CN105067238B - 一种弹性元件大载荷疲劳试验装置及试验方法及安装方法 - Google Patents

一种弹性元件大载荷疲劳试验装置及试验方法及安装方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种弹性元件大载荷疲劳试验装置及试验方法及安装方法,弹性元件大载荷疲劳试验装置包括试验装置底座、四根立柱和移动横梁,每根立柱的一端均设置在试验装置底座上,其另外一端均穿过移动横梁且移动横梁能沿立柱上、下来回移动和固定,试验装置底座、四根立柱和移动横梁之间构成框架式结构;在试验装置底座上还设置有用于固定弹性元件夹具的固定平台,在移动横梁上设置有带有传感器的垂向加载油缸机构,利用垂向加载油缸机构下压移动对弹性元件夹具上的弹性元件施加大载荷激励并利用传感器收集数据,从而进行大载荷静刚度试验和动态疲劳试验。本发明能对弹性元件进行大载荷静刚度试验和动态疲劳试验,满足了装车运行前的测试要求。

Description

一种弹性元件大载荷疲劳试验装置及试验方法及安装方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种弹性元件试验装置及试验方法及安装方法,尤其涉及一种弹性元 件大载荷疲劳试验装置及试验方法及安装方法。
背景技术
[0002] 随着轨道交通的迅猛发展,对车辆安全性、舒适性、可靠性的要求越来越高。橡胶 弹性减振元件可承受牵引、悬挂、隔振、缓冲作用,已被广泛用于轨道交通以及高速车辆减 振系统中,如橡胶弹性减振元件中的橡胶球铰具有柔性连接及减缓振动冲击作用且不产生 机械摩擦、无需润滑、噪声低、结构简单、无需维护等优点,成为轨道交通工程中广泛应用的 弹性减振元件。
[0003] 工程上已用有限元对橡胶弹性减振元件的承载特性进行分析,但对其疲劳寿命预 测,由于影响因素多、疲劳损伤机理复杂仍缺乏有效方法。目前对橡胶元件疲劳寿命的研 宄,主要有基于连续介质力学理论的裂纹萌生寿命分析方法与基于断裂力学理论的裂纹扩 展寿命分析方法。前者通过研宄橡胶元件局部位置的应力、应变变化历程预测橡胶元件寿 命;后者则通过研究橡胶元件局部位置微小裂纹扩展过程预测橡胶元件疲劳寿命。两种方 法均有不足,较难设计合适的试验方法确定橡胶元件局部位置应力应变历程及微小裂纹扩 展过程。
[0004] 有关弹性元件疲劳寿命预测的理论研宄很多,如Mars等对橡胶材料的疲劳寿命 进行过深入研究。Saintier等以构型力学理论为基础,用哑铃型橡胶试样进行橡胶材料的 多轴疲劳试验与分析,较准确地预测出橡胶材料承载单轴与多轴载荷时的疲劳失效位置, 并提出新的疲劳评价参数。Kim等以最大应变能密度、最大格林应变作为疲劳损伤参量对 发动机橡胶悬置的疲劳寿命进行预测。Li等以最大对数主应变为损伤参量对橡胶悬置的 单轴疲劳寿命进行研究。丁智平等基于橡胶纯剪试样实验数据,以撕裂能范围为损伤参数, 对橡胶锥形簧的疲劳寿命进行分析。但是,疲劳寿命预测只能为产品研发提供设计参考,弹 性元件在装车运行前还必须经过相应的疲劳测试试验。
[0005]目前对弹性元件进行大载荷疲劳试验存在的技术难点在于:传统的试验机机架大 都是采用螺栓连接的箱式结构、两立柱结构,这类结构的试验机架不承受侧向力且只能对 弹性元件进行小载荷静刚度和疲劳试验。
[0006] 公开号为CN103364185A,公开日为2013年10月23日的中国发明专利公开了一种百 兆牛级超大型动静态多功能试验机,其主机构架为龙门式框架,由底座、动横梁、支撑腿、立 柱以及工作台组成,横断面为近似三角形的支撑腿垂直竖立在底座的四个角处,并与之以 焊接方式制作成一体式钢结构件,在支撑腿两个互相垂直的侧面上通过螺钉各固定一立 柱,动横梁在横梁传动系统带动下沿着立柱方向做连续直线移动,且在任意位置处通过弹 性夹组件和动横梁锁紧机构与立柱紧固成一体,工作台由多个油缸驱动以实现x、y、z、A、B、 C六自由度运动。
[0007]公告号为CN2〇1060134Y,公告日为200S年5月14日的中国实用新型专利公开了一 种电动伺服动态试验机,包括主机框架和控制系统,所述的主机框架包括基座平台、导向 柱和上基板,所述的控制系统包括调整装置和驱动装置,所述的导向柱固定设置在所述的 基座平台和上基板之间,所述的导向柱上套设有可移动的压板,所述的调整装置与所述的 压板连接,所述的压板的下方设置有上压模,所述的基座平台的上方设置有下压模,所述 的上压模与所述的下压模对应配合,所述的驱动装置包括伺服电机和与下压模连接的传 动轴,所述的伺服电机与所述的传动轴之间设置有传动机构,所述传动轴外套设有自润滑 直线滑缸,所述的自润滑直线滑缸外套设有冷却装置。
[0008] 上述第一篇专利文献中的试验机虽然垂向载荷较大,但只能进行静态性测试,不 具备动态疲劳能力;第二篇专利文献中的试验机虽然能够进行动态性能试验,但试验载荷 很小,无法满足大载动态疲劳试验要求。
[0009] 综上,如何设计一种弹性元件大载荷疲劳试验装置及试验方法及安装方法,使其 能对弹性元件进行大载荷静刚度试验和动态疲劳试验,满足弹性元件在装车运行前的测试 要求是急需解决的技术问题。
发明内容
[0010] 本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的缺陷,提供一种弹性元件大 载荷疲劳试验装置及试验方法及安装方法,使其能对弹性元件进行大载荷静刚度试验和动 态疲劳试验,满足了弹性元件在装车运行前的测试要求。
[0011] 为解决上述技术问题,本发明采取的技术方案为:一种弹性元件大载荷疲劳试验 装置,包括试验装置底座,所述弹性元件大载荷疲劳试验装置还包括四根立柱和移动横梁, 每根立柱的一端均设置在试验装置底座上,其另外一端均穿过移动横梁且移动横梁能沿立 柱上、下来回移动和固定,所述试验装置底座、四根立柱和移动横梁之间构成框架式结构; 在所述试验装置底座上还设置有用于固定弹性元件夹具的固定平台,在所述移动横梁上设 置有带有传感器的垂向加载油缸机构,利用垂向加载油缸机构下压移动对弹性元件夹具上 的弹性元件施加大载荷激励并利用传感器收集数据,从而对弹性元件进行大载荷静刚度试 验和动态疲劳试验。
[0012] 优选的,所述固定平台为二维固定平台,包括设置在试验装置底座上的平台板,在 所述平台板上开有横向T型槽和纵向T型槽,所述横向T型槽和纵向T型槽相互垂直相交分布 在平台板上,在所述横向T型槽中设置有多个横向T型螺栓,横向T型螺栓能够沿横向T型槽 来、回移动和固定,在所述纵向T型槽中也设置有多个纵向T型螺栓,纵向T型螺栓能够沿纵 向T型槽来、回移动和固定;固定有弹性元件的弹性元件夹具放置在平台板上,利用横向T型 槽中的多个横向T型螺栓和纵向T型槽中的多个纵向T型螺栓固定在弹性元件夹具的周边位 置且多个横向T型螺栓和多个纵向T型螺栓均与弹性元件夹具的周边相接触,从而将弹性元 件夹具固定在平台板上。
[0013] 优选的,所述移动横梁包括矩形状的横梁体和设置在所述横梁体的四个角部位置 的U型夹口部,U型夹口部共设置有四个;在所述横梁体的中心部位开有用于安装垂向加载 油缸机构的安装通孔,在每个所述U型夹口部的两侧边上均设置有夹紧缸,每根立柱均从横 梁体的一个的u型夹口部中穿过,利用夹紧缸夹紧U型夹口部的两侧边使得U型夹口部夹紧 在立柱上从而将移动横梁夹紧固定在立柱上;所述移动横梁还包括多个升降缸,所述升降 缸设置在移动横梁和试验装置底座之间,利用升降缸的活塞动作从而使得移动横梁能沿立 柱上、下来回移动。
[0014] 优选的,所述带有传感器的垂向加载油缸机构包括设置在移动横梁上的油缸、设 置在所述油缸的活塞杆端部上的力传感器和设置在所述力传感器上的压板;所述垂向加载 油缸机构还包括中间带有通孔的连接板,在所述连接板上固接有杆状的位移传感器和导向 杆,在所述移动横梁上设置有两个导向孔,所述位移传感器和导向杆的一端均与连接板固 接,其另外一端分别插入两个导向孔中且所述位移传感器和导向杆均能分别沿两个导向孔 上、下来回移动,所述油缸的活塞杆穿过连接板的中间通孔且油缸的活塞杆与连接板的中 间通孔之间通过轴承转动连接起来。
[0015] 优选的,所述弹性元件大载荷疲劳试验装置还包括试件车,所述试件车包括设置 在试验装置底座一侧的试件车底座、试件推板和导轨,所述导轨从试件车底座上一直延伸 到试验装置底座上且与固定平台相接触,在所述试件推板的底部上转动连接有车轮,通过 将试件推板的车轮与导轨相配合使得试件推板能沿导轨在试件车底座上和试验装置底座 上来、回移动。
[0016]本发明还公开一种根据如上所述的弹性元件大载荷疲劳试验装置的试验方法,包 括以下步骤:
[0017] 1)、将固定有弹性元件的弹性元件夹具放置在固定平台上且位于垂向加载油缸机 构的正下方,利用固定平台将弹性元件夹具固定住;
[0018] 2)、控制垂向加载油缸机构下压移动对固定在弹性元件夹具上的弹性元件施加大 载荷激励并利用传感器收集数据,从而对弹性元件进行大载荷静刚度试验和动态疲劳试 验。
[0019]优选的,所述固定平台为二维固定平台,包括设置在试验装置底座上的平台板,在 所述平台板上开有横向T型槽和纵向T型槽,所述横向T型槽和纵向T型槽相互垂直相交分布 在平台板上,在所述横向T型槽中设置有多个横向T型螺栓,横向T型螺栓能够沿横向T型槽 来、回移动和固定,在所述纵向T型槽中也设置有多个纵向T型螺栓,纵向T型螺栓能够沿纵 向T型槽来、回移动和固定;固定有弹性元件的弹性元件夹具放置在平台板上,利用横向T型 槽中的多个横向T型螺栓和纵向T型槽中的多个纵向T型螺栓固定在弹性元件夹具的周边位 置且多个横向T型螺栓和多个纵向T型螺栓均与弹性元件夹具的周边相接触,从而将弹性元 件夹具固定在平台板上;
[0020]所述横向T型螺栓包括横向T型螺母和螺丝一,横向T型螺母设置在横向T型槽中且 能沿横向T型槽来、回移动,通过将螺丝一拧紧到位于横向T型槽中的横向T型螺母中,从而 将横向T型螺固定在横向T型槽中;所述纵向T型螺栓包括纵向T型螺母和螺丝二,纵向T型螺 母设置在纵向T型槽中且能沿纵向T型槽来、回移动,通过将螺丝二拧紧到位于纵向T型槽中 的纵向T型螺母中,从而将纵向T型螺母固定在纵向T型槽中;
[0021]所述第1)步骤中利用固定平台将弹性元件夹具锁紧固定住时的具体步骤是:先拧 松螺丝一和螺丝二,再移动螺丝一和螺丝二通过螺丝一和螺丝二带动横向T型螺母和纵向T 型螺母分别沿横向T型槽和纵向T型槽移动到弹性元件夹具的周边位置,再拧紧螺丝一和螺 丝二将横向T型螺母和纵向T型螺母固定住且通过螺丝一和螺丝二与弹性元件夹具的周边 相接触,将弹性元件夹具限位在平台板上,从而将弹性元件夹具固定住。
[0022] 优选的,所述横向T型槽和纵向T型槽均设置有多条;
[0023]所述第1)步骤中利用固定平台将弹性元件夹具锁紧固定住时是根据弹性元件夹 具的大小和形状,选择好横向T型槽和纵向T型槽,使得通过横向T型槽和纵向T型槽分别与 横向T型螺栓和纵向T型螺栓相配合,将弹性元件夹具固定在平台板上的。
[0024]优选的,所述弹性元件大载荷疲劳试验装置还包括试件车,所述试件车包括设置 在试验装置底座一侧的试件车底座、试件推板和导轨,所述导轨从试件车底座上一直延伸 到试验装置底座上且与固定平台相接触,在所述试件推板的底部上转动连接有车轮,通过 将试件推板的车轮与导轨相配合使得试件推板能沿导轨在试件车底座上和试验装置底座 上来、回移动;
[0025]所述第1)步骤中将固定有弹性元件的弹性元件夹具放置在固定平台上时,是先将 弹性元件夹具放置在试件车的试件推板上,再将沿导轨推动试件推板将弹性元件夹具推至 固定平台处,然后通过吊绳将弹性元件夹具和垂向加载油缸机构连接起来,再控制垂向加 载油缸机构上移从而将弹性元件夹具吊至垂向加载油缸机构的正下方,再控制垂向加载油 缸机构下移将弹性元件夹具放置到固定平台上,最后解开吊绳。
[0026]本发明还公开一种根据如上所述的弹性元件大载荷疲劳试验装置的安装方法,包 括以下步骤:
[0027] a、在试验装置底座上设置底座吊耳,利用吊具通过底座吊耳将试验装置底座吊装 至基础平台上,然后通过T型螺栓将试验装置底座连接在基础平台上;
[0028] b、在试验装置底座的顶部上且位于顶部的四个角部位置处分别设置有四个立柱 台阶,在每个立柱台阶上均开有螺纹孔,在试验装置底座的底部也开有多个螺纹孔,在每根 立柱的一端外圆周面上均设置有外螺纹,在每根立柱的另外一端端部上均设置有立柱吊 耳;利用吊具通过立柱吊耳将立柱吊至立柱台阶的上方位置,再将立柱的一端依次穿过上 调整螺母、立柱台阶的螺纹孔和下调整螺母后拧入到试验装置底座的底部的螺纹孔中,旋 转立柱以调整好立柱的另外一端的高度后,再拧紧下调整螺母和上调整螺母,从而将立柱 的一端连接在试验装置底座上;
[0029] c、在移动横梁上设置横梁吊耳,利用吊具通过横梁吊耳将移动横梁吊至试验装 置底座的正上方,然后将四根立柱的另外一端分别穿过移动横梁的四个角部位置,将移动 横梁连接在立柱上;
[0030] d、通过吊具将垂向加载油缸机构吊装于移动横梁上的中心位置,然后再在试验装 置底座上安装好固定平台。
[0031]本发明的有益效果为:本发明中的试验装置机架采用大吨位四立柱框架结构,提 高了机架水平稳定性和竖向承载强度,满足大载荷动态要求,加载载荷能达到3〇〇〇kN;通过 升降缸和夹紧缸相互配合,使得本发明能够根据实际情况来对移动横梁的高度进行灵活的 调整,实用性强;通过将固定平台设计为二维固定平台,能够对弹性元件夹具进行横向和纵 向的固定,进一步保证了弹性元件在试验时的稳定性,避免了因弹性元件发生晃动而影响 试验数据精度的问题发生,另外,通过在固定平台上设置多条横向T型槽和纵向T型槽,使固 定平台得能对各种类型的弹性元件夹具进行固定,使得本试验装置适用于测试不同大小和 类型的弹性元件,通用性强。通过增设连接板和轴承,使得油缸的活塞杆能够单独周向转 动,而不带动位移传感器一起转动,从而避免了因油缸的活塞杆发生周向转动而造成位移 传感器损坏的问题发生,提高了试验装置的使用寿命。通过增设试件车来运输要进行测试 的试件,提高了工作效率且保证了工人的人身安全,安全性高。本发明中试验装置安装时, 利用立柱台阶对立柱进行定位,利用立柱与下调整螺母以及上调整螺母相配合对立柱另外 一端的高度进行调整,使得本试验装置安装起来方便快捷,定位准确且能根据实际的情况 灵活的调整立柱另外的一端高度,实用性强。
附图说明
[0032]图1为本发明实施例中弹性元件大载荷疲劳试验装置的主视结构示意图;
[0033]图2为本发明实施例中弹性元件大载荷疲劳试验装置的左视结构示意图;
[0034]图3为本发明实施例中弹性元件大载荷疲劳试验装置去掉试件车后的俯视结构示 意图;
[0035]图4为图1中位于试验装置底座处的局部结构示意图;
[0036]图5为沿图1中A-A线的剖视结构示意图;
[0037]图6为图5中位于固定平台处的局部结构示意图;
[0038]图7为图2中位于油缸处的局部结构示意图;
[0039]图8为图5中位于试件推板处的局部结构示意图;
[0040]图中:1.试验装置底座,111.顶板,2.立柱,3.移动横梁,311.横梁体,312. U型 夹口部,313.升降缸,4.固定平台,411•平台板,412•横向T型槽,413•纵向T型槽,5.垂向 加载油缸机构,511.油缸,512.力传感器,513.压板,514.连接板,515.位移传感器, 516•导向杆,517.伺服阀,6.夹紧缸,7.缸体卡座,8.螺丝,9.横向T型螺栓,911.横 向T型螺母,912.螺丝一,10.纵向T型螺栓,101.纵向T型螺母,102.螺丝二,11.弹性元 件,12•弹性元件夹具,13.导向孔,14.轴承,15.试件车,151.试件车底座,152.试件 推板,153•导轨,16.底座吊耳,17•立柱台阶,18.立柱吊耳,19.上调整螺母,20.下调 整螺母,21.横梁吊耳。
具体实施方式
[0041]下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案做进一步详细的阐述。
[0042]实施例:如图1所示,一种弹性元件大载荷疲劳试验装置,包括试验装置底座1,所 述弹性元件大载荷疲劳试验装置还包括四根立柱2和移动横梁3,每根立柱2的一端均设置 在试验装置底座1上,其另外一端均穿过移动横梁3且移动横梁3能沿立柱2上、下来回移动 和固定,所述试验装置底座1、四根立柱2和移动横梁3之间构成框架式结构;在所述试验装 置底座1上还设置有用于固定弹性元件夹具的固定平台4,在所述移动横梁3上设置有带有 传感器的垂向加载油缸机构5,利用垂向加载油缸机构5下压移动对弹性元件夹具上的弹性 元件施加大载荷激励并利用传感器收集数据,从而对弹性元件进行大载荷静刚度试验和动 态疲劳试验。现有的试验装置加载载荷较小,一般<300kN,本试验装置的机架采用大吨位 四立柱框架结构,提高了机架水平稳定性和竖向承载强度,满足大载荷动态要求,加载载荷 能达到3000kN。
[0043]如图1、图3和图4所示,所述移动横梁3包括矩形状的横梁体311和焊接在所述横梁 体311的四个角部位置上的u型夹口部:^以…型夹口部312共设置有四个;在所述横梁体311 的中心部位开有用于安装垂向加载油缸机构5的安装通孔,在每个所述U型夹口部312的两 侧边上均设置有夹紧缸6,每根立柱2均从横梁体的一个U型夹口部312中穿过,利用夹紧缸6 夹紧U型夹口部312的两侧边使得U型夹口部312夹紧在立柱2上从而将移动横梁3夹紧固定 在立柱2上;所述移动横梁3还包括多个升降缸313,所述升降缸313设置在移动横梁3和试验 装置底座1之间,利用升降缸313的活塞动作从而使得移动横梁3能沿立柱2上、下来回移动。 在本试验装置中,升降缸313的缸体设置在试验装置底座1上,升降缸313的活塞杆与移动横 梁体的U型夹口部312的底部连接。在试验装置底座1的顶板111上设置有缸体卡座7,通过螺 丝8穿过试验装置底座的顶板111拧入到缸体卡座7中从而将缸体卡座7连接在顶板111上。 升降缸313与试验装置底座1连接时,将升降缸313的缸体插入缸体卡座7中,从而将升降缸 313的缸体连接到试验装置底座1上。当移动横梁3上、下移动时,先控制夹紧缸6松开对U型 夹口部312两侧边的夹持,使得移动横梁3与立柱2之间处于能够移动的状态,再控制升降缸 313的活塞杆动作从而带动移动横梁3沿立柱2上、下移动,当移动到位后,控制夹紧缸6重新 夹紧U型夹口部312的两侧边,使得U型夹口部312抱紧立柱2,从而将移动横梁3固定在立柱2 上。这样设置使得本试验装置能够根据实际情况来对移动横梁的高度进行灵活的调整,实 用性强。
[0044]所述升降缸313设置为两个,其分别处于横梁体311的对角位置处。这样设置能保 证移动横梁在移动的过程中的平稳性。
[0045]如图1和图4至图6所示,所述固定平台4为二维固定平台,包括设置在试验装置底 座1上的平台板411,在所述平台板411上开有横向T型槽412和纵向T型槽413,所述横向T型 槽412和纵向T型槽413在同一水平面上且其相互垂直相交分布在平台板411上,在所述横向 T型槽412中设置有多个横向T型螺栓9,横向T型螺栓9能够沿横向T型槽412来、回移动和固 定,在所述纵向T型槽413中也设置有多个纵向T型螺栓10,纵向T型螺栓10能够沿纵向T型槽 413来、回移动和固定;固定有弹性元件11的弹性元件夹具12放置在平台板411上,利用横向 T型槽中的多个横向T型螺栓9和纵向T型槽中的多个纵向T型螺栓10固定在弹性元件夹具12 的周边位置且多个横向T型螺栓9和多个纵向T型螺栓10与弹性元件夹具12的周边相接触, 从而将弹性元件夹具12固定在平台板411上。本试验装置通过上述结构,能够对弹性元件夹 具进行横向和纵向的固定,进一步保证了弹性元件在试验时的稳定性,避免了因弹性元件 发生晃动而影响试验数据精度的问题发生。
[0046] 所述横向T型螺栓9包括横向T型螺母911和螺丝一912,横向T型螺母911设置在横 向T型槽412中且能沿横向T型槽412来、回移动,通过将螺丝一 912拧紧到位于横向T型槽中 的横向T型螺母911中,从而将横向T型螺911固定在横向T型槽412中;所述纵向T型螺栓10包 括纵向T型螺母101和螺丝二1〇2,纵向T型螺母101设置在纵向T型槽413中且能沿纵向T型槽 413来、回移动,通过将螺丝二1〇2拧紧到位于纵向T型槽中的纵向T型螺母101中,从而将纵 向T型螺母101固定在纵向T型槽413中;利用多个横向T型螺栓的螺丝一 912和多个纵向T型 螺栓的螺丝二102与弹性元件夹具12的周边相接触,从而将弹性元件夹具12固定在平台板 411上。在本试验装置中,横向T型螺栓9设置有四个,纵向T型螺栓10设置有两个,试验时,弹 性元件是以其轴线与水平面平行的状态放置的,当弹性元件夹具12放置在平台板411上后, 先拧松螺丝一 912和螺丝二102,再移动螺丝一 912和螺丝二102通过螺丝一 912和螺丝二102 带动横向T型螺母911和纵向T型螺母101分别沿横向T型槽412和纵向T型槽413移动到弹性 元件夹具12的周边位置,再拧紧螺丝一912和螺丝二102将横向T型螺母911和纵向T型螺母 101固定住且通过螺丝一 912和螺丝二102与弹性元件夹具12的周边相接触,将弹性元件夹 具I2限位在平台板411上,从而将弹性元件夹具12固定住。
[0047]所述横向T型槽412和纵向T型槽413均设置有多条。由于不同大小和类型的弹性元 件采用的弹性元件夹具12的大小和形状不一样,通过上述设计,本试验装置能根据弹性元 件夹具12的大小和形状,来选择合适的横向T型槽412和纵向T型槽413与横向T型螺栓9和纵 向T型螺栓10相配合,对弹性元件夹具12进行固定,因此,本实施例中的固定平台能对多种 固定有弹性元件的弹性元件夹具进行固定,使得本试验装置适用于测试不同大小和类型的 弹性元件,通用性强。在本实施例中,弹性元件11为橡胶球铰,弹性元件夹具12为矩形状。 [0048]如图7所示,所述带有传感器的垂向加载油缸机构5包括设置在移动横梁3上的油 缸511、设置在所述油缸511的活塞杆端部上的力传感器512和设置在所述力传感器512上的 压板513;所述垂向加载油缸机构5还包括中间带有通孔的连接板514,在所述连接板514上 固接有杆状的位移传感器515和导向杆516,在所述移动横梁3上设置有两个导向孔13,所述 位移传感器515和导向杆516的一端均与连接板514固接,其另外一端分别插入两个导向孔 13中且所述位移传感器515和导向杆516均能分别沿导向孔上、下来回移动,所述油缸511的 活塞杆穿过连接板514的中间通孔且油缸511的活塞杆与连接板514的中间通孔之间通过轴 承14转动连接起来。为了收集相关数据,需在油缸511的活塞杆上连接位移传感器515,但是 当油缸511的活塞杆下压移动时,活塞杆因无周向限位,所以在下移过程中,油缸511的活塞 杆除了向下移动外,还会发生周向的转动,当油缸511的活塞杆发生周向转动时,会带动位 移传感器515—起转动对位移传感器515造成扭转损伤,损坏位移传感器515,因此,本试验 装置通过增设连接板和轴承,使得油缸的活塞杆能够单独周向转动,而不带动位移传感器 一起转动,从而避免了因油缸的活塞杆发生周向转动而造成位移传感器损坏的问题发生, 提高了试验装置的使用寿命。油缸511为双出头油缸,即油缸的活塞杆可朝下移动伸出油缸 的缸体,也可朝上移动伸出油缸的缸体,从而使得本试验装置可进行正负拉压测试。油缸 511的缸体设置在横梁体311的安装通孔中通过螺丝8连接在横梁体311上。在本实施例中, 试验时,控制油缸的活塞杆下压移动,从而通过压板与橡胶球铰的金属外套相接触对橡胶 球铰施加大载荷激励同时利用力传感器和位移传感器收集相关数据以对橡胶球铰进行大 载荷静刚度试验和动态疲劳试验的。
[0049]所述垂向加载油缸机构5还包括伺服阀517、软管路、硬管路、管路支架、储能器和 油源(图中未示出),伺服阀517设置在油缸511的上端位置,硬管路通过管路支架将液压油 输送到油缸上端的伺服阀,再通过软管路输送到油缸内,储能器增设在油缸的输入端处,储 能器是一种由密封容积填充氮气的装置,其中作用是储存和释放能量,待动态疲劳试验因 管路流量不足时,为其补充流量满足试验要求。现有的试验装置的油缸及液压系统的设计 相对简单,无法进行大载荷试验,本试验装置通过上述设计能进一步提高加载载荷。
[0050]如图2、图5和图8所示,所述弹性元件大载荷疲劳试验装置还包括试件车15,所述 试件车15包括设置在试验装置底座1 一侧的试件车底座151、试件推板152和导轨153,所述 导轨153设置在试件车底座lf51上和试验装置底座丨上,导轨153从试件车底座151上一直延 伸到试验装置底座1上且与固定平台4相接触,在所述试件推板152的底部上转动连接有车 轮,通过将试件推板1M的车轮与导轨153相配合使得试件推板152能沿导轨153在试件车底 座151上和试验装置底座1上来、回移动。传统的试验机都没有配制专用的物料传送小车,大 都是通过人力或车间吊车来完成试验和工装的搬运,但是当试件比较笨重时,这种方式的 工作效率就很低且在搬运过程中有可能发生掉落等事故,对工人的人身安全造成威胁,安 全性差。本试验装置采用试件车来用于运输要进行测试的试件,提高了工作效率且保证了 工人的人身安全,安全性高。
[0051]如图1和图6所示,本发明还公开一种根据如上所述的弹性元件大载荷疲劳试验装 置的试验方法,包括以下步骤:
[0052] 1)、将固定有弹性元件的弹性元件夹具放置在固定平台上且位于垂向加载油缸机 构的正下方,利用固定平台将弹性元件夹具固定住;
[0053] 2)、控制垂向加载油缸机构下压移动对固定在弹性元件夹具上的弹性元件施加大 载荷激励并利用传感器收集数据,从而对弹性元件进行大载荷静刚度试验和动态疲劳试 验。
[0054]所述第1)步骤中利用固定平台将弹性元件夹具锁紧固定住时的具体步骤是:先拧 松螺丝一 912和螺丝二102,再移动螺丝一 912和螺丝二102通过螺丝一 912和螺丝二102带动 横向T型螺母911和纵向T型螺母101分别沿横向T型槽412和纵向T型槽413移动到弹性元件 夹具12的周边位置,再拧紧螺丝一 912和螺丝二102将横向T型螺母911和纵向T型螺母101固 定住且通过螺丝一912和螺丝二102与弹性元件夹具12的周边相接触,将弹性元件夹具12限 位在平台板411上,从而将弹性元件夹具12固定住。
[0055] 所述横向T型槽911和纵向T型槽101均设置有多条;
[0056]所述第1)步骤中利用固定平台将弹性元件夹具锁紧固定住时是根据弹性元件夹 具12的大小和形状,选择好横向T型槽412和纵向T型槽413,使得通过横向T型槽412和纵向T 型槽413分别与横向T型螺栓9和纵向T型螺栓10相配合,将弹性元件夹具12固定在平台板 411上的。
[0057]如图2、图5和图8所示,所述第1)步骤中将固定有弹性元件的弹性元件夹具12放置 在固定平台4上时,是先将弹性元件夹具12放置在试件车的试件推板152上,再将沿导轨153 推动试件推板152将弹性元件夹具12推至固定平台4处,然后通过吊绳(图中未示出)将弹性 元件夹具12和垂向加载油缸机构5连接起来,再控制垂向加载油缸机构5上移从而将弹性元 件夹具吊至垂向加载油缸机构5的正下方,再控制垂向加载油缸机构5下移将弹性元件夹具 12放置到固定平台4上,最后解开吊绳。
[0058]如图1和图3至图5所示,本发明还公开一种根据如上所述的弹性元件大载荷疲劳 试验装置的安装方法,包括以下步骤:
[0059] a、在试验装置底座1上设置底座吊耳16,利用吊具通过底座吊耳16将试验装置底 座1吊装至基础平台(图中未示出)上,然后通过T型螺栓将试验装置底座1连接在基础平台 上,试验装置底座1和基础平台构成一体,实现力的传递,防止高频振动;
[0060] b、在试验装置底座的顶部(即试验装置底座的顶板m)上且位于顶部的四个角部 位置处分别设置有四个立柱台阶I7,在每个立柱台阶17上均开有螺纹孔,在试验装置底座1 的底部也开有多个螺纹孔,在每根立柱2的一端外圆周面上均设置有外螺纹,在每根立柱的 另外一端端部上均设置有立柱吊耳18;利用吊具通过立柱吊耳18将立柱2吊至立柱台阶17 的上方位置,再将立柱2的一端依次穿过上调整螺母19、立柱台阶17的螺纹孔和下调整螺母 20后拧入到试验装置底座1的底部的螺纹孔中,旋转立柱2以调整好立柱2的另外一端的高 度后,再拧紧下调整螺母20和上调整螺母19,从而将立柱2的一端连接在试验装置底座1上; 每根立柱2对应一个立柱台阶17;利用立柱台阶17对立柱2进行定位,利用立柱2与下调整螺 母I9以及上调整螺母20相配合对立柱2另外一端的高度进行调整,使得本试验装置安装起 来方便快捷,定位准确且能根据实际的情况灵活的调整立柱另外的一端高度,实用性强; [0061] c、在移动横梁3的横梁体上设置横梁吊耳21,利用吊具通过横梁吊耳21将移动横 梁3吊至试验装置底座1的正上方,然后将四根立柱2的另外一端分别穿过移动横梁的四个U 型夹口部312,控制夹紧缸6夹紧,将移动横梁3连接在立柱2上,再将升降缸313设置在移动 横梁3和试验装置底座1之间;
[0062] d、通过吊具将垂向加载油缸机构5吊装于移动横梁3上的中心位置,然后再在试验 装置底座1上安装好固定平台4。
[0063]当完成d步骤后,再将试件车安装好。
[0064]综上,本发明中的试验装置机架采用大吨位四立柱框架结构,提高了机架水平稳 定性和竖向承载强度,满足大载荷动态要求,加载载荷能达到3000kN;通过升降缸和夹紧缸 相互配合,使得本发明能够根据实际情况来对移动横梁的高度进行灵活的调整,实用性强; 通过将固定平台设计为二维固定平台,能够对弹性元件夹具进行横向和纵向的固定,进一 步保证了弹性元件在试验时的稳定性,避免了因弹性元件发生晃动而影响试验数据精度的 问题发生,另外,通过在固定平台上设置多条横向T型槽和纵向T型槽,使固定平台得能对各 种类型的弹性元件夹具进行固定,使得本试验装置适用于测试不同大小和类型的弹性元 件,通用性强。通过增设连接板和轴承,使得油缸的活塞杆能够单独周向转动,而不带动位 移传感器一起转动,从而避免了因油缸的活塞杆发生周向转动而造成位移传感器损坏的问 题发生,提高了试验装置的使用寿命。通过增设试件车来运输要进行测试的试件,提高了工 作效率且保证了工人的人身安全,安全性高。本发明中试验装置安装时,利用立柱台阶对立 柱进行定位,利用立柱与下调整螺母以及上调整螺母相配合对立柱另外一端的高度进行调 整,使得本试验装置安装起来方便快捷,定位准确且能根据实际的情况灵活的调整立柱另 外的一端高度,实用性强。
[0065]需要说明的是,在本实施例中采用的弹性元件为橡胶球铰,但本发明还可以对其 他弹性元件如橡胶堆等进行大载荷静刚度试验和动态疲劳试验。以上实施例仅供说明本发 明之用,而非对其的限制。有关领域的有关技术人员,在不脱离本发明的精神和范围的情况 下,还可以做出各种变化或变换。因此,所有等同的技术方案也应该属于本发明的保护范 围。本发明的保护范围应该由各权利要求限定。

Claims (9)

1. 一种弹性元件大载荷疲劳试验装置,包括试验装置底座,其特征在于:所述弹性元件 大载荷疲劳试验装置还包括四根立柱和移动横梁,每根立柱的一端均设置在试验装置底座 上,其另外一端均穿过移动横梁且移动横梁能沿立柱上、下来回移动和固定,所述试验装置 底座、四根立柱和移动横梁之间构成框架式结构;在所述试验装置底座上还设置有用于固 定弹性元件夹具的固定平台,在所述移动横梁上设置有带有传感器的垂向加载油缸机构, 利用垂向加载油缸机构下压移动对弹性元件夹具上的弹性元件施加大载荷激励并利用传 感器收集数据,从而对弹性元件进行大载荷静刚度试验和动态疲劳试验; 所述移动横梁包括矩形状的横梁体和设置在所述横梁体的四个角部位置的U型夹口 部,U型夹口部共设置有四个;在所述横梁体的中心部位开有用于安装垂向加载油缸机构的 安装通孔,在每个所述U型夹口部的两侧边上均设置有夹紧缸,每根立柱均从横梁体的一个 的U型夹口部中穿过,利用夹紧缸夹紧u型夹口部的两侧边使得u型夹口部夹紧在立柱上从 而将移动横梁夹紧固定在立柱上;所述移动横梁还包括多个升降缸,所述升降缸设置在移 动横梁和试验装置底座之间,利用升降缸的活塞动作从而使得移动横梁能沿立柱上、下来 回移动。
2.根据权利要求1所述的弹性元件大载荷疲劳试验装置,其特征在于:所述固定平台为 二维固定平台,包括设置在试验装置底座上的平台板,在所述平台板上开有横向T型槽和纵 向T型槽,所述横向T型槽和纵向T型槽相互垂直相交分布在平台板上,在所述横向T型槽中 设置有多个横向T型螺栓,横向T型螺栓能够沿横向T型槽来、回移动和固定,在所述纵向T型 槽中也设置有多个纵向T型螺栓,纵向T型螺栓能够沿纵向T型槽来、回移动和固定;固定有 弹性元件的弹性元件夹具放置在平台板上,利用横向T型槽中的多个横向T型螺栓和纵向T 型槽中的多个纵向T型螺栓固定在弹性元件夹具的周边位置且多个横向T型螺栓和多个纵 向T型螺栓均与弹性元件夹具的周边相接触,从而将弹性元件夹具固定在平台板上。
3.根据权利要求1所述的弹性元件大载荷疲劳试验装置,其特征在于:所述带有传感器 的垂向加载油缸机构包括设置在移动横梁上的油缸、设置在所述油缸的活塞杆端部上的力 传感器和设置在所述力传感器上的压板;所述垂向加载油缸机构还包括中间带有通孔的连 接板,在所述连接板上固接有杆状的位移传感器和导向杆,在所述移动横梁上设置有两个 导向孔,所述位移传感器和导向杆的一端均与连接板固接,其另外一端分别插入两个导向 孔中且所述位移传感器和导向杆均能分别沿两个导向孔上、下来回移动,所述油缸的活塞 杆穿过连接板的中间通孔且油缸的活塞杆与连接板的中间通孔之间通过轴承转动连接起 来。
4.根据权利要求1至3中任意一项权利要求所述的弹性元件大载荷疲劳试验装置,其特 征在于:所述弹性元件大载荷疲劳试验装置还包括试件车,所述试件车包括设置在试验装 置底座一侧的试件车底座、试件推板和导轨,所述导轨从试件车底座上一直延伸到试验装 置底座上且与固定平台相接触,在所述试件推板的底部上转动连接有车轮,通过将试件推 板的车轮与导轨相配合使得试件推板能沿导轨在试件车底座上和试验装置底座上来、回移 动。
5.—种根据权利要求1至4中任意一项权利要求所述的弹性元件大载荷疲劳试验装置 的试验方法,其特征在于: 包括以下步骤: 1) 、将固定有弹性元件的弹性元件夹具放置在固定平台上且位于垂向加载油缸机构的 正下方,利用固定平台将弹性元件夹具固定住; 2) 、控制垂向加载油缸机构下压移动对固定在弹性元件夹具上的弹性元件施加大载荷 激励并利用传感器收集数据,从而对弹性元件进行大载荷静刚度试验和动态疲劳试验。
6.根据权利要求5所述的试验方法,其特征在于:所述固定平台为二维固定平台,包括 设置在试验装置底座上的平台板,在所述平台板上开有横向T型槽和纵向T型槽,所述横向T 型槽和纵向T型槽相互垂直相交分布在平台板上,在所述横向T型槽中设置有多个横向T型 螺栓,横向T型螺栓能够沿横向T型槽来、回移动和固定,在所述纵向T型槽中也设置有多个 纵向T型螺栓,纵向T型螺栓能够沿纵向T型槽来、回移动和固定;固定有弹性元件的弹性元 件夹具放置在平台板上,利用横向T型槽中的多个横向T型螺栓和纵向T型槽中的多个纵向T 型螺栓固定在弹性元件夹具的周边位置且多个横向T型螺栓和多个纵向T型螺栓均与弹性 元件夹具的周边相接触,从而将弹性元件夹具固定在平台板上; 所述横向T型螺栓包括横向T型螺母和螺丝一,横向T型螺母设置在横向T型槽中且能沿 横向T型槽来、回移动,通过将螺丝一拧紧到位于横向T型槽中的横向T型螺母中,从而将横 向T型螺固定在横向T型槽中;所述纵向T型螺栓包括纵向T型螺母和螺丝二,纵向T型螺母设 置在纵向T型槽中且能沿纵向T型槽来、回移动,通过将螺丝二拧紧到位于纵向T型槽中的纵 向T型螺母中,从而将纵向T型螺母固定在纵向T型槽中; 所述第1)步骤中利用固定平台将弹性元件夹具锁紧固定住时的具体步骤是:先拧松螺 丝一和螺丝二,再移动螺丝一和螺丝二通过螺丝一和螺丝二带动横向T型螺母和纵向T型螺 母分别沿横向T型槽和纵向T型槽移动到弹性元件夹具的周边位置,再拧紧螺丝一和螺丝二 将横向T型螺母和纵向T型螺母固定住且通过螺丝一和螺丝二与弹性元件夹具的周边相接 触,将弹性元件夹具限位在平台板上,从而将弹性元件夹具固定住。
7. 根据权利要求6所述的试验方法,其特征在于:所述横向T型槽和纵向T型槽均设置有 多条; 所述第1)步骤中利用固定平台将弹性元件夹具锁紧固定住时是根据弹性元件夹具的 大小和形状,选择好横向T型槽和纵向型槽,使得通过横向T型槽和纵向T型槽分别与横向T 型螺栓和纵向T型螺栓相配合,将弹性元件夹具固定在平台板上的。
8. 根据权利要求5所述的试验方法,其特征在于:所述弹性元件大载荷疲劳试验装置还 包括试件车,所述试件车包括设置在试验装置底座一侧的试件车底座、试件推板和导轨,所 述导轨从试件车底座上一直延伸到试验装置底座上且与固定平台相接触,在所述试件推板 的底部上转动连接有车轮,通过将试件推板的车轮与导轨相配合使得试件推板能沿导轨在 试件车底座上和试验装置底座上来、回移动; 所述第1)步骤中将固定有弹性元件的弹性元件夹具放置在固定平台上时,是先将弹性 元件夹具放置在试件车的试件推板上,再将沿导轨推动试件推板将弹性元件夹具推至固定 平台处,然后通过吊绳将弹性元件夹具和垂向加载油缸机构连接起来,再控制垂向加载油 缸机构上移从而将弹性元件夹具吊至垂向加载油缸机构的正下方,再控制垂向加载油缸机 构下移将弹性元件夹具放置到固定平台上,最后解开吊绳。
9.一种根据权利要求1至4中任意一项权利要求所述的弹性元件大载荷疲劳试验装置 的安装方法,其特征在于: 包括以下步骤: a、 在试验装置底座上设置底座吊耳,利用吊具通过底座吊耳将试验装置底座吊装至基 础平台上,然后通过T型螺栓将试验装置底座连接在基础平台上; b、 在试验装置底座的顶部上且位于顶部的四个角部位置处分别设置有四个立柱台阶, 在每个立柱台阶上均开有螺纹孔,在试验装置底座的底部也开有多个螺纹孔,在每根立柱 的一端外圆周面上均设置有外螺纹,在每根立柱的另外一端端部上均设置有立柱吊耳;利 用吊具通过立柱吊耳将立柱吊至立柱台阶的上方位置,再将立柱的一端依次穿过上调整螺 母、立柱台阶的螺纹孔和下调整螺母后拧入到试验装置底座的底部的螺纹孔中,旋转立柱' 以调整好立柱的另外一端的高度后,再拧紧下调整螺母和上调整螺母,从而将立柱的—端 连接在试验装置底座上; c、在移动横梁上设置横梁吊耳,利用吊具通过横梁吊耳将移动横梁吊至试验装置底 座的正上方,然后将四根立柱的另外一端分别穿过移动横梁的四个角部位置,将移动横梁 连接在立柱上; d、通过吊具将垂向加载油缸机构吊装于移动横梁上的中心位置,然后再在试验装置底 座上安装好固定平台。 '
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