CN103411820B - 多方位同步载荷试验机及其控制方法 - Google Patents

Abstract

一种多方位同步载荷试验机，包括：机柜、加荷系统、计算机控制系统；机柜包括上柜体、立柱、下柜体、试样台、背板、顶板；顶板通过四根立柱固定在下柜体上方，顶板上设有上柜体，在下柜体的背面和顶板的同一侧之间固定有背板，在下柜体外的顶部固定有试样台，加荷系统包括一组水平方向的加荷系统和两组垂直方向的加荷系统，水平方向的加荷系统安装在背板上，每组加荷系统包括：伺服电机、蜗轮减速机、丝杠、力传感器、施力刀刃；本发明每个加荷系统都有独立的伺服电机和力传感器，计算机控制系统各个力传感器的反馈来同步两组垂直方向的加荷系统或一组水平方向的加荷系统与一组垂直方向的加荷系统。

Description

多方位同步载荷试验机及其控制方法

技术领域：

本发明涉及试验机技术领域，特别涉及一种多方位同步载荷试验机及其控制方法。

背景技术：

    现有的载荷试验机多为单轴，即一次只能对一个试样的一个位置施加载荷；另外一些多轴载荷试验机是用于对多个试样同时做载荷试验；而能够同时对一个试样的两个不同部位施加同向或正交方向同步载荷的试验机目前尚无。

发明内容：

鉴于此，有必要设计一种多方位同步载荷试验机；还有必要提供一种控制多方位同步载荷试验机施加同步载荷的方法。

    一种多方位同步载荷试验机，包括：机柜、加荷系统、计算机控制系统；其中，机柜用于安置加荷系统和计算机控制系统及放置试样，机柜包括上柜体、立柱、下柜体、试样台、背板、顶板；顶板通过四根立柱固定在下柜体上方，顶板上设有上柜体，上柜体内部安置加荷系统且加荷系统的一端穿过顶板向下伸出，在下柜体的背面和顶板的同一侧之间固定有背板，在下柜体外的顶部固定有试样台，下柜体内部设有计算机控制系统；

加荷系统包括一组水平方向的加荷系统和两组垂直方向的加荷系统，水平方向的加荷系统安装在背板上，每组加荷系统包括：伺服电机、蜗轮减速机、丝杠、力传感器、施力刀刃；其中，伺服电机通过皮带与蜗轮减速机相连带动丝杠进行直线运动，在丝杠的末端连有力传感器，力传感器的另一端连接施力刀刃；伺服电机、力传感器与计算机控制系统电性连接，计算机控制系统通过力传感器的反馈数据控制各个伺服电机之间的同步；

顶板和背板上开有通孔；垂直方向的加荷系统其伺服电机、蜗轮减速机安装在顶板上，置于上柜体内，丝杠从顶板的通孔向下穿出；水平方向的加荷系统安装在背板后端，丝杠从背板的通孔向前穿出。

    优选的，丝杠顶部装有止动片，在机柜对应位置装有与每个止动片配合的一对行程限位开关。

    优选的，垂直方向的加荷系统，其中左侧一组固定在顶板上，右侧一组为可调式加荷系统，可调式加荷系统还包括有移动调节机构，其包括：底板、倒“L”型压板、手轮、螺母；可调式加荷系统其伺服电机、蜗轮减速机安置在底板上，丝杠穿过底板向下伸出，底板在顶板上可进行左右滑动，底板前后侧通过倒“L”型压板固定，底板通过其右端固定的螺母与手轮螺纹连接，手轮颈部与上柜体的手轮座间隙配合。

    一种控制多方位同步载荷试验机施加同步载荷的方法，包括以下步骤：

设定需要同步的两个加荷系统A、B的初始负载分别为P1、P2，额定负载分别为P3、P4，实时反馈负载为Pa、Pb；

同时启动加荷系统A、B使其对试样进行施力；当Pa=P1，Pb<P2时，保持加荷系统A的负载不变，增加加荷系统B的负载；当Pa<P1，Pb=P2时，保持加荷系统B的负载不变，增加加荷系统A的负载；

当Pa=P1，Pb=P2时，负载Pa、Pb分别按20%P3、20%P4递增，并且在每次20%递增前执行如同步骤的同步检测；

当Pa=P3，Pb=P4时，负载Pa、Pb分别按10%P3、10%P4递增，并且在每次10%递增前执行如同步骤的同步检测；直至式样损坏。

本发明每个加荷系统都有独立的伺服电机和力传感器，计算机控制系统各个力传感器的反馈来同步两组垂直方向的加荷系统或一组水平方向的加荷系统与一组垂直方向的加荷系统。

附图说明：

附图1是一幅较佳实施方式的多方位同步载荷试验机的主视示意图。

附图2是一幅较佳实施方式的多方位同步载荷试验机的主视方向的局部剖视示意图。

附图3是一幅较佳实施方式的多方位同步载荷试验机的左视方向的局部剖视示意图。

附图4是一幅较佳实施方式的多方位同步载荷试验机的俯视示意图。

图中：机柜1、上柜体11、立柱12、下柜体13、试样台14、背板15、顶板16、加荷系统2、伺服电机21、蜗轮减速机22、丝杠23、力传感器24、施力刀刃25、通孔17、止动片26、行程限位开关27、移动调节机构28、底板281、倒“L”型压板282、手轮283、螺母284、手轮座111、试样4。

具体实施方式：

    如图1、图2所示，一种多方位同步载荷试验机，包括：机柜1、加荷系统2、计算机控制系统；其中，机柜1用于安置加荷系统和计算机控制系统及放置试样，机柜1包括上柜体11、立柱12、下柜体13、试样台14、背板15、顶板16；顶板16通过四根立柱12固定在下柜体13上方，顶板16上设有上柜体11，上柜体11内部安置加荷系统且加荷系统的一端穿过顶板16向下伸出，在下柜体13的背面和顶板16的同一侧之间固定有背板15，在下柜体13外的顶部固定有试样台14，下柜体13内部设有计算机控制系统；

加荷系统2包括一组水平方向的加荷系统2和两组垂直方向的加荷系统2，水平方向的加荷系统安装在背板15上，每组加荷系统2包括：伺服电机21、蜗轮减速机22、丝杠23、力传感器24、施力刀刃25；其中，伺服电机21通过皮带与蜗轮减速机22相连带动丝杠23进行直线运动，在丝杠23的末端连有力传感器24，力传感器24的另一端连接施力刀刃25；伺服电机21、力传感器24与计算机控制系统电性连接，计算机控制系统通过力传感器24的反馈数据控制各个伺服电机21之间的同步；

顶板16和背板15上开有通孔17；垂直方向的加荷系统2其伺服电机21、蜗轮减速机22安装在顶板16上，置于上柜体11内，丝杠23从顶板16的通孔17向下穿出；水平方向的加荷系统2安装在背板15后端，丝杠23从背板15的通孔17向前穿出。

    在本实施方式中，丝杠23顶部装有止动片26，在机柜1对应位置装有与每个止动片26配合的一对行程限位开关27。

    在本实施方式中，垂直方向的加荷系统2，其中左侧一组固定在顶板16上，右侧一组为可调式加荷系统，可调式加荷系统还包括有移动调节机构28，其包括：底板281、倒“L”型压板282、手轮283、螺母284；可调式加荷系统其伺服电机21、蜗轮减速机22安置在底板281上，丝杠23穿过底板281向下伸出，底板281在顶板16上可进行左右滑动，底板281前后侧通过倒“L”型压板282固定，底板281通过其右端固定的螺母284与手轮283螺纹连接，手轮283颈部与上柜体11的手轮座111间隙配合。

    一种控制多方位同步载荷试验机施加同步载荷的方法，包括以下步骤：

设定需要同步的两个加荷系统A、B的初始负载分别为P1、P2，额定负载分别为P3、P4，实时反馈负载为Pa、Pb；

同时启动加荷系统A、B使其对试样4进行施力；当Pa=P1，Pb<P2时，保持加荷系统A的负载不变，增加加荷系统B的负载；当Pa<P1，Pb=P2时，保持加荷系统B的负载不变，增加加荷系统A的负载；

当Pa=P1，Pb=P2时，负载Pa、Pb分别按20%P3、20%P4递增，并且在每次20%递增前执行如同步骤的同步检测；

   当Pa=P3，Pb=P4时，负载Pa、Pb分别按10%P3、10%P4递增，并且在每次10%递增前执行如同步骤的同步检测；直至式样4损坏。

Claims (4)

1.一种多方位同步载荷试验机，包括：机柜、加荷系统、计算机控制系统；其中，机柜用于安置加荷系统和计算机控制系统及放置试样，机柜包括上柜体、立柱、下柜体、试样台、背板、顶板；顶板通过四根立柱固定在下柜体上方，顶板上设有上柜体，上柜体内部安置加荷系统且加荷系统的一端穿过顶板向下伸出，在下柜体的背面和顶板的同一侧之间固定有背板，在下柜体外的顶部固定有试样台，下柜体内部设有计算机控制系统；

其特征在于：加荷系统包括一组水平方向的加荷系统和两组垂直方向的加荷系统，水平方向的加荷系统安装在背板上，每组加荷系统包括：伺服电机、蜗轮减速机、丝杠、力传感器、施力刀刃；其中，伺服电机通过皮带与蜗轮减速机相连带动丝杠进行直线运动，在丝杠的末端连有力传感器，力传感器的另一端连接施力刀刃；伺服电机、力传感器与计算机控制系统电性连接，计算机控制系统通过力传感器的反馈数据控制各个伺服电机之间的同步；

顶板和背板上开有通孔；垂直方向的加荷系统其伺服电机、蜗轮减速机安装在顶板上，置于上柜体内，丝杠从顶板的通孔向下穿出；水平方向的加荷系统安装在背板后端，丝杠从背板的通孔向前穿出。

2.如权利要求1所述的多方位同步载荷试验机，其特征在于，丝杠顶部装有止动片，在机柜对应位置装有与每个止动片配合的一对行程限位开关。

3.如权利要求1所述的多方位同步载荷试验机，其特征在于，垂直方向的加荷系统，其中左侧一组固定在顶板上，右侧一组为可调式加荷系统，可调式加荷系统还包括有移动调节机构，其包括：底板、倒“L”型压板、手轮、螺母；可调式加荷系统其伺服电机、蜗轮减速机安置在底板上，丝杠穿过底板向下伸出，底板在顶板上可进行左右滑动，底板前后侧通过倒“L”型压板固定，底板通过其右端固定的螺母与手轮螺纹连接，手轮颈部与上柜体的手轮座间隙配合。

4.一种如权利要求1所述的多方位同步载荷试验机的控制方法，包括以下步骤：

①设定需要同步的两个加荷系统A、B的初始负载分别为P1、P2，额定负载分别为P3、P4，实时反馈负载为Pa、Pb；

②同时启动加荷系统A、B使其对试样进行施力；当Pa＝P1，Pb<P2时，保持加荷系统A的负载不变，增加加荷系统B的负载；当Pa<P1，Pb＝P2时，保持加荷系统B的负载不变，增加加荷系统A的负载；

③当Pa＝P1，Pb＝P2时，负载Pa、Pb分别按20％P3、20％P4递增，并且在每次20％递增前执行如同步骤②的同步检测；

④当Pa＝P3，Pb＝P4时，负载Pa、Pb分别按10％P3、10％P4递增，并且在每次10％递增前执行如同步骤②的同步检测；直至式样损坏。