CN102288400B - 搅拌筒驱动减速机静力试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种搅拌筒驱动减速机静力试验装置。根据本发明的搅拌筒驱动减速机静力试验装置包括：支持部分，固定并支持待测减速机(20)；测试部分，包括承载筒(22)，与待测减速机(20)输出轴连接；以及多个施力件，多个施力件包括：扭矩加载器、径向载荷加载器以及轴向载荷加载器；控制部分，连接至各施力件，并控制各施力件对待测减速机(20)施加预定载荷。根据本发明的搅拌筒驱动减速机静力试验装置，能够全面、精确地模拟试验减速机的各种实际极限工况，考核试验减速机中各被试零件的静强度，找出薄弱环节，为设计提供参考依据。

Description

搅拌筒驱动减速机静力试验装置

技术领域

本发明涉及产品结构检测，具体而言，涉及一种搅拌筒驱动减速机静力试验装置。

背景技术

静力试验（static test）又叫静力测试，主要用于试验观察和研究产品结构或构件在静载荷作用下的强度、刚度以及应力、变形分布情况，是验证产品结构强度和静力分析正确性的重要手段。全尺寸结构静力试验的加载系统比较复杂。20世纪40年代以前，静力试验时采用铅粒或砂粒装在袋中模拟产品结构分布载荷；用铁块吊在绳索上模拟集中载荷，方法简陋。以后改用电动机械加力器或液压作动筒和千斤顶加载。从40年代开始全尺寸结构静力试验都通过杠杆系统加载，并采用多点协调加载系统，保证各加载器能按预定比例加载，在结构破坏时能自动卸载，以避免破坏部位的继续扩大。70～80年代，静力试验已采用电子计算机控制的电动液压伺服系统自动闭合回路协调加载系统，有上百个加载器、几百个加载点、几百个测量通道、几千个应变片，并用电子计算机进行数据采集和处理。

静力试验是产品研制阶段必不可少的一个环节，其目的是鉴定产品结构设计的静强度和刚度，并为验证强度和刚度的计算方法以及结构的合理性提供必要的数据资料。目前，国内混凝土搅拌车搅拌筒驱动减速机的静力试验技术方案还是一片空白。

发明内容

本发明旨在提供一种搅拌筒驱动减速机静力试验装置，能够全面、精确地模拟试验减速机的各种实际极限工况，考核试验减速机中各被试零件的静力强度，找出薄弱环节，为设计提供参考依据。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种搅拌筒驱动减速机静力试验装置，包括：支持部分，固定并支持待测减速机；测试部分，包括与待测减速机的输出轴连接的承载筒和多个施力件，多个施力件包括：连接待测减速机的输入轴的扭矩加载器、作用在承载筒的侧壁上的径向载荷加载器以及作用在承载筒的外端面上的轴向载荷加载器；控制部分，连接至各施力件，并控制各施力件对待测减速机施加预定载荷。

进一步地，搅拌筒驱动减速机静力试验装置还包括应力与应变监控系统，应力与应变监控系统包括设置在待测减速机的各预定的待测零部件上的应力与应变片。

进一步地，各预定的待测零部件包括：机匣；轴，安装在所述机匣上；行星架，设置在机匣内，支撑行星轮轴；齿轮，通过轴设置在机匣内；轴承，设置在机匣内且位于待测减速机的输出端，支撑轴；以及转动轴盘，与承载筒连接。

进一步地，扭矩加载器为液压扭矩加载器；径向载荷加载器为液压径向加载油缸；轴向载荷加载器为液压轴向加载油缸。

进一步地，支持部分包括：基座；安装座，设置在基座上，待测减速机安装在安装座上；旋转限位座，设置在基座上，并位于安装座下游，限制承载筒的旋转运动；后支撑座，设置在基座上，并位于旋转限位座下游，支撑承载筒。

进一步地，承载筒的外壁两侧具有限位面，旋转限位座包括两个分别与承载筒的限位面配合的限位立柱。

进一步地，控制部分为液压加载与控制系统。

进一步地，在液压径向加载油缸与承载筒之间设置有垂直加力座，在液压轴向加载油缸与承载筒之间设置有水平加力座。

进一步地，液压径向加载油缸有两个，分别对称设置在垂直加力座的两端；液压轴向加载油缸有一个，设置在水平加力座的端部中心处。

根据本发明的技术方案，施力件包括连接待测减速机输入轴的扭矩加载器、作用在承载筒侧壁上的径向载荷加载器以及作用在承载筒外端面的轴向载荷加载器，通过控制部分可以分别对各施力件进行控制，从而能够全面、精确地模拟待测减速机的各种实际极限工况，考核试验减速机中各被试零件的静强度，找出薄弱环节，为设计提供参考依据。在待测减速机的各预定的待测零部件上设置有应力与应变片，应力与应变监控系统通过应力与应变片能够对待测减速机的各种承载情况进行实时有效的监控，并可以为测试提供精确可靠的数据。垂直加力座和水平加力座使施力件可以根据情况选择合适的施加载荷，能够使试验装置提供较大载荷范围内的测试。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本发明的实施例的搅拌筒驱动减速机静力试验装置的结构示意图；以及

图2示出了根据图1的右视结构示意图。

具体实施方式

下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

如图1和图2所示，根据本发明的实施例，搅拌筒驱动减速机静力试验装置包括：支持部分，固定并支持待测减速机20；测试部分，包括施力件和与待测减速机20输出轴连接的承载筒22，施力件包括：连接待测减速机20输入轴的扭矩加载器、作用在承载筒22侧壁上的径向载荷加载器以及作用在承载筒22外端面的轴向载荷加载器；控制部分，连接至各施力件，并控制各施力件对待测减速机20施加预定载荷。在试验过程中，通过控制部分分别调整扭矩加载器的扭矩输出、径向载荷加载器的径向载荷输出以及轴向载荷加载器的轴向载荷输出，其中扭矩直接通过转轴输出到待测减速机20上，径向载荷直接垂直作用在承载筒22的侧壁上，并通过承载筒22将径向载荷传递给待测减速机20，轴向载荷直接沿轴向方向作用在承载筒22的外端面上，并通过承载筒22将轴向载荷传递给待测减速机20。需要说明的是，这里的承载筒22在理想状况下应该不会发生任何形变，只是起到传递力的作用。当作用力作用到待测减速机20上并超过待测减速机20的受力部位的极限时，待测减速机20的薄弱环节就会发生应力变形，此时就需要对发生应力变形的部分进行更换或者改进，以提高其性能。

从图1和图2中可以看出，本实施例的搅拌筒驱动减速机静力试验装置还包括应力与应变监控系统31，应力与应变监控系统31包括设置在待测减速机20的各预定的待测零部件上的应力与应变片。在本实施例中，当进行试验时，一旦作用在待测减速机20的各预定的待测零部件上的载荷超出了其承受极限，发生了形变或者其它影响使用性能的结构变化，应力与应变片就会将这种采集到的变化传递给应力与应变监控系统31，应力与应变监控系统31采集这些数据，并进行记录。应力与应变片的存在使得试验装置对于待测减速机20的各项结构变化的检测和监控更加灵敏精确，能够实时获得并记录对于待测减速机20各预定的待测零部件所施加各种载荷时各预定的待测零部件的承载情况，数据更加有效可靠。

各预定的待测零部件包括有机匣、设置在机匣内并对机匣内的行星轮轴起支撑作用的行星架、位于机匣内的行星架上支撑行星轮轴且位于待测减速机的输出端的轴承、行星轮、连接在行星轮上且端部支撑在机匣上的轴以及与承载筒22连接的转动轴盘。

在本实施例中，扭矩加载器为液压扭矩加载器21，径向载荷加载器为液压径向加载油缸23，轴向载荷加载器为液压轴向加载油缸24，控制部分为液压加载与控制系统30。这里选择液压装置仅仅是作为本发明的一种优选的实施例，事实上，本发明的施力件的动力装置可以为电动推杆，或者气压油缸，或者其它可以实现本发明目的的动力装置，控制部分也可以为电控、气控或者其它的控制方式，本领域的技术人员应当明了，凡是能够实现本发明目的的所有等同替代方式和明显变形方式，都在本发明的保护范围之内。

从图1和图2中还可以看出，本实施例的搅拌筒驱动减速机静力试验装置的支持部分包括：基座10；安装座11，设置在基座10上，待测减速机20安装在安装座11上；旋转限位座13，设置在基座10上，并位于安装座11下游，限制承载筒22的旋转运动；后支撑座12，设置在基座10上，并位于旋转限位座13下游，支撑承载筒22。承载筒22的外壁两侧具有限位面，旋转限位座13设置在承载筒22的限位面处，具有对其旋转进行限位的限位立柱。在本实施例中，限位面为平面，旋转限位座13具有与限位平面配合的两个侧面为平面结构的立柱，当将承载筒22安装在旋转限位座13上之后，由于承载筒22的两侧平面卡在旋转限位座13的立柱限位侧面之间，因此限制了承载筒22的旋转运动，也即限制了待测减速机20的输出轴的旋转，但是承载筒22仍然可以沿旋转限位座13在轴向方向上和径向方向上运动。

从图1和图2中还可以看出，在液压径向加载油缸23与承载筒22之间设置有垂直加力座25，在液压轴向加载油缸24与承载筒22之间设置有水平加力座26。垂直加力座25与承载筒22之间为点接触，水平加力座26与承载筒22之间为面接触。液压径向加载油缸23有两个，分别对称设置在垂直加力座25的两端；液压轴向加载油缸24有一个，设置在水平加力座26的端部中心处。垂直加力座25使得施加于承载筒22上的液压径向加载油缸23可以有多个，垂直加力座25将作用于其上的多个径向载荷集中于一点作用到承载筒22上，并通过承载筒22将力传递给待测减速机20。水平加力座26使得施加于承载筒22上的液压轴向加载油缸24可以有多个，这里的一个液压轴向加载油缸24和两个液压径向加载油缸23只是本发明实施例的一种实施方式，其数量可以根据实际载荷的需要选择不同方向上加载油缸的个数，以满足试验的需要，这样，使得试验装置有了更大的灵活性与适应性，能够满足不同情况测试的需要。事实上，也可以将单个的液压径向加载油缸23直接施加在承载筒22的侧壁上，将单个的液压轴向加载油缸24直接施加在承载筒22的外端面上，而省去各加力座的使用。

使用本发明的实施例的搅拌筒驱动减速机静力试验的方法如下：

通过液压加载与控制系统30分阶段逐步调整液压扭矩加载器21对待测减速机20施加扭矩至额定载荷、限制载荷、极限载荷，通过应变与应力监控系统采集各项试验数据并监测待测减速机20的试验状况。在扭矩逐步增大到待测减速机20的额定载荷、限制载荷、极限载荷时，各预定的待测零部件，包括：机匣、行星架、齿轮、轴以及与承载筒连接的输出轴盘就会发生形变，同时应变与应力监控系统就会将这一加载过程中各预定的待测零部件的各项测试状况记录并保存至存储装置中。如若在加载过程中出现扭矩载荷发生突变或某个预定的待测零部件处应变与应力值发生突变，则应停止加载并立即卸载，并对待测减速机分解检测。

通过液压加载与控制系统30分阶段逐步调整液压轴向加载油缸24对待测减速机20施加轴向载荷至最大轴向力，通过应变与应力监控系统采集各项试验数据并监测待测减速机20的试验状况。在液压轴向载荷逐步增大到待测减速机20的最大轴向力时，待测减速机20的机匣、输出轴端轴承以及与承载筒连接的输出轴盘就会发生形变，同时应变与应力监控系统就会将这一加载过程中待测减速机20的机匣、输出轴端轴承以及与承载筒连接的输出轴盘的各项测试状况记录并保存至存储装置中。如若在加载过程中出现液压轴向加载载荷发生突变或机匣、输出轴端轴承以及与承载筒连接的输出轴盘中某个预定的待测零部件处应变与应力值发生突变，则应停止加载并立即卸载，并对待测减速机分解检测。

通过液压加载与控制系统30分阶段逐步调整液压径向加载油缸23对待测减速机20施加径向载荷至最大径向力，通过应变与应力监控系统采集各项试验数据并监测待测减速机20的试验状况。在液压径向载荷逐步增大到待测减速机20的最大径向力时，待测减速机20的机匣、输出轴端轴承以及与承载筒连接的输出轴盘就会发生形变，同时应变与应力监控系统就会将这一加载过程中待测减速机20的机匣、输出轴端轴承以及与承载筒连接的输出轴盘的各项测试状况记录并保存至存储装置中。如若在加载过程中出现液压径向加载载荷发生突变或机匣、输出轴端轴承以及与承载筒连接的输出轴盘中某个预定的待测零部件处应变与应力值发生突变，则应停止加载并立即卸载，并对待测减速机分解检测。

通过液压加载与控制系统30同时控制施加在待测减速机20上的径向载荷和轴向载荷，调整液压径向加载油缸23和液压轴向加载油缸24的输出载荷对待测减速机20施加各种合力，模拟实际工况中可能发生的最大综合载荷，通过应变与应力监控系统采集各项试验数据并监测所述待测减速机20的试验状况。在液压轴向载荷和液压径向载荷逐步增大到待测减速机20的最大综合载荷时，待测减速机20的机匣、输出轴端轴承以及与承载筒连接的输出轴盘就会发生形变，同时应变与应力监控系统就会将这一加载过程中待测减速机20的机匣、输出轴端轴承以及与承载筒连接的输出轴盘的各项测试状况记录并保存至存储装置中。如若在加载过程中出现扭矩载荷发生突变或某个预定的待测零部件处应变与应力值发生突变，则应停止加载并立即卸载，并对待测减速机分解检测。

通过液压加载与控制系统30同时控制施加在待测减速机20上的径向载荷和轴向载荷，调整液压径向加载油缸23和液压轴向加载油缸24的输出载荷对待测减速机20施加各种合力，模拟实际工况中正常的综合载荷，然后，通过液压加载与控制系统30分阶段逐步调整液压扭矩加载器21对待测减速机20施加扭矩至额定载荷、限制载荷、极限载荷、失效载荷，通过应变与应力监控系统采集各项试验数据并监测所述待测减速机20的试验状况。在扭矩逐步增大到待测减速机20的额定载荷、限制载荷、极限载荷、失效载荷时，各预定的待测零部件，包括：机匣、行星架、齿轮、轴以及与承载筒连接的输出轴盘就会发生形变，同时应变与应力监控系统就会将这一加载过程中各预定的待测零部件的各项测试状况记录并保存至存储装置中。如若在加载过程中出现扭矩载荷发生突变或某个预定的待测零部件处应变与应力值发生突变，则应停止加载并立即卸载，并对待测减速机分解检测。

然后通过计算机对采集的数据进行计算分析，从中找出减速机20的各预定的待测部件中的薄弱环节，然后作为设计参考，从而从整体上提高设计出来的产品的性能。

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：通过液压加载与控制系统多点同步协调加载，能全面、精确地模拟试验减速机的各种实际极限工况（包括满载下坡、满载上坡、高速急转弯、颠簸路面、急刹车、快速搅拌、快速反转卸料、静置后快速搅拌工况以及各种可能的组合工况），在试验减速机的各待测零部件上粘贴应力与应变片，通过应力与应变监控系统监测试验减速机中各被试零件的静强度，找出薄弱环节，为设计提供参考依据。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种搅拌筒驱动减速机静力试验装置，其特征在于，包括：

支持部分，固定并支持待测减速机(20)；

测试部分，包括：

承载筒(22)，与所述待测减速机(20)的输出轴连接；以及

多个施力件，所述多个施力件包括：

连接所述待测减速机(20)的输入轴的扭矩加载器；

作用在所述承载筒(22)的侧壁上的径向载荷加载器；以及

作用在所述承载筒(22)的外端面上的轴向载荷加载器；

控制部分，连接至各所述施力件，并控制各所述施力件对所述待测减速机(20)施加预定载荷。

2.根据权利要求1所述的搅拌筒驱动减速机静力试验装置，其特征在于，还包括应力与应变监控系统(31)，所述应力与应变监控系统(31)包括设置在所述待测减速机(20)的各预定的待测零部件上的应力与应变片。

3.根据权利要求2所述的搅拌筒驱动减速机静力试验装置，其特征在于，所述各预定的待测零部件包括：

机匣；

轴，安装在所述机匣上；

行星架，设置在所述机匣内，支撑行星轮轴；

齿轮，通过所述轴设置在所述机匣内；

轴承，设置在所述机匣内且位于所述待测减速机的输出端，支撑所述轴；以及

转动轴盘，与所述承载筒(22)连接。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的搅拌筒驱动减速机静力试验装置，其特征在于，

所述扭矩加载器为液压扭矩加载器(21)；

所述径向载荷加载器为液压径向加载油缸(23)；

所述轴向载荷加载器为液压轴向加载油缸(24)。

5.根据权利要求4所述的搅拌筒驱动减速机静力试验装置，其特征在于，所述支持部分包括：

基座(10)；

安装座(11)，设置在所述基座(10)上，所述待测减速机(20)安装在所述安装座(11)上；

旋转限位座(13)，设置在所述基座(10)上，并位于所述安装座(11)下游，限制所述承载筒(22)的旋转运动；

后支撑座(12)，设置在所述基座(10)上，并位于所述旋转限位座(13)下游，支撑所述承载筒(22)。

6.根据权利要求5所述的搅拌筒驱动减速机静力试验装置，其特征在于，所述承载筒(22)的外壁两侧具有限位面，所述旋转限位座(13)包括两个分别与所述承载筒(22)的所述限位面配合的限位立柱。

7.根据权利要求4所述的搅拌筒驱动减速机静力试验装置，其特征在于，所述控制部分为液压加载与控制系统(30)。

8.根据权利要求4所述的搅拌筒驱动减速机静力试验装置，其特征在于，在所述液压径向加载油缸(23)与所述承载筒(22)之间设置有垂直加力座(25)，在所述液压轴向加载油缸(24)与所述承载筒(22)之间设置有水平加力座(26)。

9.根据权利要求8所述的搅拌筒驱动减速机静力试验装置，其特征在于，所述液压径向加载油缸(23)有两个，分别对称设置在所述垂直加力座(25)的两端；所述液压轴向加载油缸(24)有一个，设置在所述水平加力座(26)的端部中心处。

Images