CN102878944B - 大型结构试验平台基础形变监测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种大型结构试验平台基础形变监测系统。本发明的上钢管和下钢管与平台基础长度相当并固定成一体，框架与平台基础固定在一起，框架的上下内壁面设有轴承座，轴承座内安装有轴承，轴承之间安装有传动轴，下齿轮安装在传动轴的下端，下钢棒置于下钢管内，下钢棒的右端与平台基础右端的钢结构焊接，下钢棒的左端焊接有下齿条，下齿条与下齿轮相啮合，由下板簧压紧；齿轮轴承安装在传动轴的上端，齿轮轴承外装有上齿轮，上钢棒的安装方式同下钢棒，圆光栅盘安装在传动轴上，与光栅读头配合使用。本发明将平台基础的线性形变转换成围绕传动轴的旋转形变且能累积平台基础的上、下形变，增大监测的灵敏度。
Description
技术领域
本发明涉及一种形变监测系统，尤其是一种大型结构试验平台基础形变监测系统。
背景技术
大型结构件在高楼大厦，桥梁，机场，铁路，港口，大型船舶等领域有着广泛的使用，其质量的优劣直接影响到建筑、产品的整体质量，以往发生的房屋、商场及桥梁倒塌、钢缆断裂、汽车车轴断裂、轮船船体折断等等的事故，都与大型结构件的质量有关。大型结构试验平台能对各种大型结构件进行性能的试验，如拉断试验，压缩试验，扭转试验等等。大型结构试验平台的各种试验装置和工装均安装在平台基础上，假如在试验的过程中，平台基础发生较大的变形，轻则对检测的结果造成坏的影响，重则整个结构试验平台将会有毁灭的危险，对人员生命安全与国家财产造成极大地威胁，因此要求平台基础在试验的过程中其形变量控制在允许的范围里面。目前在用的几乎全部结构测试平台，都没有设计对平台基础自身变形进行安全监测的系统，由于平台结构中直接受力的部件在使用过程中会产生变形，在长时间使用后，平台也会产生疲劳损伤。
发明内容
本发明的目的是提供一种大型结构试验平台基础形变监测系统，采用变形转换机构，把平台基础的形变通过框架传递给传动轴，造成上齿轮和下齿轮的转动，将平台基础的线性形变转换成围绕传动轴的旋转形变，工作可靠。同时在基础平台上下对应部位设置有对称机构，下齿轮、圆光栅盘与传动轴固定安装并一起转动，上齿轮通过齿轮轴承隔离传动轴的转动，使得上齿轮的转动与传动轴反向，从而造成上齿轮和下齿轮在反映平台基础变形时反转，分别收集平台基础相向变形而造成的上、下齿轮的反向旋转变形得到放大的变形量，累积平台基础的上、下形变，增大监测的灵敏度。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
大型结构试验平台基础形变监测系统包括框架、上轴承座、上轴承、上钢管、上钢棒、上齿条、上板簧、上齿轮、齿轮轴承、传动轴、下齿轮、下钢棒、下钢管、下齿条、下板簧、下轴承座、下轴承、圆光栅盘以及光栅读头。所述的上钢管和下钢管与平台基础长度相当，并通过焊接和混凝土与平台基础固定成一体，框架与平台基础的钢结构焊接固定在一起，框架的上内壁面设有上轴承座，下内壁面设有下轴承座，上轴承座和下轴承座内分别安装有上轴承和下轴承，上轴承和下轴承安装在传动轴的两端，下齿轮安装在传动轴的下端，下钢棒置于下钢管内，下钢棒的右端与平台基础右端的钢结构焊接，下钢棒的左端焊接有下齿条，下齿条与下齿轮相啮合，并通过安装在框架下端的下板簧压紧，确保下齿条与下齿轮在工作中始终啮合；齿轮轴承安装在传动轴的上端，齿轮轴承外装有上齿轮，上钢棒置于上钢管内，上钢棒的右端与平台基础右端的钢结构焊接，上钢棒的左端焊接有上齿条，上齿条与上齿轮相啮合，并通过安装在框架上端的上板簧压紧，确保上齿条与上齿轮在工作中始终啮合，光栅读头安装在上齿轮的下端面，圆光栅盘安装在传动轴上，并紧贴在上齿轮的下端，与光栅读头配合使用。
本发明具有以下有益效果：本发明的上钢管和下钢管与平台基础长度相当，并通过焊接和混凝土与平台基础固定成一体，框架与平台基础的钢结构焊接固定在一起，上钢棒和下钢棒的左端分别焊接有上齿条与下齿条，上钢管和下钢管的内径远远大于上钢棒和下钢棒的直径，使得上钢棒和下钢棒能在上钢管和下钢管内自由移动。传动轴通过上轴承和下轴承安装在框架上轴承座和下轴承座内，传动轴与框架连为一体并产生同步的轴向的线性变形。下齿轮、圆光栅盘固定安装在传动轴上，上齿轮通过齿轮轴承安装在传动轴上，隔离了传动轴的转动，使得上齿轮能独立自由地转动。上、下齿轮齿条的组合使得平台基础的水平形变能转化成上齿轮和下齿轮的转动，分别收集平台基础相向变形而造成的上、下齿轮的反向旋转变形得到放大的变形量，使得平台基础的上、下形变能累积在一起，增大了监测的灵敏度。
附图说明
图1是本发明的等轴测视图；
图2是本发明的前视图；
图3是本发明在做拉伸试验时的示意图；
图4是本发明在做压缩试验时的示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细的描述。
如图1、图2所示，本发明包括平台基础1、框架4、上轴承座16、上轴承17、上钢管2、上钢棒3、上齿条5、上板簧6、上齿轮7、齿轮轴承8、传动轴10、下齿轮13、下钢棒14、下钢管15、下齿条12、下板簧11、下轴承座20、下轴承19、圆光栅盘9以及光栅读头18，所述的上钢管2和下钢管15与平台基础1长度相当，并通过焊接和混凝土与平台基础1固定成一体，框架4与平台基础1的钢结构焊接固定在一起，框架4的上、下两个内壁面均有上轴承座16和下轴承座20，上轴承座16和下轴承座20内安装有上轴承17和下轴承19，上轴承17和下轴承19安装在传动轴10的两端，下齿轮13安装在传动轴10的下端，下钢棒14置于下钢管15内，下钢棒14的右端与平台基础1右端的钢结构焊接，下钢棒14的左端焊接有下齿条12，下齿条12与下齿轮13相啮合，并通过安装在框架4下端的下板簧11压紧，确保下齿条12与下齿轮13在工作中始终啮合，齿轮轴承8安装在传动轴10的上端，齿轮轴承8外装有上齿轮7，上钢棒3置于上钢管2内，上钢棒3的右端与平台基础1右端的钢结构焊接，上钢棒3的左端焊接有上齿条5，上齿条5与上齿轮7相啮合，并通过安装在框架上端的上板簧6压紧，确保上齿条5与上齿轮7在工作中始终啮合，光栅读头18安装在上齿轮7的下端面，圆光栅盘9安装在传动轴10上，紧贴在上齿轮7的下端，与光栅读头18配合使用。
如图3所示，当大型机构试验平台在做拉伸试验的时候，平台基础1在试验过程中自身因受载而产生弯曲变形过程中弯曲梁的下端会产生伸长形变，上端会产生缩短形变。由于上钢棒3和下钢棒14的右端与平台基础1的右端钢结构焊接，左端分别焊接有上齿条5与下齿条12，上钢管2和下钢管15的内径远远大于上钢棒3和下钢棒14的直径，使得上钢棒3和下钢棒14能在上钢管2和下钢管15内自由移动，故上齿条5随着上钢棒3往左运动，下齿条12随着下钢棒14往右运动。下齿轮13随着平台基础1往左边运动，下齿条12与下齿轮13相啮合，使得下齿轮13顺时针转动，圆光栅盘9也随下齿轮13同步顺时针转动。上齿轮7随着平台基础1往右运动，由于齿轮轴承8的存在，使得上齿轮7能隔离传动轴10的转动，上齿条5与上齿轮7相啮合，使得上齿轮7逆时针转动。由于光栅读头18安装在上齿轮7的下端，与顺时针转动的圆光栅盘配合使用，分别收集平台基础相向变形而造成的上、下齿轮的反向旋转变形得到放大的变形量，从而使得平台基础1的上形变与下形变得以累积起来。
如图4所示，当大型机构试验平台在做压缩试验的时候，平台基础1在试验过程中自身因受载而产生弯曲变形过程中弯曲梁的上端会产生伸长形变，下端会产生缩短形变。由于上钢棒3和下钢棒14的右端与平台基础1的右端钢结构焊接，左端焊接有上齿条5与下齿条12，上钢管2和下钢管15的内径远远大于上钢棒3和下钢棒14的直径，使得上钢棒3和下钢棒14能在上钢管2和下钢管15内自由移动，故上齿条5随着上钢棒3往右运动，下齿条12随着下钢棒14往左运动。下齿轮13随着平台基础1往右边运动，下齿条12与下齿轮13相啮合，使得下齿轮13逆时针转动，圆光栅盘9也随下齿轮13同步逆时针转动。上齿轮7随着平台基础1往左运动，由于齿轮轴承8的存在，使得上齿轮7能隔离传动轴10的转动，上齿条5与上齿轮7相啮合，使得上齿轮7顺时针转动。由于光栅读头18安装在上齿轮7的下端，与逆时针转动的圆光栅盘配合使用，分别收集平台基础相向变形而造成的上、下齿轮的反向旋转变形得到放大的变形量，从而使得平台基础1的上形变与下形变得以累积起来。
本发明应用具体个例对本发明的使用原理和实施方案进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的工作原理及其核心思想，凡是根据本发明的核心思想，在具体实施方式和适用范围内有变化之处的相同或相近技术方案均在其保护范围之内。
Claims (2)
1.大型结构试验平台基础形变监测系统，包括框架(4)、上轴承座(16)、上轴承(17)、上钢管(2)、上钢棒(3)、上齿条(5)、上板簧(6)、上齿轮(7)、齿轮轴承(8)、传动轴(10)、下齿轮(13)、下钢棒(14)、下钢管(15)、下齿条(12)、下板簧(11)、下轴承座(20)、下轴承(19)、圆光栅盘(9)以及光栅读头(18)，其特征在于：所述的上钢管(2)和下钢管(15) 与平台基础（1）长度相当，并通过焊接和混凝土与平台基础(1)固定成一体，框架(4)与平台基础(1)的钢结构焊接固定在一起，框架(4)的上内壁面设有上轴承座(16)，下内壁面设有下轴承座(20)，上轴承座(16)和下轴承座(20)内分别安装有上轴承(17)和下轴承(19)，上轴承(17)和下轴承(19)安装在传动轴(10)的两端，下齿轮(13)安装在传动轴(10)的下端，下钢棒(14)置于下钢管(15)内，下钢棒(14)的右端与平台基础(1)右端的钢结构焊接，下钢棒(14)的左端焊接有下齿条(12)，下齿条(12)与下齿轮(13)相啮合，并通过安装在框架(4)下端的下板簧(11)压紧，确保下齿条(12)与下齿轮(13)在工作中始终啮合；齿轮轴承(8)安装在传动轴(10)的上端，齿轮轴承(8)外装有上齿轮(7)，上钢棒(3)置于上钢管(2)内，上钢棒(3)的右端与平台基础(1)右端的钢结构焊接，上钢棒(3)的左端焊接有上齿条(5)，上齿条(5)与上齿轮(7)相啮合，并通过安装在框架上端的上板簧(6)压紧，确保上齿条(5)与上齿轮(7)在工作中始终啮合，光栅读头(18)安装在上齿轮(7)的下端面，圆光栅盘(9)安装在传动轴(10)上，并紧贴在上齿轮(7)的下端，与光栅读头(18)配合使用；
采用变形转换机构，框架(4)与平台基础(1)连接为一体，平台基础(1)的形变通过框架(4)传递给传动轴(10)，造成上齿轮(7)和下齿轮(13)的转动，将平台基础(1)的线性形变转换成围绕传动轴(10)的旋转形变。
2.根据权利1所述的大型结构试验平台基础形变监测系统，其特征在于：基础平台(1)上下对应部位设置有对称机构，其中下齿轮(13)、圆光栅盘(9)与传动轴(10)固定安装并一起转动，上齿轮(7)通过齿轮轴承(8)隔离传动轴(10)的转动，使得上齿轮(7)的转动与传动轴(10)反向，从而造成上齿轮(7)和下齿轮(13)在反映平台基础变形时反转，分别收集平台基础相向变形而造成的上、下齿轮的反向旋转变形得到放大的变形量，累积平台基础的上、下形变，增大监测的灵敏度。
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