時在頂桿下降時起到緩沖作用，保證上壓板所受的力均勻。綜上所述，本實(shí)用新型具有能夠模擬人體腰椎實(shí)際受力工況、精度高、載荷能夠滿足試驗(yàn)要求和結(jié)構(gòu)簡單的特點(diǎn)。
[0008]另外，本實(shí)用新型還具有以下有益效果:
[0009](I)通過將頂桿設(shè)置成作軸向的往復(fù)運(yùn)動，將鉸桿與上壓板鉸接，使得上壓板只在頂桿端發(fā)生軸向的位移，且上壓板具有傾向于頂桿位置軸向向下的角度，使得試驗(yàn)機(jī)的加載方式與人體腰椎的實(shí)際受力狀況相一致，進(jìn)而提高了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。
[0010](2)液壓系統(tǒng)采用高低壓雙栗組合供油，液壓缸在進(jìn)程和回程期間兩栗可卸載，能量利用合理;采用小流量高壓栗取代傳統(tǒng)的主缸進(jìn)油路設(shè)置液控單向閥加小型蓄能器的進(jìn)程方式以及采用主油路增設(shè)旁通節(jié)流回路取代采用液控單向閥在主缸高壓回路直接釋壓的方式，可以實(shí)現(xiàn)液壓缸的快進(jìn)、慢進(jìn)、慢退以及快退，使得頂桿的往復(fù)運(yùn)動定位精度高、動作平穩(wěn)，可以有效控制液壓缸的輸出力，釋壓沖擊噪聲小，進(jìn)而也提高設(shè)備的使用壽命。
【附圖說明】
[0011]圖1是實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012]圖2是圖1的左視圖；
[0013]圖3是實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖4是圖3的左視圖；
[0015]圖5是液壓系統(tǒng)的油路圖。
[0016]附圖中的標(biāo)記說明:1-支撐板，2-驅(qū)動裝置，3-頂桿，4-上壓板，5-鉸桿，6_彈簧，7_固定件，8-壓簧，9-通孔，10-步進(jìn)電機(jī)，11-偏心輪，12-液壓缸，13-油箱，14-低壓栗，15-三位四通電磁換向閥，16-第一單向閥，17-液控單向閥，18-第二單向閥，19-高壓栗，20-電磁溢流閥，21 -電磁換向球閥，22-節(jié)流閥，23-壓力傳感器，24-第一角度傳感器，25-第二角度傳感器，26-溢流閥，27-上緩沖墊，28-連桿，29-下緩沖墊。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型做進(jìn)一步說明，但不作為對本實(shí)用新型限制的依據(jù)。
[0018]實(shí)施例1:腰椎疲勞試驗(yàn)機(jī)的動力機(jī)構(gòu)，構(gòu)成如圖1和圖2所示，包括支撐板I，支撐板I上方設(shè)有驅(qū)動裝置2，驅(qū)動裝置2連接有頂桿3，頂桿3下端連接有上壓板4，上壓板4的兩側(cè)連接有鉸桿5，且鉸桿5與頂桿3呈三角結(jié)構(gòu)，鉸桿5上端與支撐板I下方相連;所述鉸桿5之間設(shè)有彈簧6，且彈簧6的上、下端分別與支撐板I和上壓板4相連;所述頂桿3上套設(shè)有固定件7和壓簧8，且壓簧8位于固定件7上方;所述頂桿3穿過支撐板I上設(shè)有的通孔9與上壓板4相連。
[0019]所述驅(qū)動裝置2包括步進(jìn)電機(jī)10，步進(jìn)電機(jī)10的輸出軸連接有偏心輪11，偏心輪11與頂桿3相接觸。
[0020]所述頂桿3包括上緩沖墊27，上緩沖墊27下方連接有連桿28，且上緩沖墊27的直徑大于連桿28的直徑，連桿28下端連接有圓柱型結(jié)構(gòu)的下緩沖墊29，下緩沖墊29與上壓板4相接觸。
[0021]所述固定件7由兩個直徑為上大下小的中空圓柱組成，且固定件7上端固定于支撐板I，固定件7下端穿過通孔9。
[0022]給定電機(jī)一個轉(zhuǎn)速，并同時設(shè)定試驗(yàn)加載的次數(shù)，按下啟動按鈕，當(dāng)傳感器接收到電機(jī)轉(zhuǎn)過的圈數(shù)達(dá)到給定的加載次數(shù)后，電機(jī)停止工作。為實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)的偏心加壓，下壓后上壓板4與原水平位置所成角度不超過6°。將偏心距調(diào)整為11mm。
[0023]實(shí)施例2:腰椎疲勞試驗(yàn)機(jī)的動力機(jī)構(gòu)，構(gòu)成如圖3、圖4和圖5所示，包括支撐板I，支撐板I上方設(shè)有驅(qū)動裝置2，驅(qū)動裝置2連接有頂桿3，頂桿3下端連接有上壓板4，上壓板4的兩側(cè)連接有鉸桿5，且鉸桿5與頂桿3呈三角結(jié)構(gòu)，鉸桿5上端與支撐板I下方相連;所述鉸桿5之間設(shè)有彈簧6，且彈簧6的上、下端分別與支撐板I和上壓板4相連;所述頂桿3上套設(shè)有固定件7和壓簧8，且壓簧8位于固定件7上方;所述頂桿3穿過支撐板I上設(shè)有的通孔9與上壓板4相連。
[0024]所述驅(qū)動裝置2包括液壓缸12和液壓系統(tǒng)，液壓缸12伸出端與頂桿3相接觸;所述液壓系統(tǒng)包括油箱13，油箱13連接有低壓栗14，低壓栗14連接有三位四通電磁換向閥15，且與三位四通電磁換向閥15的A端相連，三位四通電磁換向閥15的B端經(jīng)管道與油箱13相連，三位四通電磁換向閥15的T端連接有液壓缸12的有桿腔，三位四通電磁換向閥15的P端連接有第一單向閥16，第一單向閥16與液壓缸12的無桿腔相連，液壓缸12的無桿腔連接有液控單向閥17，液控單向閥17連接有第二單向閥18，第二單向閥18連接有高壓栗19，高壓栗19與油箱13相連;所述液控單向閥17與三位四通電磁換向閥15的T端相連，液控單向閥17和第二單向閥18之間還連接有電磁溢流閥20，電磁溢流閥20連接有電磁換向球閥21，電磁換向球閥21連接有節(jié)流閥22，節(jié)流閥22與液壓缸12的無桿腔相連;所述第一單向閥16連接有壓力傳感器23、第一角度傳感器24和第二角度傳感器25，所述壓力傳感器23安裝于液壓缸12伸出端底部，所述的第一角度傳感器24和第二角度傳感器25位于上壓板4;所述低壓栗14還連接有溢流閥26，溢流閥26和電磁溢流閥20與油箱13相連。
[0025]所述頂桿3包括上緩沖墊27，上緩沖墊27下方連接有連桿28，且上緩沖墊27的直徑大于連桿28的直徑，連桿28下端連接有圓柱型結(jié)構(gòu)的下緩沖墊29，下緩沖墊29與上壓板4相接觸。
[0026]所述固定件7由兩個直徑為上大下小的中空圓柱組成，且固定件7上端固定于支撐板I，固定件7下端穿過通孔9。
[0027 ]當(dāng)電磁鐵IYA和3YA通電時，三位四通電磁換向閥15和電磁溢流閥20中的電磁換向閥分別切換至右位和上位，高壓栗19經(jīng)液控單向閥17、低壓栗14經(jīng)三位四通電磁換向閥15及第一單向閥16同時向液壓缸12的無桿腔供油，液壓缸12有桿腔經(jīng)三位四通電磁換向閥15回油，活塞桿運(yùn)動，當(dāng)活塞桿與頂桿3相接觸后，壓力傳感器23發(fā)出信號，電磁鐵IYA斷電使三位四通電磁換向閥15復(fù)至中位，低壓栗14卸載，高壓栗19繼續(xù)向液壓缸12供油，這時頂桿3向下運(yùn)動，使得上壓板4開始傾斜，當(dāng)上壓板4傾斜到設(shè)定的角度后，第一角度傳感器24發(fā)出信號，高壓栗19停止供油。高壓栗19停止供油后，電磁鐵4YA通電使電磁換向球閥21切換至上位，液壓缸12無桿腔通過旁路節(jié)流回路(節(jié)流閥22和電磁換向閥21)釋放壓力(釋壓時間根據(jù)調(diào)節(jié)節(jié)流閥22的開度實(shí)現(xiàn))，當(dāng)釋壓達(dá)一定值時，上壓板4向上傾斜一定角度，第二角度傳感器25發(fā)信，電磁鐵2YA通電使三位四通電磁換向閥15切換至左位，低壓栗14的壓力油經(jīng)三位四通電磁換向閥15進(jìn)入液壓缸12的有桿腔，并反向?qū)ㄒ嚎貑蜗蜷y17，液壓缸12快速回程，同時電磁鐵3YA斷電使電磁溢流閥20中的電磁換向閥復(fù)位(下位)，高壓栗19通過電磁溢流閥20卸載，從而完成一個工作循環(huán)。
[0028]本實(shí)用新型的工作原理:啟動驅(qū)動裝置2，驅(qū)動裝置2帶動頂桿做往復(fù)運(yùn)動，頂桿3與上壓板4相連，從而可以帶動上壓板4運(yùn)動，鉸桿5與上壓板4另一端和支撐板I均經(jīng)過鉸接相連，同時上壓板4在鉸桿端還設(shè)有彈簧6。當(dāng)頂桿3對上壓板4施加力后，上壓板4往下運(yùn)動，彈簧6被拉伸，彈簧6積蓄彈簧力，當(dāng)頂桿3上升后，上壓板4在彈簧6的彈簧力作用下復(fù)位。同時，在頂桿上套設(shè)壓簧，可以使得頂桿在不受力的情況下復(fù)位，同時在頂桿下降時起到緩沖作用，保證上壓板所受的力均勻。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.腰椎疲勞試驗(yàn)機(jī)的動力機(jī)構(gòu)，其特征在于:包括支撐板(I)，支撐板(I)上方設(shè)有驅(qū)動裝置(2)，驅(qū)動裝置(2)連接有頂桿(3)，頂桿(3)下端連接有上壓板(4)，上壓板(4)的兩側(cè)連接有鉸桿(5)，且鉸桿(5)與頂桿(3)呈三角結(jié)構(gòu)，鉸桿(5)上端與支撐板(I)下方相連;所述鉸桿(5)之間設(shè)有彈簧(6)，且彈簧(6)的上、下端分別與支撐板(I)和上壓板(4)相連;所述頂桿(3)上套設(shè)有固定件(7)和壓簧(8)，且壓簧(8)位于固定件(7)上方;所述頂桿(3)穿過支撐板(I)上設(shè)有的通孔(9)與上壓板(4)相連。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的腰椎疲勞試驗(yàn)機(jī)的動力機(jī)構(gòu)，其特征在于:所述驅(qū)動裝置(2)包括步進(jìn)電機(jī)(1 )，步進(jìn)電機(jī)(1 )的輸出軸連接有偏心輪(11)，偏心輪(11)與頂桿(3 )相接觸。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的腰椎疲勞試驗(yàn)機(jī)的動力機(jī)構(gòu)，其特征在于:所述驅(qū)動裝置(2)包括液壓缸(12)和液壓系統(tǒng)，液壓缸(12)伸出端與頂桿(3)相接觸;所述液壓系統(tǒng)包括油箱(13)，油箱(13)連接有低壓栗(14)，低壓栗(14)連接有三位四通電磁換向閥(15)，且與三位四通電磁換向閥(15)的A端相連，三位四通電磁換向閥(15)的B端經(jīng)管道與油箱(13)相連，三位四通電磁換向閥(15 )的T端連接有液壓缸(12 )的有桿腔，三位四通電磁換向閥(15 )的P端連接有第一單向閥(16)，第一單向閥(16)與液壓缸(12)的無桿腔相連，液壓缸(12)的無桿腔連接有液控單向閥(17)，液控單向閥(17)連接有第二單向閥(18)，第二單向閥(18)連接有高壓栗(19)，高壓栗(19)與油箱(13)相連;所述液控單向閥(17)與三位四通電磁換向閥(15)的T端相連，液控單向閥(17)和第二單向閥(18)之間還連接有電磁溢流閥(20)，電磁溢流閥(20)連接有電磁換向球閥(21)，電磁換向球閥(21)連接有節(jié)流閥(22)，節(jié)流閥(22)與液壓缸(12)的無桿腔相連;所述第一單向閥(16)連接有壓力傳感器(23)、第一角度傳感器(24)和第二角度傳感器(25)，所述壓力傳感器(23)安裝于液壓缸(12)伸出端底部，所述的第一角度傳感器(24)和第二角度傳感器(25)位于上壓板(4);所述低壓栗(14)還連接有溢流閥(26)，溢流閥(26)和電磁溢流閥(20)與油箱(13)相連。
【文檔編號】G01N3/36GK205506587SQ201620290194
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年4月8日
【發(fā)明人】周趙鳳, 趙鳳東
【申請人】浙江大學(xué)城市學(xué)院