CN102680224A - 一种泵车疲劳试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种泵车疲劳试验装置，包括：支撑架、转轴、转盘、加载绳、驱动机构、调节机构、轴套和连接架；转轴通过轴套可转动地安装在支撑架上；调节机构能够控制转轴相对于支撑架转动的角度，以调节转轴与水平面之间的夹角；转盘固定在转轴上，加载绳的一端连接在转盘上，另一端用于与泵车的臂架连接；连接架与轴套固定连接，驱动机构安装在连接架上；驱动机构的动力输出端与转轴连接，并能够驱动转轴和转盘旋转；在转盘旋转时，通过加载绳带动臂架运动，以对臂架进行疲劳试验。本发明提供的泵车疲劳试验装置，其结构简单，成本较低，操作便捷，能够对臂架进行疲劳试验加载，以模拟臂架在实际作业工况下振动对臂架疲劳性能的影响。

Description

一种泵车疲劳试验装置

技术领域

本发明涉及疲劳试验技术领域，具体而言，涉及一种泵车疲劳试验装置。

背景技术

臂架是泵车的关键部件之一，起到支撑输送管道并完成混凝土输送的作用，其先进性和疲劳可靠性是泵车的核心竞争技术。

在泵送混凝土时，由于泵送系统的换向冲击和混凝土对输送管道的冲击，臂架在竖直和水平方向会产生低频振动；在长久循环载荷作用下，臂架会因疲劳损伤的累积而产生疲劳断裂，既危及安全生产又会造成巨大财产损失。因此，为了深入认识和研究臂架的疲劳性能，通过疲劳试验得到臂架在实际作业工况下的疲劳性能，从而在臂架结构的优化设计中提高臂架的使用寿命具有重要的意义。

发明内容

本发明提供了一种泵车疲劳试验装置，其结构简单，成本较低，操作便捷，能够对泵车的臂架进行疲劳试验加载，以模拟臂架在实际作业工况下振动对臂架疲劳强度的影响。

有鉴于此，本发明提供了一种泵车疲劳试验装置，包括：支撑架、转轴、转盘、加载绳、驱动机构、调节机构、轴套和连接架；所述转轴通过所述轴套可转动地安装在所述支撑架上；所述调节机构能够控制所述转轴相对于所述支撑架转动的角度，以调节所述转轴与水平面之间的夹角；所述转盘固定在所述转轴上，所述加载绳的一端连接在转盘上，另一端用于与泵车的臂架连接；所述连接架与所述轴套固定连接，所述驱动机构安装在所述连接架上；所述驱动机构的动力输出端与所述转轴连接，并能够驱动所述转轴和所述转盘旋转；在所述转盘旋转时，通过所述加载绳带动臂架运动，以对臂架进行疲劳试验。

在该技术方案中，可以对转轴与水平面之间的夹角进行调整，从而可以调整转盘与水平面之间的夹角；通过夹角的调整，可以模拟臂架在纵向振动加载、横向振动加载以及综合振动加载等臂架作业工况下的疲劳加载操作，从而最大限度地模拟臂架的实际作业工况，使得疲劳试验更贴近泵车在实际泵送时振动对臂架疲劳性能的影响，有效地提高了疲劳试验的可靠性和疲劳性能的准确性，利用臂架疲劳性能在臂架机构的优化设计中提供基础；并且，该疲劳试验装置的结构简单，成本较低，模拟加载的操作便捷，在疲劳加载过程中不受环境限制，可以在露天环境中进行模拟疲劳加载，使得更加贴近臂架的真实应用场合，有效地提高疲劳试验的可靠性。

优选地，所述调节机构的一端与所述支撑架铰接，另一端与所述连接架铰接，并且，所述调节机构两端之间的长度可以调节。在该技术方案中，调节机构通过调节自身长度以调整转轴与水平面之间的夹角，简单常用且易于实现。

优选地，所述调节机构包括第一连杆和第二连杆，第一连杆的第一端与支撑架铰接，第一连杆的第二端与第二连杆的第一端通过自锁螺纹副连接，第二连杆的第二端与连接架铰接，通过自锁螺纹副能够调节所述调节机构两端之间的长度。该技术方案中，采用自锁螺纹副对转轴与水平面之间的夹角进行调整，可以实现对夹角的无级调节，很好地保证了调节的精度，而且自锁螺纹副结构简单，操作简单易行。

优选地，所述转轴与水平面之间的夹角的调整范围为0~90度。在该技术方案中，转轴与水平面之间的夹角的调整范围为0~90度，从而使得转盘能够进行纵向振动加载、横向振动加载以及不同角度的倾斜振动加载，从而模拟出臂架在多个方向的加载工况，在实际应用中可以根据不同的试验需求选择不同的角度，有效地扩展了试验的适用范围。

优选地，在所述转盘上设置多个径向布置的加载孔，所述加载绳通过锁紧机构安装在其中一个加载孔中。在该技术方案中，通过选择加载孔，可以对臂架的振幅进行调整，从而更好地模拟臂架的真实工作情况，使疲劳试验结果更贴近真实情况。

优选地，在所述轴套上设置计数器，用于记录所述转盘旋转的圈数。在该技术方案中，利用计数器记录转盘的旋转圈数，即可得到臂架的加载次数，方便随时掌握试验的进度，以及可以为试验结果的分析提供数据支持。

优选地，在所述支撑架和所述连接架上分别设置相互配合的第一通孔和第二通孔；当调节所述转轴与水平面之间呈90度夹角时，通过销轴穿过所述第一通孔和第二通孔对所述支撑架和所述连接架进行固定。在该技术方案中，在转轴与水平面之间呈90度夹角时转盘处于水平状态，此时进行加载操作时通过销轴将连接架与支撑架进行固定，可以提高了系统的可靠性和稳定性。

优选地，所述驱动机构为电动机和减速机，或者所述驱动机构为液压马达。在该技术方案中，使用电动机对转轴进行驱动，使用方便，尤其是对于试验时间很长的情况，使用电提供动力就更显方便，不需在试验过程中为驱动机构补充能源；另外，使用减速机可以调节电动机的转速，使转速符合试验需要，还可以增大扭矩，更好地满足试验需求。

优选地，所述疲劳试验装置还包括活动底座和固定底座，所述支撑架固定在所述活动底座上，所述活动底座安装在所述固定底座上并且可以在所述固定底座上进行水平转动。在该技术方案中，通过转动活动底座，可以根据臂架的位置调整整个试验装置的方向，方便臂架位置的布置。

在具体应用过程中，可以混凝土泵车的臂架进行疲劳加载，所述疲劳试验装置能够对泵车的臂架进行疲劳试验，从而为臂架结构的优化设计提供基础，能够对臂架进行疲劳试验加载，以模拟臂架在实际作业工况下振动对臂架疲劳强度的影响。

附图说明

图1是根据本发明一个实施例的疲劳试验装置的结构示意图；

图2是图1中疲劳试验装置在转盘水平时的试验状态的示意图；

图3是图1中疲劳试验装置在转盘竖直时的试验状态的示意图。

其中，图1至图3中附图标记与部件名称之间的对应关系为：

1支撑架，2转轴，3转盘，4加载绳，5驱动机构，6调节机构，

7轴套，8连接架，9计数器，10活动底座，11第一通孔，

12第二通孔，13齿轮，14固定底座，15锁紧机构，

30加载孔，51电动机，52减速机，61第一连杆，62第二连杆。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明并不限于下面公开的具体实施例的限制。

本发明提供的泵车疲劳试验装置，用于对混凝土泵车的臂架进行加载试验疲劳，能够模拟臂架在实际作业工况下振动对臂架疲劳强度的影响，通过疲劳试验得到的臂架疲劳性能为臂架结构设计提供基础，从而提高臂架的可靠性，以提高臂架的使用寿命。

图1是根据本发明一个实施例的泵车疲劳试验装置的结构示意图；图2是图1中疲劳试验装置在转盘水平时的试验状态的示意图；图3是图1中疲劳试验装置在转盘竖直时的试验状态的示意图。

如图1至图3所示，本实施例中的泵车疲劳试验装置，包括：支撑架1、转轴2、转盘3、加载绳4、驱动机构5、调节机构6、轴套7和连接架8；转轴2通过轴套7可转动地安装在支撑架1上；调节机构6能够控制转轴2相对于支撑架1转动的角度，以调节转轴2与水平面之间的夹角；转盘3固定在转轴2上，加载绳4的一端连接在转盘3上，另一端用于与臂架连接；连接架8与轴套7固定连接，驱动机构5安装在连接架8上；驱动机构5的动力输出端与转轴2连接，并能够驱动转轴2和转盘3旋转；在转盘3旋转时，通过加载绳4带动臂架运动，以对臂架进行疲劳试验。

其中，本实施例中所述连接架8和所述轴套7分开设置，在实际应用过程中，上述两个结构也可以以一个结构代替，同时完成连接架8和轴套7的功能。

在该技术方案中，通过调节机构6可以对转轴2与水平面之间的夹角进行调整，从而调整转盘3与水平面之间的夹角。通过夹角的调整，可以模拟臂架在纵向振动加载、横向振动加载以及综合振动加载等臂架作业工况下的疲劳加载操作，从而最大限度地模拟臂架的实际作业工况，使得疲劳试验更贴近泵车在实际泵送时振动对臂架疲劳性能的影响，有效地提高了疲劳试验的可靠性和疲劳性能的准确性，利用臂架疲劳性能在臂架机构的优化设计中提供基础；并且，该疲劳试验装置的结构简单，成本较低，模拟加载的操作便捷，在疲劳加载过程中不受环境限制，可以在露天环境中进行模拟疲劳加载，使得更加贴近臂架的真实应用场合，有效地提高疲劳试验的可靠性。

具体地，调节机构6可以一端与支撑架1铰接，另一端与连接架8铰接，并且，调节机构6两端之间的长度可以调节。在该技术方案中，调节机构6通过调节自身长度实现对转轴2角度的调节，简单常用且易于实现，例如调节机构6通过螺栓或伸缩油缸等方式进行长度的调整。

在一种具体实施方式中，调节机构6包括第一连杆61和第二连杆62，第一连杆61的第一端与支撑架1铰接，第一连杆61的第二端与第二连杆62的第一端通过自锁螺纹副连接，第二连杆62的第二端与连接架8铰接，通过拧紧和松开自锁螺纹副能够调节第一连杆61的第一端与第二连杆62第二端之间的长度，从而调整转轴与水平面之间的夹角。该技术方案中，采用自锁螺纹副对转轴与水平面之间的夹角进行调整，可以实现对夹角的无级调节，很好地保证了调节的精度，而且自锁螺纹副结构简单，调节简单易行。

进一步，转轴2与水平面之间的夹角的调整范围为0~90度，这样转盘可以保持与水平面垂直、水平和多角度的倾斜，从而使得转盘能够进行纵向振动加载、横向振动加载以及不同角度的倾斜振动加载，从而模拟出臂架在多个方向的加载工况，在实际应用中可以根据不同的试验需求选择不同的角度，有效地扩展了试验的适用范围。

在一种具体实施方式中，在转盘3上设置多个径向布置的加载孔30，加载绳4通过锁紧机构安装在其中一个加载孔30中。在该技术方案中，通过选择加载孔，可以对臂架的振幅进行调整，从而更好地模拟臂架的真实工作情况，使试验结果更贴近真实情况。

在轴套7上设置计数器9，用于记录转盘3旋转的圈数。计数器9的计数方式可以有多种，例如通过统计转轴的圈数，或者如图中所示，在转轴2上的计数器9与转盘3之间设置齿轮13，计数器9则包括一个传感器，传感器对齿轮13发射红外线，由于转轴2的转动带动齿轮13进行转动，所以红外线会在透过齿轮13和被齿轮13阻挡之间不断地循环，通过计数器9统计这种循环的次数也可以实现对转盘转动圈数的统计。

在该技术方案中，利用计数器9记录转盘3的旋转圈数，可得到臂架的振动次数，方便随时掌握试验的进度，以及可以为试验结果的分析提供数据支持。

在支撑架1和连接架8上分别设置相互配合的第一通孔11和第二通孔12；当调节转轴2与水平面之间呈90度夹角时，如图2所示，通过销轴穿过第一通孔11和第二通孔12对支撑架1和连接架8进行固定。在该技术方案中，在转轴与水平面之间呈90度夹角时转盘处于水平状态，此时进行加载操作时通过销轴将连接架与支撑架进行固定，可以提高了系统的可靠性和稳定性。

驱动机构5为电动机51和减速机52，或者驱动机构5为液压马达。在该技术方案中，使用电动机51对转轴进行驱动，使用方便，尤其是对于试验时间很长的情况，使用电提供动力就更显方便，不需在试验过程中为驱动机构补充能源；另外，使用减速机52可以调节电动机51的转速，使转速符合试验需要，还可以增大扭矩，更好地满足试验需求。

在上述结构的基础上，疲劳试验装置还包括活动底座10和固定底座14，支撑架1固定在活动底座10上，活动底座10安装在固定底座14上并且可以在固定底座14上进行水平转动。在该技术方案中，通过转动活动底座10，可以根据臂架的位置调整整个试验装置的方向，方便臂架位置的布置。

当然，支撑架1除了可以固定在固定底座14上，也可以固定在地面上，也实践中为了方便移动整个装置，一般将支撑架1固定安装在一个固定底座14上，然后将固定底座14固定在地面上，如图中所示。

对于疲劳试验的时间较长的情况，例如臂架的疲劳试验，活动底座的7的使用频率较低，所以活动底座10的转动功能一般可以通过人工来实现，而不需进行自动化设计，这样可以有效的降低成本。

在一种具体实施方式中，支撑架1可以包括两块主支撑板，对称地设置在所述疲劳试验装置的两侧，所述主支撑板通过轴套7连接至所述转轴2，所述转轴2穿过所述轴套7；两块肋板，与所述主支撑板垂直地设置，用于对所述主支撑板进行支撑。

其中，为了避免在调整转盘3与水平面之间的夹角时主支撑板对转轴2的转动产生干涉，所以需要将主支撑板设置在转轴2的两侧，如图中所示的设置方式。

以下以图1至图3中所示的泵车疲劳试验装置对臂架进行疲劳试验为例，说明本发明所提供的疲劳试验装置的工作原理：

将试验装置的固定底座14固定在地面合适的位置以及调整活动底座10，使转盘3与泵车臂架处于合适的位置，再将活动底座用螺栓固定。

根据试验泵车臂架的纵向和横向位移加载要求，计算出应选择的加载孔30和合适的转盘3的倾角，然后利用调节机构6中的自锁螺纹副将转盘3调整至需要的角度并锁紧，再将锁紧机构固定在所选择的加载孔30的位置，并用加载绳4与试验泵车的臂架相连。

加载前锁紧机构应处于往复运动的最高点，此时调整加载绳4的长度，确保加载绳4处于紧绷状态。

开启电源后，电动机51开始工作，经减速器52减速和增大转矩后带动转盘3及与之相连的加载绳4旋转。由于转盘3处于倾斜状态，在旋转过程中，对加载绳4既有竖直方向的加载位移，又有水平方向的加载位移，且在向下行程的正中间时，横向位移加载幅度最大，与泵车臂架末端在泵送混凝土实际工况中的运动轨迹一致，从而模拟了臂架的实际振动情况，故疲劳试验结果更接近真实值。

另外，图2和图3是试验装置在转盘在水平时的试验状态和转盘竖直时的试验状态的示意图，可以实现臂架在水平方向振动和竖直方向的振动。

综上所述，通过对转盘角度的调整，可以模拟泵车的臂架在纵向振动加载、横向振动加载以及综合振动加载等臂架作业工况下的疲劳加载操作，从而最大限度地模拟臂架的实际作业工况，使得疲劳试验更贴近泵车在实际泵送时振动对臂架疲劳性能的影响，有效地提高了疲劳试验的可靠性和疲劳性能的准确性，利用臂架疲劳性能在臂架机构的优化设计中提供基础；并且，该泵车疲劳试验装置的结构简单，成本较低，模拟加载的操作便捷，在疲劳加载过程中不受环境限制，可以在露天环境中进行模拟疲劳加载，使得更加贴近臂架的真实应用场合，有效地提高疲劳试验的可靠性。

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)

1.一种泵车疲劳试验装置，其特征在于，包括：支撑架（1）、转轴（2）、转盘（3）、加载绳（4）、驱动机构（5）、调节机构（6）、轴套（7）和连接架（8）；

所述转轴（2）通过所述轴套（7）可转动地安装在所述支撑架（1）上；所述调节机构（6）能够控制所述转轴（2）相对于所述支撑架（1）转动的角度，以调节所述转轴（2）与水平面之间的夹角；

所述转盘（3）固定在所述转轴（2）上，所述加载绳（4）的一端连接在转盘（3）上，另一端用于与泵车的臂架连接；

所述连接架（8）与所述轴套（7）固定连接，所述驱动机构（5）安装在所述连接架（8）上；所述驱动机构（5）的动力输出端与所述转轴（2）连接，并能够驱动所述转轴（2）和所述转盘（3）旋转；

在所述转盘（3）旋转时，通过所述加载绳（4）带动臂架运动，以对臂架进行疲劳试验。

2.根据权利要求1所述的泵车疲劳试验装置，其特征在于，所述调节机构（6）的一端与所述支撑架（1）铰接，另一端与所述连接架（8）铰接，并且，所述调节机构（6）两端之间的长度可以调节。

3.根据权利要求2所述的泵车疲劳试验装置，其特征在于，所述调节机构（6）包括第一连杆（61）和第二连杆（62），第一连杆（61）的第一端与支撑架（1）铰接，第一连杆（61）的第二端与第二连杆（62）的第一端通过自锁螺纹副连接，第二连杆（62）的第二端与连接架（8）铰接，通过自锁螺纹副能够调节所述调节机构（6）两端之间的长度。

4.根据权利要求1至3任一项所述的泵车疲劳试验装置，其特征在于，所述转轴（2）与水平面之间的夹角的调整范围为0~90度。

5.根据权利要求1至4任一项所述的泵车疲劳试验装置，其特征在于，在所述转盘（3）上设置多个径向布置的加载孔（30），所述加载绳（4）通过锁紧机构安装在其中一个加载孔（30）中。

6.根据权利要求1至3任一项所述的泵车疲劳试验装置，其特征在于，在所述轴套（8）上设置计数器（9），用于记录所述转盘（3）旋转的圈数。

7.根据权利要求1至3任一项所述的泵车疲劳试验装置，其特征在于，在所述支撑架（1）和所述连接架（8）上分别设置相互配合的第一通孔（11）和第二通孔（12）；当调节所述转轴（2）与水平面之间呈90度夹角时，通过销轴穿过所述第一通孔（11）和第二通孔（12）对所述支撑架（1）和所述连接架（8）进行固定。

8.根据权利要求1至3任一项所述的泵车疲劳试验装置，其特征在于，所述驱动机构（5）为电动机（51）和减速机（52），或者所述驱动机构（5）为液压马达。

9.根据权利要求1至3任一项所述的泵车疲劳试验装置，其特征在于，所述疲劳试验装置还包括活动底座（10）和固定底座（14），所述支撑架（1）固定在所述活动底座（10）上，所述活动底座（10）安装在所述固定底座（14）上并且可以在所述固定底座（14）上进行水平转动。

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