CN102435427A - 一种货架梁柱节点综合性能测试系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种货架梁柱节点综合性能测试系统，包括两根机架立柱、顶梁、机械本体单元、液压控制单元和数据处理及分析单元，其中，机械本体单元主要由梁-柱组合构件安装装置、与液压控制单元相连的液压缸安装及移动装置、横梁夹紧装置和侧向约束夹具四部分组成；梁-柱组合构件安装装置为设有柔性立柱装夹机构的竖直工作台，柔性立柱装夹机构上固定有立柱；液压缸安装及移动装置安装在顶梁内部；液压缸下部连接有连接杆；连接杆的底端铰接有横梁竖直夹紧装置；横梁竖直夹紧装置内靠近横梁的上下两端面分别装有压力传感器；横梁一端与立柱连接，另一端安装在侧向约束夹具上。本发明能够对货架节点进行全面性、柔性化、误差补偿及量化分析。

Description

一种货架梁柱节点综合性能测试系统

技术领域

本发明涉及货架连接件性能测试技术领域，特别是涉及一种货架梁柱节点综合性能测试系统。

背景技术

货架，泛指用于存放货物的架子，在仓库设备中指专门用于存放成件物品的保管设备。随着对现代化工业高度自动化生产需求的扩大，出现了立体仓库，它提高了仓储密度和转运效率，加快了货物和资金的周转速度，改善了操作条件，提高了经济效益。传统货架多采用型钢(槽钢、角钢和钢管等)焊接或用螺栓连接而成。80年代末，兴起了一种新型货架，该货架的横梁和立柱之间采用机械式锁紧装置连接，是一种可拆装的组装式货架。其采用经轧制或冲压而成的薄壁钢板作为基本型材，具有质量轻、互换性高等特点。

梁-柱节点具有半刚性特点，是货架设计的关键部位。它是连接横梁和立柱之间的重要枢纽，将货架重物在横梁上的作用传递到立柱上，其安全性将直接影响货架整体的工作性能。由于梁-柱节点的种类繁多，从理论上难以推导，故必须借助于相应的试验来确定。在国内进行过货架技术研究的学者寥寥无几，其中对于机械式锁紧装置连接的研究更少。随着货架技术的发展，企业对于机械式锁紧装置连接货架有了更高的需求，国内厂家急需自制出稳定性高，使用寿命长，安全性好，制造方便的货架。

目前多数货架梁-柱节点测试装置，只能完成梁-柱节点单项弯曲测试及刚度计算，而对于梁-柱节点的松弛性测试和剪切测试都没有做出很详细的试验分析，这不足以完全反映出梁-柱节点的实际性能。

综上所述，现有的梁-柱节点测试方法存在主要问题如下：

(1)梁-柱节点性能测试不全面，存在测试分析盲点。

(2)测试装置不够柔性化，只针对某个系列产品。

(3)对误差没有进行补偿功能。

(4)对梁-柱节点的失效形式只采用了定性分析。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种货架梁柱节点综合性能测试系统，能够对货架节点进行全面性、柔性化、误差补偿及量化分析。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种货架梁柱节点综合性能测试系统，包括两根机架立柱、顶梁、机械本体单元、液压控制单元和数据处理及分析单元，所述两根机架立柱支撑顶梁形成龙门结构，所述的机械本体单元主要由梁-柱组合构件安装装置、与所述液压控制单元相连的液压缸安装及移动装置、横梁夹紧装置和侧向约束夹具四部分组成；所述的梁-柱组合构件安装装置为竖直工作台，所述的竖直工作台上设有柔性立柱装夹机构，所述的柔性立柱装夹机构上固定有立柱；所述的液压缸安装及移动装置安装在顶梁内部；所述液压缸安装及移动装置用于安装液压缸并可带动液压缸沿顶梁移动；所述液压缸下部连接有连接杆；所述连接杆的底端铰接有用于夹持横梁的横梁竖直夹紧装置；所述的横梁竖直夹紧装置内靠近横梁的上下两端面分别装有与所述的数据处理及分析单元相连的压力传感器；所述横梁一端与立柱连接，另一端安装在所述侧向约束夹具上。

所述的货架梁柱节点综合性能测试系统还包括传感器支架；所述传感器支架上安装有用于测量连接件的转角值的第一位移传感器和用于测量立柱的变形情况的第二位移传感器；所述的第一位移传感器和第二位移传感器均与所述的数据处理及分析单元相连。

所述的第一位移传感器和第二位移传感器均为激光位移传感器。

所述立柱通过设置在其自身两端的立柱焊板固定在所述的柔性立柱装夹机构上。

所述的竖直工作台上设有T型槽；所述的柔性立柱装夹机构上设有与所述T型槽相配的T型滑块；所述T型滑块可在T型槽内移动。

所述的液压缸安装及移动装置包括电机、丝杠、丝杠螺母副、滑块和导轨；所述的丝杠固定在丝杠支承座上，一端与所述的电机通过联轴器相连；所述的丝杠上安装有丝杠螺母副；所述的丝杠螺母副上安装有嵌入导轨的滑块；所述的滑块上固定有所述的液压缸。有益效果

由于采用了上述的技术方案，本发明与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：本发明可对不同规格的货架连接件的性能进行比较，找出货架连接件力学性能的影响因素，从而提出提高货架连接件生产工艺的措施。

本发明可对梁-柱节点进行弯曲测试、松弛性测试及剪切测试，测试后形成的梁-柱节点力学性能测试报表包括力矩-转角曲线图，梁-柱节点的刚度，梁-柱节点弯曲强度，梁-柱节点松弛度及梁-柱节点剪切强度，实现方式相当灵活。

本发明采用了柔性立柱装夹机构，在结构设计上充分考虑了模块化结构特点，满足全系列梁柱组合件的测试需要，故梁柱节点力学性能测试装置可适用于多系列梁柱组合件的力学性能测试。

本发明由于使用了高精密激光位移传感器，压力传感器等一系列高精密仪器以及特殊的传感器布局方法，使梁-柱节点的测试精度大幅提高，可实现高品质梁-柱节点的精密测试，并能对测试中出现的误差进行自动补偿。

本发明采用的传感器布局方法，在梁柱节点破坏过程中能够准确测出立柱及横梁的变形情况，为梁柱节点失效形式的量化分析及研究提供可靠的数据，弥补当前国际上只能定性分析的缺点。

附图说明

图1是本发明的货架梁柱节点综合性能测试系统结构示意图；

图2是本发明在进行梁-柱节点弯曲性能测试、松弛性测试时的安装示意图；

图3是本发明在弯曲性能测试、松弛性测试时位移传感器的布局示意图；

图4是本发明进行货架梁-柱节点剪切性能测试时的安装示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

本发明的实施方式涉及一种货架梁柱节点综合性能测试系统，如图1所示，包括两根机架立柱1、顶梁2、机械本体单元、液压控制单元和数据处理及分析单元。所述两根机架立柱1支撑顶梁2形成龙门结构。

所述的机械本体单元主要由梁-柱组合构件安装装置、与所述液压控制单元相连的液压缸安装及移动装置、横梁夹紧装置和侧向约束夹具四部分组成。

梁-柱组合构件安装装置为竖直工作台3，所述的竖直工作台3上设有柔性立柱装夹机构4，所述的柔性立柱装夹机构4上固定有立柱5，立柱5可通过设置在其自身两端的立柱焊板15固定在所述的柔性立柱装夹机构4上。所述的竖直工作台3上设有T型槽，所述的柔性立柱装夹机构4上设有与所述T型槽相配的T型滑块，所述T型滑块可在T型槽内移动，如此可根据不同型号的立柱，调节T型滑块直至梁-柱组合件受力中心与机架施力中心重合，使得柔性立柱装夹机构满足了梁-柱节点性能试验方法的通用性要求。

所述的液压缸安装及移动装置安装在顶梁2内部，该液压缸安装及移动装置用于安装液压缸6并可带动液压缸6沿顶梁2移动，包括电机16、丝杠17、丝杠螺母副、滑块18和导轨19。所述的丝杠17固定在丝杠支承座20上，一端与所述的电机16通过联轴器相连。所述的丝杠17上安装有丝杠螺母副，所述的丝杠螺母副上安装有嵌入导轨19的滑块18，所述的滑块18上固定有所述的液压缸6。电机16通过联轴器带动丝杠17转动，丝杠螺母副将旋转运动转化为直线运动，通过丝杠螺母副输出，滑块18安装在丝杠螺母副上，沿着导轨19滑动，并带动液压缸6一起做直线运动，可根据试验内容要去指定液压缸的施力位置。

所述液压缸6下部连接有连接杆7，所述连接杆7的底端铰接有用于夹持横梁9的横梁竖直夹紧装置8，从而可对横梁9竖直方向进行夹紧作用，在松弛性测试中通过液压缸6在竖直方向移动带动连接杆7及与其铰接的横梁9在竖直方向双向移动。所述的横梁竖直夹紧装置8内靠近横梁9的上下两端面分别装有与所述的数据处理及分析单元相连的压力传感器。所述横梁9一端通过连接件21与立柱5连接，并在连接件21右侧安装有薄板22，另一端安装在所述侧向约束夹具11上，通过侧向约束夹具11可防止横梁9在弯曲测试中发生侧翻等倾向，但其不会阻止横梁9在竖直方向的移动。所述的侧向约束夹具11放置在右边那根机架立柱1的左侧，所述的竖直工作台3放置在左边那根机架立柱1的右侧。

所述的货架梁柱节点综合性能测试系统还包括传感器支架12；如图3所示，所述传感器支架12上安装有用于测量连接件的转角值的第一位移传感器13和用于测量立柱的变形情况的第二位移传感器14；所述的第一位移传感器13和第二位移传感器14均与所述的数据处理及分析单元相连。所述的第一位移传感器13和第二位移传感器14均为激光位移传感器。

本发明可通过位移传感器和压力传感器可获取试验载荷、梁-柱连接件的转角值及立柱和横梁的变形情况，并通过数据处理及分析单元进行数据处理、误差补偿及梁柱节点破坏形式的量化分析提供科学依据。

本发明可安装不同型号的梁-柱组合件，实现梁-柱节点的弯曲性能、松弛性和剪切性能三种测试，下面对三种测试方法进行说明。

梁-柱节点弯曲性能测试：如图2所示，以侧向约束夹具为基准，根据需要将立柱通过立柱焊板连接到柔性立柱装夹机构上固定，横梁通过连接件连接到立柱上。安装传感器支架，支架上的位移传感器的布局如图3所示。控制电机使液压缸移动至距离立柱表面400mm处，横梁上距离立柱表面400mm处安装横梁夹紧装置，使液压缸延伸段的连接杆与横梁夹紧装置铰链连接，夹具中装有压力传感器，用于测量横梁该处承受的压力。测试时，液压缸对横梁先施加一个预加载，载荷大小为预期失效载荷的10％，然后卸载。接着将液压缸施加的载荷逐渐增加至连接件失效，通过数据采集卡记录测试过程中位移传感器所测数据及压力传感器所显示数据，处理所得数据，生成力矩-转角曲线图(M-θ曲线图)；生成包含位移、压力、转角、力矩、刚度参数的报表。

梁-柱节点松弛性测试：梁-柱组合构件的安装，横梁夹具的安装及液压缸的位置同梁-柱节点弯曲性能测试相同，不同在于，测试时将液压缸施加的载荷F慢慢增加，直到力矩(0.4F)达到设计力矩值的10％，然后减小载荷F直到产生负力矩，当负力矩的大小达到设计力矩值的10％时，去除载荷。通过数据采集卡记录测试过程中位移传感器所测数据及压力传感器所显示数据，处理所得数据，生成局部力矩-转角曲线图(M-θ曲线图)，生成包含位移、压力、转角、力矩、松弛度参数的报表。

梁-柱节点剪切性能测试：梁-柱组合构件的安装与梁-柱节点弯曲性能测试相同，不同在于，如图4所示，测试前将液压缸移动至非常靠近立柱表面的位置，横梁上距离立柱表面400mm处用千斤顶23支撑，使横梁始终保持水平。只需安装横梁夹紧装置，即只安装铰链部分及固定于该处的压力传感器，不安装传感器支架。测试时，液压缸施加的载荷逐渐增大，直到达到最大承重为止，通过数据采集卡记录压力传感器所显示数据，处理所得数据，生成包含压力、强度参数的报表。

Claims (6)

1.一种货架梁柱节点综合性能测试系统，包括两根机架立柱(1)、顶梁(2)、机械本体单元、液压控制单元和数据处理及分析单元，所述两根机架立柱(1)支撑顶梁(2)形成龙门结构，其特征在于，所述的机械本体单元主要由梁-柱组合构件安装装置、与所述液压控制单元相连的液压缸安装及移动装置、横梁夹紧装置和侧向约束夹具四部分组成；所述的梁-柱组合构件安装装置为竖直工作台(3)，所述的竖直工作台(3)上设有柔性立柱装夹机构(4)，所述的柔性立柱装夹机构(4)上固定有立柱(5)；所述的液压缸安装及移动装置安装在顶梁(2)内部；所述液压缸安装及移动装置用于安装液压缸并可带动液压缸(6)沿顶梁(2)移动；所述液压缸(6)下部连接有连接杆(7)；所述连接杆(7)的底端铰接有用于夹持横梁(9)的横梁竖直夹紧装置(8)；所述的横梁竖直夹紧装置(8)内靠近横梁(9)的上下两端面分别装有与所述的数据处理及分析单元相连的压力传感器(10)；所述横梁(9)一端与立柱(5)连接，另一端安装在所述侧向约束夹具(11)上。

2.根据权利要求1所述的货架梁柱节点综合性能测试系统，其特征在于，所述的货架梁柱节点综合性能测试系统还包括传感器支架(12)；所述传感器支架(12)上安装有用于测量连接件的转角值的第一位移传感器(13)和用于测量立柱的变形情况的第二位移传感器(14)；所述的第一位移传感器(13)和第二位移传感器(14)均与所述的数据处理及分析单元相连。

3.根据权利要求2所述的货架梁柱节点综合性能测试系统，其特征在于，所述的第一位移传感器(13)和第二位移传感器(14)均为激光位移传感器。

4.根据权利要求1所述的货架梁柱节点综合性能测试系统，其特征在于，所述立柱(5)通过设置在其自身两端的立柱焊板(15)固定在所述的柔性立柱装夹机构(4)上。

5.根据权利要求1所述的货架梁柱节点综合性能测试系统，其特征在于，所述的竖直工作台(3)上设有T型槽；所述的柔性立柱装夹机构(4)上设有与所述T型槽相配的T型滑块；所述T型滑块可在T型槽内移动。

6.根据权利要求1所述的货架梁柱节点综合性能测试系统，其特征在于，所述的液压缸安装及移动装置包括电机(16)、丝杠(17)、丝杠螺母副、滑块(18)和导轨(19)；所述的丝杠(17)固定在丝杠支承座上，一端与所述的电机(16)通过联轴器相连；所述的丝杠(17)上安装有丝杠螺母副；所述的丝杠螺母副上安装有嵌入导轨(19)的滑块(18)；所述的滑块(18)上固定有所述的液压缸(6)。

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