一種應用於高速大載荷的多功能壓剪試驗機的製作方法
2023-12-04 03:22:31 2
本實用新型屬於壓剪試驗裝置領域，更具體地，涉及一種多功能壓剪試驗機。
背景技術：
隨著減隔震技術的高速發展，其越來越多的應用於超高層、大跨度建築及橋梁領域，該類產品通常需要進行大型足尺原型結構試驗。同時，國內外相關行業標準對於產品在高載荷、高速度下的動態試驗提出了更加苛刻的要求。因此，基於大型結構模型的試驗研究和高性能試驗設備的需求日益凸顯。
目前國內的大型剪切試驗機，雖然已具備大載荷負載能力，但大部分功能較為單一，一般只能施加靜態力進行單向剪切試驗，缺乏高速剪切試驗的能力，且試驗設備體積龐大，操作使用複雜，對場地要求高，在操控自動化、智能化方面較為欠缺，無法達到高精度和高穩定性。
技術實現要素：
針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本實用新型提供了一種應用於高速大載荷的多功能壓剪試驗機，其能夠實現高載荷、高速度條件下高精度、高穩定性的試驗，同時減小試驗機體積、降低機器成本。
為實現上述目的，按照本實用新型，提供了一種應用於高速大載荷的多功能壓剪試驗機，其特徵在於，包括主框架結構、工作檯、豎向驅動油缸和水平驅動油缸，其中，
所述主框架結構包括相互垂直的水平框架結構和豎向框架結構並且它們通過混凝土澆築為一體，所述水平框架結構有兩個並且它們左右對稱分布在所述豎向框架結構的兩側，每個所述水平框架結構均包括兩塊混凝土牆和將兩塊所述混凝土牆連接在一起的鋼橫梁，每塊所述混凝土牆均豎直設置；所述豎向框架結構整體呈「回」字形，所述豎向框架結構的中部設有預留孔，以用於容納放置工作檯和豎向驅動油缸；
所述水平驅動油缸一端與所述移動臺通過鉸接相連，另一端與所述水平框架結構上鋼橫梁鉸接相連；所述豎向驅動油缸的一端與所述豎向框架結構底部固定連接，另一端與所述主工作檯下表面保持接觸；
所述工作檯包括自下而上依次設置主工作檯、下滑板、聚四氟乙烯耐磨板、上滑板、移動臺以及上連接板，其中所述主工作檯位於豎向驅動油缸上方並與所述豎向驅動油缸固定連接，以用於承載豎向載荷；所述下滑板位於所述主工作檯上方並與所述主工作檯固定連接；所述聚四氟乙烯耐磨板位於上滑板和下滑板之間，所述聚四氟乙烯耐磨板的表面設置有儲脂槽並填充有矽脂；所述移動臺位於所述上滑板上方並與所述上滑板固定連接，所述移動臺兩端分別鉸接一所述水平驅動油缸；所述上連接板固定在所述豎向框架結構在預留孔處的內壁上並且位於所述工作檯的上方，以用於與所述工作檯配合實現對試件的壓緊和固定。
優選地，所述多功能壓剪試驗機還包括一系列蓄能器組，每組所述蓄能器組包括高壓壓力容器、膠囊、氣閥和球閥，所述膠囊裝在所述高壓壓力容器的殼體內並且其內充有惰性氣體；所述氣閥裝在所述高壓壓力容器頂端，以供給所述膠囊充氣；所述球閥裝在所述高壓壓力容器底端，以用於液壓油的充排；所述蓄能器組的球閥通過液壓管道分別與所述豎向驅動油缸和水平驅動油缸連接。
優選地，所述主框架結構內部設置有預應力棒，以用於承載豎直方向和水平方向的載荷及減小試驗過程中主框架結構的變形。
優選地，所述豎向框架結構在預留孔處的內壁上設置有預埋鋼板。
優選地，所述豎向框架結構內部設置有移動軌道和移動小車，所述移動軌道設置於所述豎向框架結構在預留孔處的內壁上並通過所述預埋鋼板固定；所述移動小車安裝在所述移動軌道上並且其能通過所述移動臺頂起以上下運動。
優選地，多功能壓剪試驗機還包括油缸懸掛系統，所述油缸懸掛系統包括懸掛梁、鋼絲繩、承載鞍、配重塊和導軌，其中所述懸掛梁固定在所述水平框架結構的兩塊混凝土牆的頂部並且這兩塊混凝土牆位於所述豎向框架結構的同一側，並且在所述懸掛梁上固定有一組導軌和配重塊，所述導軌豎直設置，所述配重塊安裝在所述導軌上，所述鋼絲繩兩端鋼索索節分別連接兩側配重塊，鋼絲繩通過所述承載鞍託起所述水平驅動油缸。
優選地，所述水平驅動油缸放置於工作檯兩側並且其數量可為2個或4個，所述豎向驅動油缸的數量為4個或6個。
優選地，每個所述水平驅動油缸和豎向驅動油缸上均裝有伺服控制閥，以用於控制液壓油的流量，每個所述水平驅動油缸和豎向驅動油缸上均裝有位移傳感器和力傳感器。
總體而言，通過本實用新型所構思的以上技術方案與現有技術相比，能夠取得下列有益效果：
1)本實用新型的多功能壓剪試驗機能夠進行各種工況下的靜壓力、動壓力、剪切力試驗，並引入蓄能器組能進行大載荷下的高速試驗，具備有結構合理、功能多樣的特點。
2)本實用新型的主框架結構採用混凝土結構，節省了試驗機立體空間，節約了成本，同時該結構在高載荷下能減小試驗機主體框架變形，減小了試驗誤差。
3)本實用新型採用塗覆有矽脂的聚四氟乙烯耐磨板，在減小試驗機摩擦力的前提下，能保證即使在高速運動下，試驗平臺具有穩定性。
4)本實用新型採用新型懸掛系統託置水平驅動油缸，合理改善水平作動器的重力分布，即使在水平驅動油缸高速作動時，也能通過配重塊位置的調節，保持油缸的穩定，從而提高了試驗的精度。
附圖說明
圖1是本實用新型試驗機的整體結構俯視示意圖；
圖2是本實用新型試驗機的整體結構斷面示意圖；
圖3是本實用新型試驗機的工作檯斷面示意圖；
圖4是本實用新型試驗機懸掛系統斷面示意圖。
在所有附圖中，相同的附圖標記用來表示相同的元件或結構，圖中：1-水平框架結構；2-豎向框架結構；3-水平混凝土牆I；4-水平混凝土牆II；5-鋼橫梁I；6-鋼橫梁II；7-豎向驅動油缸；8-主工作檯；9-下滑板；10-聚四氟乙烯耐磨板；11-上滑板；12-移動臺；13-上連接板；14-鉸接孔；15-水平驅動油缸；16-預應力棒；17-預埋鋼板；18-移動軌道；19-移動小車；20-懸掛梁；21-鋼絲繩；22-承載鞍；23-配重塊；24-導軌；25-減震墊片；26-伺服控制閥；27-蓄能器組；28-高壓壓力容器；29-膠囊；30-氣閥；31-球閥；32-液壓管道。
具體實施方式
為了使本實用新型的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，並不用於限定本實用新型。此外，下面所描述的本實用新型各個實施方式中所涉及到的技術特徵只要彼此之間未構成衝突就可以相互組合。
參照圖1-圖4，一種應用於高速大載荷的多功能壓剪試驗機，其主要組成模塊包括有主框架結構、工作檯、豎向驅動油缸15、水平驅動油缸7和蓄能器組27。
所述主框架結構包括水平框架結構1、豎向框架結構2，所述水平框架結構1和豎向框架結構2相互垂直，由混凝土澆築為一體，混凝土內部還預製了高張力預應力棒16，保證了試驗機整體的穩定性，並能減小大載荷受力時試驗機框架的變形；所述水平框架結構分兩部分，左右對稱分布在豎向框架結構兩側，分別由兩面水平混凝土牆I 3和水平混凝土牆II 4與兩端的鋼橫梁I 5和鋼橫梁II 6連接而成；所述豎直混凝土框架呈「回」字形，中間部分留有預留孔用作工作檯空間和放置豎向驅動油缸7。
參照圖3，所述工作檯位於豎向混凝土框架結構2的內部，組成部分包括主工作檯8、下滑板9、聚四氟乙烯耐磨板10、上滑板11、移動臺12以及上連接板13，其中所述主工作檯8位於豎向驅動油缸7的上方；所述下滑板9位於主工作檯8上部，並通過螺栓與其鎖緊；所述聚四氟乙烯耐磨板10位於上滑板11與下滑板9中間，所述氟乙烯耐磨板10表面設置有儲脂槽並填充矽脂，該設計有利於減小相對滑動過程中的摩擦力，同時聚四氟乙烯耐磨板10能夠承受較大的豎向載荷；所述移動臺12位於所述上滑板11上方，並通過螺栓鎖緊，移動臺12兩端均設計有鉸接孔14，以用於與兩端的水平驅動油缸15鉸接；為了便於試驗平臺快速的輸送大尺寸、大重量試驗樣品，在豎向混凝土框架結構2上還有移動軌道18及移動小車19，所述移動軌道18設置於所述豎向框架結構2在預留孔處的內壁上並通過所述預埋鋼板固定，所述移動小車19安裝在所述移動軌道18上並且其通過所述移動臺12承接以上下移動。
所述豎向驅動油缸7的一端與所述豎向混凝土框架1底部固定連接，另一端與所述主工作檯8下表面接觸；兩個所述水平驅動油缸15一端分別與所述移動臺12通過鉸接相連，另一端與所述水平框架結構1上的鋼橫梁I 5和鋼橫梁II 6相連；參照圖4所示，為了保證高速試驗過程中，水平驅動油缸15的平衡穩定，本實用新型設計有油缸懸掛系統，該系統中，利用一懸掛梁20固定在水平框架結構1的水平混凝土牆I 3和水平混凝土牆II 4之間，並在懸掛梁20兩側混凝土牆外側各固定有一組導軌24及配重塊23，將鋼絲繩21兩端鋼索分別連接兩側配重塊23，鋼絲繩中間利用承載鞍22託起水平驅動油缸15，在配重塊23的重力作用下，水平驅動油缸15被承載鞍22託起而處於平穩狀態，在高速試驗過程中，水平驅動油缸15與移動臺12鉸接處隨著移動臺12的運動會上下移動，配重塊23能夠利用重力在導軌24上同步上下移動，從而合理調節鋼絲繩21伸出長度，使得承載鞍22可以平穩的託起水平驅動油缸，為了減小震動，承載鞍22上面還可放置橡膠減震墊片25。
所述水平驅動油缸15放置於工作檯兩側，數量可以為2個或4個；所述豎向驅動油缸7的數量可以為4個或6個；其數量根據油缸所能驅動載荷大小決定。
所述每個水平驅動油缸15和豎向驅動油缸7都裝有伺服控制閥26，以便控制液壓油的流量，每個油缸都裝有位移傳感器和力傳感器，以便實時監控作動器位移和受力，所述位移傳感器的運動方向與驅動油缸的軸線方向平行。
所述蓄能器組27包括高壓壓力容器28、膠囊29、氣閥30、球閥31，所述膠囊29裝在所述高壓壓力容器28的殼體中，內充惰性氣體，所述氣閥30裝在壓力容器頂端，所述球閥31裝在壓力容器底端，蓄能器組的個數可以為多組，以便滿足高速試驗的容量與流量需求；所述蓄能器組27與豎向驅動油缸7、水平驅動油缸15之間通過液壓管道32聯通。
當所述豎向驅動油缸7作動時，會頂起整個工作檯，直至試驗樣品與上連接板13接觸，豎向混凝土框架承受豎向載荷，即可進行大載荷靜壓試驗；當所述水平驅動油缸15作動時，工作檯上的移動臺12利用上滑動板11和下滑動板9之間的相對滑動產生位移，即可進行剪切試驗；與此同時，利用蓄能器組存儲的液壓能，短時間內將高壓壓力容器28裡的液壓油快速釋放出，並通過液壓管道與驅動油缸相連，水平驅動油缸7利用伺服控制閥26精準控制流量和流速，能實現高速動載試驗。
本領域的技術人員容易理解，以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，並不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本實用新型的保護範圍之內。