CN105445092A - 具有连续精确加载可变载荷的装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有连续精确加载可变载荷的装置。移动加载装置主要由直线电机、滑块、加载砝码和平衡梁上的滑轨组成，加载砝码通过螺纹杆连接在滑块的底部，滑轨一端平行设有水平轴，滑轨另一端加载载荷，滑块活动套在水平轴中沿滑轨移动，水平轴与直线电机的输出轴同轴连接；加载砝码重量固定，通过滑块和加载砝码沿着滑轨在支撑点和直线电机之间一起移动实现对加载力连续精确的控制。本发明通过控制滑块到支撑点的距离来连续精确地改变加载力，实现连续载荷的精确加载。

Description

具有连续精确加载可变载荷的装置

技术领域

本发明涉及一种加载装置，尤其是涉及了一种具有连续精确加载可变载荷的装置。

背景技术

工程结构试验为模拟结构在实际受力工作状态下的结构反应，必须对试验对象施加载荷。目前，常用加载装置的加载方式有以下几种，其加载方式和相应不完善处如下：

(1)砝码加载。改变砝码重量，载荷变化不连续。

(2)凸轮加载。需要换一种变载荷序列，就需要换凸轮，成本太高。

(3)液压加载。由于液压泵的液体冲击力(液动力)的作用，载荷变化不平稳，不能精确控制变化的载荷。

发明内容

为了解决背景技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种具有连续精确加载可变载荷的装置。

本发明采用的技术方案是：

本发明包括移动加载装置、支撑块和平衡梁，支撑块支撑在支撑点；移动加载装置主要由直线电机、滑块、加载砝码和平衡梁上的滑轨组成，加载砝码通过螺纹杆连接在滑块的底部，平衡梁一端平行设有水平轴，平衡梁另一端加载载荷，滑块活动套在水平轴中沿滑轨移动，水平轴与直线电机的输出轴同轴连接。

所述的加载砝码重量固定，通过滑块和加载砝码沿着滑轨在支撑点和直线电机之间一起移动实现对加载力连续精确的控制。

所述装置平衡梁末端载荷的加载力是由以下的公式计算得到：

$F_N\left(t\right)=F_1\frac{l_1\left(t\right)}{l_2}$

公式中，F₁、l₁(t)分别为移动加载装置的重力和重力作用点到支撑点的距离，F_N(t)、l₂分别为被加载载荷力和该力作用点到支撑点的距离。其中，F₁和l₂固定不变，F_N(t)随着l₁(t)的改变作连续精确的改变。

所述装置用于对高铁、高级汽车或者战斗机上轴承疲劳力学性能的测试试验。

因此，当滑块距离支撑点的距离改变时，移动加载装置对支撑点的力矩也相应改变。若想要实现对支撑点力矩的平衡，在控制平衡梁另一端力的作用点到支撑点距离不变的情况下，所加载荷力的值就会相应改变。从而可以实现通过控制滑块到支撑点的距离来实现连续精确加载的目的。

本发明具有的有益效果是：

本发明通过电机带动螺纹轴转动，实现滑块的直线移动。改变滑块到支撑点的距离，由对支撑点的力矩平衡知，在控制平衡梁另一端加载力力的作用点到支撑点距离不变的情况下，所加载荷力的值就会相应改变。

由上述原理知，这种加载力的改变是连续精确的，克服了现有技术中改变砝码改变加载力的弊端，有利于增大对轴承寿命估计的精确性，可安全地被应用于生产生活中。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是图1的俯视图。

图3是本发明应用于环块摩擦磨损试验机上的示意图。

图4是本发明应用于轴承力学性能测试试验中的示意图。

其中：1、支撑块，2、滑块，3、平衡梁，4、加载砝码，5、直线电机，6、滑轨，7、试块，8、试环，9、轴，10、轴承，11、轴承座，12、带套环的滑块。

具体实施方式

下面将结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。

本发明包括移动加载装置、支撑块1和平衡梁，支撑块1支撑在支撑点。移动加载装置如图1和图2所示，主要由直线电机5、滑块2、加载砝码4和平衡梁3上的滑轨6组成，加载砝码4通过螺纹杆连接在滑块2的底部，滑轨6一端平行设有水平轴，滑轨6另一端加载载荷，滑块2活动套在水平轴中沿滑轨6移动，水平轴与直线电机5的输出轴同轴连接。加载砝码4重量固定，通过滑块2和加载砝码4沿着滑轨6在支撑点和直线电机5之间一起移动实现对加载力连续精确的控制。

装置滑轨6末端载荷的加载力是由以下的公式(1)计算得到：

$F_N\left(t\right)=F_1\frac{l_1\left(t\right)}{l_2}---\left(1\right)$

公式中，F₁、l₁(t)分别为移动加载装置的重力和重力作用点到支撑点的距离，F_N(t)、l₂分别为被加载载荷力和该力作用点到支撑点的距离。其中，F₁和l₂固定不变，F_N(t)随着l₁(t)的改变作连续精确的改变。

公式(1)中的参数：移动加载装置的重力F₁、重力作用点到支撑点的距离l₁(t)、被加载物对平衡梁的力F_N(t)及该力作用点到支撑点的距离l₂具体如图1所示。

案例1如图3所示。在本案例中，将本发明装置应用于环块摩擦磨损试验机。

在本案例中，试环8中心固定在机架上。通过直线电机来控制滑块在平衡梁上移动，进一步控制对平衡梁施加力矩的大小。通过这种对力矩连续精确的改变，来实现对加载力的值连续精确的改变。

由于相互作用力大小相等，所以所述的加载力值为公式(2)：

$F_n\left(t\right)=F_1\frac{l_1\left(t\right)}{l_2}---\left(2\right)$

公式(2)中的F₁、l₁(t)分别为移动加载装置的重力和重力作用点到支撑点的距离，F_n(t)、l₂分别为平衡梁对试块7的加载力和该力作用点到支撑点的距离。

通过这种加载装置，可以对环块摩擦磨损试验机的试块7加载力进行连续精确的改变，如图3所示。从而可以方便地测出在连续改变加载力的作用下，各种润滑油和润滑脂的润滑性能或者金属和非金属材料的磨损性能。测量数据精确性和连续性大大加强。

需要特别指出的是：这种测量数据的连续性和精确性正体现出了本发明的优越性。

实施例2：

案例2如图4所示，在本案例中将本发明装置应用于对高铁、高级汽车或者战斗机上轴承疲劳力学性能的测试试验中，并可以方便地绘制出对应的载荷谱。

在本案例中，轴承10固定在轴承座11上，带套环的滑块12通过套环在轴9上可以作直线运动。通过直线电机来控制滑块在轴上移动，进一步控制对支撑点施加力矩的大小。通过这种对力矩连续精确的改变，来实现对加载力的值连续精确的改变。

通过连续精确改变加载力，来测试轴承承受连续加载力时的力学性能，列出载荷谱。从而对轴承的性能有一个更准确的认识，有利于增大对轴承寿命估计的精确性，从而使其更安全地被应用于生产生活中。

由于相互作用力大小相等，所以所述的加载力值为公式(3)：

$F_r\left(t\right)=F_1\frac{l_1\left(t\right)}{l_2}---\left(3\right)$

公式(3)中的F₁、l₁(t)分别为移动加载装置的重力和重力作用点到支撑点的距离，F_r(t)、l₂分别为平衡梁对轴承10的加载力和该力作用点到支撑点的距离。

通过这种加载装置，可以对轴承的加载力进行连续精确的改变，如图4所示，从而可方便地测出在连续改变加载力的作用下，轴承的力学性能，列出载荷谱。从而大大提高了测量数据的精确性和连续性。

需要特别指出的是：这种测量数据的连续性和精确性正体现出了本发明的优越性。

实施例可见，本发明克服了现有技术中改变砝码改变加载力的弊端，实现了连续精确改变加载力，有利于增大对轴承寿命估计的精确性，从而使其更安全地被应用于生产生活中。

Claims (4)

1.一种具有连续精确加载可变载荷的装置，包括移动加载装置、支撑块(1)和平衡梁，支撑块(1)支撑在支撑点，其特征在于：所述的移动加载装置主要由直线电机(5)、滑块(2)、加载砝码(4)和平衡梁(3)上的滑轨(6)组成，加载砝码(4)通过螺纹杆连接在滑块(2)的底部，平衡梁(3)一端平行设有水平轴，平衡梁(3)另一端加载载荷，滑块(2)活动套在水平轴中沿平衡梁(3)上滑轨(6)移动，水平轴与直线电机(5)的输出轴同轴连接。

2.根据权利要求1所述的一种具有连续精确加载可变载荷的装置，其特征在于：所述的加载砝码(4)重量固定，通过滑块(2)和加载砝码(4)沿着滑轨(6)在支撑点和直线电机(5)之间一起移动实现对加载力连续精确的控制。

3.根据权利要求1所述的一种具有连续精确加载可变载荷的装置，其特征在于：所述装置平衡梁(3)末端载荷的加载力是由以下的公式(1)计算得到：

$F_N\left(t\right)=F_1\frac{1_1\left(t\right)}{1_2}---\left(1\right)$

公式中，F₁、l₁(t)分别为移动加载装置的重力和重力作用点到支撑点的距离，F_N(t)、l₂分别为被加载载荷力和该力作用点到支撑点的距离。

4.根据权利要求1所述的一种具有连续精确加载可变载荷的装置，其特征在于：所述装置用于对高铁、高级汽车或者战斗机上轴承疲劳力学性能的测试试验。