CN103308298A - 动态压剪试验机 - Google Patents

Abstract

动态压剪试验机属于仪器仪表技术领域，目的在于解决现有技术存在的结构复杂及工作空间调整困难的问题。本发明包括龙门框架和工作台；龙门框架包括底座、立柱和动横梁，动横梁两端分别设置有开口的通孔，通孔与非整圆柱体间隙配合，非整圆柱体通过矩形连接块与立柱固连，动横梁在驱动机构的带动下沿非整圆柱体实现上下滑动，当动横梁移动至需要的位置后，通过夹紧机构将所述动横梁与立柱紧固在一起，动横梁下方固定连接有上压板，上压板与所述工作台配合实现对试件的压紧、剪切和扭转。本发明的动横梁与立柱和底座通过液压锁紧形成整体龙门框架，无间隙，提高了系统工作刚性，适合于动态试验；动横梁可以连续移动，实现工作空间连续可调。

Description

动态压剪试验机

技术领域

本发明属于仪器仪表技术领域，具体涉及一种动态压剪试验机。

背景技术

压剪试验机主要应用于橡胶支座的性能检测试验，现有的压剪试验机多为双剪型的静态试验机，即两个橡胶支座叠置放置，在两个支座的中间放置拉板，对支座施加轴向压作用力后，抽拉拉板使支座产生剪切应力，这种试验机只能做单向剪切试验，通常施加静态力；现有技术中可以进行动态试验的压剪试验机为双框架结构，即轴向力、剪切力分别由两个框架承担。为了简化结构，提高刚性，一般动横梁不作连续移动，工作空间调整较为困难。

发明内容

本发明的目的在于提出一种动态压剪试验机，解决现有技术存在的结构复杂及工作空间调整困难的问题。

为实现上述目的，本发明的动态压剪试验机包括龙门框架和工作台；所述龙门框架包括底座、立柱和动横梁，所述动横梁两端分别设置有开口的通孔，所述通孔与非整圆柱体间隙配合，所述非整圆柱体通过矩形连接块与所述立柱固连在一起，所述动横梁在驱动机构的带动下沿非整圆柱体实现上下滑动，当动横梁移动至需要的位置后，通过夹紧机构将所述动横梁与立柱紧固在一起，所述工作台通过导轨在所述龙门框架的底座上实现相对滑动，所述动横梁下方固定连接有上压板，所述上压板与所述工作台配合实现对试件的压紧、剪切和扭转。

所述夹紧机构为液压油缸，所述液压油缸的活塞杆端部为丁字形结构，所述动横梁上设置的开口的通孔的开口处对称设置有在外力作用下可以产生变形的弹性夹瓣，所述两个弹性夹瓣与所述矩形连接块接触，所述矩形连接块的两侧在竖直方向对称开有T型槽，所述液压油缸端部的丁字形结构穿过弹性夹瓣与所述T型槽配合，实现相对滑动，两端对称设置的一对液压油缸的活塞杆同时向相反方向运动，实现对非整圆柱体的夹紧和松开。

所述动横梁在驱动机构的带动下沿非整圆柱体实现上下滑动具体为：所述非整圆柱的内侧安装固定齿条，所述动横梁上通过传动轴和轴承安装有齿轮，所述齿轮齿条啮合；所述传动轴的一端安装传动链轮，两侧传动轴的传动链轮通过链条连接，两根传动轴的任意一根的另一端安装液压马达，液压马达将回转运动和动力通过链条传递至两侧齿轮齿条，带动动横梁做上下移动。

所述液压马达可以实现自锁。

所述导轨为两长方体构件，所述导轨的一侧平面与x向平行，与底座垂直。

所述工作台通过一个x向运动驱动油缸、一个z向加载油缸和一个转角油缸驱动，所述x向运动驱动油缸一端与工作台通过铰链连接，另一端通过铰链与底座固定连接，z向加载油缸和转角油缸的各自一端与工作台板固定连接；z向加载油缸的另一端与底座上的大平面保持平面接触。

通过所述x向运动驱动油缸、z向加载油缸和转角油缸驱动实现工作台x、z两个方向的直线运动和绕y轴的回转运动。

所述试验机还包括x向位移传感器、z向位移传感器和测力传感器；所述测力传感器与x向运动驱动油缸的活塞杆同工作台连接一侧串联同轴安装，检测x向运动驱动油缸的输出轴向作用力；所述x向运动驱动油缸和z向加载油缸分别设有x向位移传感器和z向位移传感器，所述x向位移传感器的运动方向与所述x向运动驱动油缸的轴线方向平行；所述z向位移传感器的运动方向与所述z向加载油缸的轴线方向平行。

所述z向加载油缸为柱塞式液压缸，所述柱塞式液压缸的柱塞与所述工作台固定连接，所述柱塞式液压缸的缸筒的底部平面开有卸荷槽，所述缸筒的底部平面与所述底座的大平面接触，所述缸筒及工作台在x向运动驱动油缸的驱动下，实现在底座的大平面内做x向滑动，卸荷槽与该大平面形成一个密封油腔，所述密封油腔内通入压力油，产生卸荷力，卸荷力P1与柱塞输出作用力P同轴，且存在关系：P1∝P，P-P1>0，P1≈P。

所述柱塞式液压缸的缸筒与柱塞之间通过一个圆柱形导向杆实现防转，所述导向杆一端与柱塞通过工作台固定并保持轴线平行，导向杆的另一端伸入柱塞式液压缸缸体上开设的圆柱形孔，所述圆柱形孔与柱塞之间滑动配合。

所述转角油缸为单杆活塞式液压缸，所述单杆活塞式液压缸的缸筒底部与工作台固定连接，活塞杆输出端通过一个绕y轴回转的铰链与大平面接触，当转角油缸处于非工作状态时，活塞杆缩回。

本发明的有益效果为：与现有技术相比，本发明的动态压剪试验机的动横梁与立柱和底座通过液压锁紧形成整体龙门框架，无间隙，提高了系统工作刚性，适合于动态试验；动横梁可以连续移动，实现工作空间连续可调；转角油缸与工作台固定，节省了转角板，降低成本；静压支承，减小摩擦，降低功耗；采用单龙门框架，油缸下置，小位移，简化了结构，减小了整体体积。

附图说明

图1为本发明的动态压剪试验机传动原理图；

图2为本发明的动态压剪试验机结构示意图；

图3为图2的A-A剖视图；

图4为本发明中的夹紧机构结构俯视图；

图5为图2的B-B剖视图；

其中：1、立柱，2、齿轮，3、动横梁，4、上压板，5、试件，6、x向运动驱动油缸，7、底座，8、x向位移传感器，9、测力传感器，10、卸荷槽，11、z向加载油缸，12、z向位移传感器，13、转角油缸，14、工作台，15、驱动机构，16、夹紧机构，17、长方体构件，18、非整圆柱体，19、矩形连接块，20、液压油缸，21、齿条，22、传动链轮，23、传动轴，24、液压马达，25、弹性夹瓣，26、大平面，27、导向杆。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步描述。

参见附图1、附图2、附图3、附图4和附图5，本发明的动态压剪试验机包括龙门框架和工作台14；所述龙门框架包括底座7、立柱1和动横梁3，所述动横梁3两端分别设置有开口的通孔，所述通孔与非整圆柱体18间隙配合，所述非整圆柱体18通过矩形连接块19与所述立柱1固连在一起，所述动横梁3在驱动机构15的带动下沿非整圆柱体18实现z轴线方向连续移动，实现工作空间无级调节，动横梁3的左右两端与机架立柱1的结合部位设置夹紧机构16，当动横梁3移动至需要的位置后，通过夹紧机构16将所述动横梁3与立柱1紧固在一起，所述工作台14通过导轨在所述龙门框架的底座7上实现相对滑动，所述动横梁3下方固定连接有上压板4，所述上压板4与所述工作台14配合实现对试件5的压紧、剪切和扭转。

所述夹紧机构16为液压油缸20，所述液压油缸20的活塞杆端部为丁字形结构，所述动横梁3上设置的开口的通孔的开口处对称设置有在外力作用下可以产生变形的弹性夹瓣25，所述两个弹性夹瓣25与所述非整圆柱接触，当有外力作用时，弹性夹瓣25与非整圆柱体18接触处的正压力会产生摩擦力，同时由于非整圆柱体18会由于弹性变形发生径向收缩，两种阻力将阻止动横梁3与立柱1之间的相对运动；所述矩形连接块19的两侧在竖直方向对称开有T型槽，所述液压油缸20端部的丁字形结构穿过夹瓣与所述T型槽配合，实现相对滑动，两端对称设置的一对液压油缸20的活塞杆同时向相反方向运动，实现对非整圆柱体18的夹紧和松开。

所述动横梁3在驱动机构15的带动下沿非整圆柱体18实现上下滑动具体为：动横梁3的移动，是在松开锁紧的前提下进行，所述非整圆柱的内侧安装固定齿条21，所述动横梁3上通过传动轴23和轴承安装有齿轮2，所述齿轮2齿条21啮合；所述传动轴23的一端安装传动链轮22，两侧传动轴23的传动链轮22通过链条连接，两根传动轴23的任意一根的另一端安装液压马达24，液压马达24将回转运动和动力通过链条传递至两侧齿轮2齿条21，带动动横梁3做z向上下移动，该液压马达24具有自锁功能。

所述导轨为两长方体构件17，所述导轨的一侧平面与x向平行，与底座7垂直。

所述工作台14通过一个x向运动驱动油缸6、一个z向加载油缸11和一个转角油缸13驱动，x向运动驱动油缸6一端与工作台14通过铰链连接，另一端通过铰链与底座7固定连接，z向加载油缸11和转角油缸13的各自一端与工作台14板固定连接；转角油缸13另一端在需要时，可以伸出，且与底座7上的大平面26通过一圆柱面接触；z向加载油缸11的另一端即底面与底座7上的大平面26保持平面接触，实现x、z两个方向的直线运动和绕y轴的回转运动，并可以克服x向正反两个方向的载荷，z向正向载荷，绕y轴转动的正向载荷。

测力传感器9与x向油缸的活塞杆同工作台14连接一侧串联同轴安装，用于检测x向运动驱动油缸6的输出轴向作用力。所述x向运动驱动油缸6和z向加载油缸11分别设有x向位移传感器8和z向位移传感器12，分别用于测量所述x向运动驱动油缸6和z向加载油缸11的输出位移，所述x向位移传感器8一端与x向运动驱动油缸6的缸筒固定，另一端与x向运动驱动油缸6的活塞固定，所述x向位移传感器8的运动方向与所述x向运动驱动油缸6的轴线方向平行；所述z向位移传感器12一端与z向加载油缸11的缸筒固定，另一端与z向加载油缸11的活塞固定，所述z向位移传感器12的运动方向与所述z向加载油缸11的轴线方向平行。

所述z向加载油缸11为柱塞式液压缸，所述柱塞式液压缸的柱塞与所述工作台14固定连接，所述柱塞式液压缸的缸筒的底部平面开有卸荷槽10，所述缸筒的底部平面与所述底座7上的大平面26接触，所述缸筒及工作台14在x向运动驱动油缸6的驱动下，实现在底座7的大平面26内做x向滑动，卸荷槽10与该大平面26可以形成一个密封油腔，所述密封油腔内通入压力油，产生卸荷力，卸荷力P1与柱塞输出作用力P同轴，且符合关系：P1∝P，P-P1>0，P1≈P，即P1随P正比例变化，P1接近于P，但永远小于P。

所述柱塞式液压缸的缸筒与柱塞之间通过一个圆柱形导向杆27实现防转，所述导向杆27一端与柱塞通过工作台14固定并保持轴线平行，导向杆27的另一端伸入柱塞式液压缸缸体上开设的圆柱形孔，所述圆柱形孔与柱塞之间滑动配合。

所述转角油缸13为单杆活塞式液压缸，所述单杆活塞式液压缸的缸筒底部与工作台14固定连接，活塞杆输出端通过一个绕y轴回转的铰链与大平面26接触，当转角油缸13处于非工作状态时，活塞杆缩回，转角油缸13与工作台14脱开。

本发明的压剪试验机工作时，首先松开夹紧机构16，通过动横梁3驱动机构15使动横梁3移动，调整动横梁3的z向位置，将工件放置于工作台14板上的正确位置；然后，通过动横梁3驱动机构15使动横梁3移动将工件经上压板4压紧，直至动横梁3移动至z向加载油缸测力传感器有力值显示；此后可以通过z向加载油缸11对工件施加z向压作用力，通过x向运动驱动油缸6对工件施加x向的剪切作用力，通过转角油缸13施加B正向扭转力矩，剪切作用力可以是x向的正反两个方向，可以是静态力，也可以是动态力，三个方向的载荷也可以组合同时施加。

Claims (10)

1.动态压剪试验机，包括龙门框架和工作台（14），其特征在于，所述龙门框架包括底座（7）、立柱（1）和动横梁（3），所述动横梁（3）两端分别设置有开口的通孔，所述通孔与非整圆柱体（18）间隙配合，所述非整圆柱体（18）通过矩形连接块（19）与所述立柱（1）固连在一起，所述动横梁（3）在驱动机构（15）的带动下沿非整圆柱体（18）实现上下滑动，当动横梁（3）移动至需要的位置后，通过夹紧机构（16）将所述动横梁（3）与立柱（1）紧固在一起，所述工作台（14）通过导轨在所述龙门框架的底座（7）上实现相对滑动，所述动横梁（3）下方固定连接有上压板（4），所述上压板（4）与所述工作台（14）配合实现对试件（5）的压紧、剪切和扭转。

2.根据权利要求1所述的动态压剪试验机，其特征在于，所述夹紧机构（16）为液压油缸（20），所述液压油缸（20）的活塞杆端部为丁字形结构，所述动横梁（3）上设置的开口的通孔的开口处对称设置有在外力作用下可以产生变形的弹性夹瓣（25），所述两个弹性夹瓣（25）与所述矩形连接块（19）接触，所述矩形连接块（19）的两侧在竖直方向对称开有T型槽，所述液压油缸（20）端部的丁字形结构穿过弹性夹瓣（25）与所述T型槽配合，实现相对滑动，两端对称设置的一对液压油缸（20）的活塞杆同时向相反方向运动，实现对非整圆柱体（18）的夹紧和松开。

3.根据权利要求1所述的动态压剪试验机，其特征在于，所述动横梁（3）在驱动机构（15）的带动下沿非整圆柱体（18）实现上下滑动具体为：所述非整圆柱的内侧安装固定齿条（21），所述动横梁（3）上通过传动轴（23）和轴承安装有齿轮（2），所述齿轮（2）齿条（21）啮合；所述传动轴（23）的一端安装传动链轮（22），两侧传动轴（23）的传动链轮（22）通过链条连接，两根传动轴（23）的任意一根的另一端安装液压马达（24），液压马达（24）将回转运动和动力通过链条传递至两侧齿轮（2）齿条（21），带动动横梁（3）做上下移动。

4.根据权利要求3所述的动态压剪试验机，其特征在于，所述液压马达（24）可以实现自锁。

5.根据权利要求1所述的动态压剪试验机，其特征在于，所述导轨为两长方体构件（17），所述导轨的一侧平面与x向平行，与底座（7）垂直。

6.根据权利要求1所述的动态压剪试验机，其特征在于，所述工作台（14）通过一个x向运动驱动油缸（6）、一个z向加载油缸（11）和一个转角油缸（13）驱动，所述x向运动驱动油缸（6）一端与工作台（14）通过铰链连接，另一端通过铰链与底座（7）固定连接，z向加载油缸（11）和转角油缸（13）的各自一端与工作台（14）板固定连接；z向加载油缸（11）的另一端与底座（7）上的大平面（26）保持平面接触；通过所述x向运动驱动油缸（6）、z向加载油缸（11）和转角油缸（13）驱动实现工作台（14）x、z两个方向的直线运动和绕y轴的回转运动。

7.根据权利要求6所述的动态压剪试验机，其特征在于，所述试验机还包括x向位移传感器（8）、z向位移传感器（12）和测力传感器（9）；所述测力传感器（9）与x向运动驱动油缸（6）的活塞杆同工作台（14）连接一侧串联同轴安装，检测x向运动驱动油缸（6）的输出轴向作用力；所述x向运动驱动油缸（6）和z向加载油缸（11）分别连接有x向位移传感器（8）和z向位移传感器（12），所述x向位移传感器（8）的运动方向与所述x向运动驱动油缸（6）的轴线方向平行；所述z向位移传感器（12）的运动方向与所述z向加载油缸（11）的轴线方向平行。

8.根据权利要求6所述的动态压剪试验机，其特征在于，所述z向加载油缸（11）为柱塞式液压缸，所述柱塞式液压缸的柱塞与所述工作台（14）固定连接，所述柱塞式液压缸的缸筒的底部平面开有卸荷槽（10），所述缸筒的底部平面与所述底座（7）的大平面（26）接触，所述缸筒及工作台（14）在x向运动驱动油缸（6）的驱动下，实现在底座（7）的大平面（26）内做x向滑动，卸荷槽（10）与该大平面（26）形成一个密封油腔，所述密封油腔内通入压力油，产生卸荷力，卸荷力P1与柱塞输出作用力P同轴，且存在关系：P1∝P，P-P1>0，P1≈P。

9.根据权利要求8所述的动态压剪试验机，其特征在于，所述柱塞式液压缸的缸筒与柱塞之间通过一个圆柱形导向杆（27）实现防转，所述导向杆（27）一端与柱塞通过工作台（14）固定并保持轴线平行，导向杆（27）的另一端伸入柱塞式液压缸缸体上开设的圆柱形孔，所述圆柱形孔与柱塞之间滑动配合。

10.根据权利要求6所述的动态压剪试验机，其特征在于，所述转角油缸（13）为单杆活塞式液压缸，所述单杆活塞式液压缸的缸筒底部与工作台（14）固定连接，活塞杆输出端通过一个绕y轴回转的铰链与大平面（26）接触，当转角油缸（13）处于非工作状态时，活塞杆缩回。

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