CN107643155B - 一种带有保持机构的液压球面连接器 - Google Patents

Abstract

一种带有保持机构的液压球面连接器，液压球面连接器包括柱体、两个半球状端块；保持机构包括上连接板、下连接板及至少两个侧支撑组件；上连接板的底部与上半球状端块连接，顶部与试件端部连接；上连接板的底部设有至少两个第一斜面，与各侧支撑组件对应；下连接板的顶部与下半球状端块连接，底部与振动台台面连接；下连接板的轴线与振动台台面、液压球面连接器同轴；侧支撑组件设于上、下连接板之间，包括柱形橡胶垫及侧支撑柱；侧支撑柱底部固设于下连接板，顶部设有第二斜面与第一斜面相对；柱形橡胶垫连设于第一、第二斜面之间，达成侧支撑柱与上连接板的固定。本发明传递性好、工作频率宽、抗倾覆能力强，能很好满足现有多台同振振动试验要求。

Description

一种带有保持机构的液压球面连接器

技术领域

本发明涉及力学环境试验设备，具体涉及一种带有保持机构的液压球面连接器。

背景技术

振动试验的目的是在试验室内人工模拟试件在运输、储存、使用过程中可能经受到的振动载荷以及上述振动载荷对试件产生的影响，并考核试件对上述振动载荷的适应性。

常规的试验是使用单个振动试验设备对产品进行激励，但是在某些类型的试验中，单个振动试验设备所产生的推力达不到试验要求，或者，试验需要多台振动试验设备对单个产品同时施加激励，此时就需要实现多台振动试验设备的并机联动工作。多台振动试验设备并机联动工作时，各个设备产生的激励状态并无法做到时刻保持一致，例如随机振动试验、异步振动试验等。在这种状态下，如果将试件与振动试验设备刚性连接在一起，试验系统必然会出现卡死现象，导致试件或者振动试验设备的损坏，无法进行试验。所以，在此类多台同振振动试验系统中需要使用一种解耦装置——液压球面连接器，既能传递振动试验设备的激励，又允许液压球面连接器所连接的部件在一定范围内产生相对位置的变化，防止出现卡死现象。液压球面连接器分上、中、下三段，上下端面允许10°以上的偏转。

传统试验方法如图1所示，试件1通过两个液压球面连接器2转接后连接到两台振动台3振动台面上。由于液压球面连接器2在受到外力作用时易发生偏转，且通常液压球面连接器2自身没有回复机构，因此当偏转一旦发生，液压球面连接器2的各段无法自动回复到同轴状态，如图2所示，导致其不能传递轴向的激振力，系统将无法正常工作。

以往的解决方案是在试件1两端通过弹性绳索4与上方固定点5连接（如图1），通过调节弹性绳索4的松紧，使试件1处于与液压球面连接器2接触但不对其产生拉、压力的悬空状态，这样液压球面连接器2不会受到试件1的作用力而发生偏转。存在的问题是：一、需要的准备时间较长；二、有时需要搭设支架以提供弹性绳索的固定点；三、调节平衡的过程有相当的难度；四、系统工作时对试件施加激振力使其发生位移，试件的平衡状态也会发生一定程度的改变，使试验系统不稳定，容易失败。

因此，如何解决上述现有技术存在的不足，便成为本发明所要研究解决的课题。

发明内容

本发明的目的是提供一种带有保持机构的液压球面连接器。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种带有保持机构的液压球面连接器，所述液压球面连接器包括一柱体，以及连设于柱体上端和下端的两个半球状端块；其中：

所述保持机构包括上连接板、下连接板以及至少两个侧支撑组件；

所述上连接板的底部中心与上半球状端块的上方固定连接，上连接板的顶部与被测试试件的端部固定连接；其中，上连接板的底部于底部中心的周部设有至少两个第一斜面，且各所述第一斜面与各所述侧支撑组件一一对应；

所述下连接板的顶部中心与下半球状端块的下方固定连接，下连接板的底部与振动台的台面固定连接；并且，所述下连接板的轴线与振动台的台面以及液压球面连接器同轴；

所述侧支撑组件连设于所述上连接板以及所述下连接板之间；其中，当侧支撑组件的数量为两个时，两所述侧支撑组件对称布置于所述试件宽度方向的两侧；当侧支撑组件的数量大于两个时，各所述侧支撑组件沿所述液压球面连接器的周向均匀布置；

其中，所述侧支撑组件从上至下依次包括柱形橡胶垫以及侧支撑柱；所述侧支撑柱为刚性结构，其底部固设于所述下连接板的顶部中心的周部，侧支撑柱的顶部设有第二斜面，该第二斜面与所述第一斜面相对并平行设置；所述柱形橡胶垫的底部固设于所述第二斜面上，进而达成与所述侧支撑柱的固定，柱形橡胶垫的顶部则固设于所述第一斜面上，达成与所述上连接板的固定，进而达成所述侧支撑柱的顶部与所述上连接板底部的固定。

上述技术方案中的有关内容解释如下：

1．上述方案中，“侧支撑组件的数量为两个时，两所述侧支撑组件对称布置于所述试件宽度方向的两侧”，通过在试件的左右两端分别设置一组液压球面连接器，且各液压球面连接器的保持机构包括前后两侧支撑组件，以此在试件的前、后、左、右方向均能形成足够支撑，同时保证各液压球面连接器的各组成部分能够在偏转发生时自动回复到同轴状态。

2．上述方案中，“侧支撑组件的数量大于两个时，各所述侧支撑组件沿所述液压球面连接器的周向均匀布置”，过在试件的左右两端分别设置一组液压球面连接器，且各液压球面连接器的保持机构包括周向的多个侧支撑组件，以此在试件两端部的周向均能形成全方位的有效支撑，同时保证各液压球面连接器的各组成部分能够在偏转发生时自动且迅速地回复到同轴状态。

3．上述方案中，所述柱形橡胶垫的圆柱形橡胶本体具有弹性，在一定范围内，当其受到压力或者拉力后将发生形变，当作用力撤去后，可自动回复至初始状态。

4．上述方案中，通过将所述柱形橡胶垫通过所述第一斜面、所述第二斜面分别与上连接板与侧支撑柱连接，不仅解决了保持机构对液压球面连接器的支持问题，并且当液压球面连接器的各组成部分在偏转发生时能够自动且迅速地回复到同轴状态。

5．上述方案中，每个侧支撑组件包括两个所述柱形橡胶垫，且两柱形橡胶垫的中心连线投影与所述柱体的中轴线垂直。借此设计，当液压球面连接器的各组成部分在发生某个角度的偏转时，对应该角度偏转的侧支撑组件中的两柱形橡胶垫会产生一者被挤压，一者被牵拉的效果，生成一保持力，并通过上连接板和下连接板进行该保持力的快速传递，以将液压球面连接器的各组成部分迅速地回复到同轴状态。

6．上述方案中，所述柱形橡胶垫包括橡胶本体，该橡胶本体的上下两端面分别固设有一压板，上压板与下压板中均穿设定位有一连接螺杆，两连接螺杆沿所述橡胶本体的轴线设置；上连接螺杆用于连接所述上连接板的第一斜面，下连接螺杆用于连接所述侧支撑柱的第二斜面。借此设计，可有效保证柱形橡胶垫的结构和功能的可靠性。

7．上述方案中，所述上压板及所述下压板均为金属件，并与所述橡胶本体硫化粘合为一体，以进一步提升柱形橡胶垫的可靠性，确保上连接板与侧支撑柱相对稳定连接。

8．上述方案中，所述侧支撑组件还包括定位板，该定位板连设于所述柱形橡胶垫与所述侧支撑柱之间，以便于柱形橡胶垫与侧支撑柱的连接定位。

9．上述方案中，所述侧支撑组件有四个，互为90度分布，且其中两个沿所述试件的宽度方向为中心对称布置。

10．上述方案中，所述侧支撑柱为镁合金材质，内部设多组加强筋，增加强度的同时减轻重量。

11．上述方案中，所述液压球面连接器的半球状端块的半球面和连接器中段柱体的上、下表面之间存在配合间隙；在工作状态中，通过注油通道、油腔注入高压油，形成刚性油膜层，两个半球状端块可以分别绕各自轴线360°自由旋转，可以以各自半球球心为轴心在任意方向上自由转动6°。

12．上述方案中，所述振动台的台面可以为电动驱动、液压驱动、机械驱动或者其他能产生机械振动的驱动形式。

13．上述方案中，所述下连接板的尺寸由所述振动台的台面大小、液压球面连接器的直径、侧支撑柱的大小等因素综合决定。

14．上述方案中，所述柱形橡胶垫的直径、高度等由系统所需抗偏载力矩的大小决定。

15．上述方案中，所述上连接板的第一斜面与底面表面的夹角大小由柱形橡胶垫的大小、侧支撑柱的大小以及系统所需抗偏载力矩的大小等因素综合决定。

16．上述方案中，所述侧支撑柱的高度由液压球面连接器的高度、上连接板的第一斜面侧与底部表面的夹角大小以及柱形橡胶垫的高度等因素综合决定。

17．上述方案中，各部件安装完毕后，液压球面连接器在无外力作用的情况下，自身保持同轴状态，且上连接板的顶部表面与振动台的台面保持平行状态。

18．上述方案中，所述液压球面连接器的内部加工有互相连通的回油通道，并与所述下转接板上的一油槽相通，在下转接板的侧部设有一回油孔。

本发明的工作原理及优点如下：

本发明通过将试件直接安装或通过附加台面转接安装到上转接板的顶部，振动台提供激振力作用于下转接板，并通过液压球面连接器传递到上转接板，推动试件产生振动。当试件的质心不在液压球面连接器轴线上时，会对系统产生偏心力矩，使上转接板及其所连接的液压球面连接器的上半球状端块发生偏转，此时上转接板对其四周的柱形橡胶垫产生作用力使其发生形变，柱形橡胶垫同时对上转接板产生反作用力使其回复初始状态。振动台产生的激振力大小通常呈波动状态，当激振力为0时，试件的加速度也为0，则作用在上转接板上的偏心力矩大小为0，上转接板在柱形橡胶垫的作用下也回复到初始状态，其轴线与液压球面连接器、振动台输出台面等同轴，在这种状态下，激振力大小变化时，激振力能更好的传递到试件上，可维持测试系统工作的稳定。

本发明可用于实现含液压球面连接器振动系统工作时，在受到小量级偏心力矩作用下保持液压球面连接器各段轴线同轴，维持稳定的振动环境；也可用于实现液压球面连接器在较大的周期性偏心力矩作用下扭转后可自动回复同轴状态。即，本发明能够实现保持和回复液压球面连接器各段同轴状态，从而使液压球面连接器可持续地传递振动台产生的激励。

本发明的优点如下：

1. 传递性好、工作频率宽、抗倾覆能力强，能很好满足现有多台同振振动试验要求；

2. 结构简洁，设计合理，维护保养方便；

3. 无机械摩擦，可靠性高，使用寿命长；

4. 为可根据不同的抗倾覆能力要求选用不同的柱形橡胶，适应性强；

5. 质量轻，各部件安装位置对称，自身不产生偏心力矩。

附图说明

附图1为现有技术的使用状态参考图；

附图2为现有液压球面连接器偏转后的状态示意图；

附图3为本发明实施例的主视示意图；

附图4为本发明实施例的俯视示意图；

附图5为本发明实施例的立体示意图；

附图6为本发明实施例的分解爆炸图；

附图7为本发明实施例的使用状态参考图；

附图8为本发明实施例柱形橡胶垫的剖面示意图。

以上附图中：1．试件；2．液压球面连接器；3．振动台；4．弹性绳索；5．固定点；6．柱体；7．上半球状端块；8．下半球状端块；9．上连接板；10．下连接板；11．第一斜面；12．柱形橡胶垫；13．侧支撑柱；14．第二斜面；15．橡胶本体；16．上压板；17．下压板；18．上连接螺杆；19．下连接螺杆；20．定位板。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

实施例：参见附图1~7所示，一种带有保持机构的液压球面连接器，所述液压球面连接器包括一柱体6，以及连设于柱体6上端和下端的两个半球状端块7、8；其中：

所述保持机构包括上连接板9、下连接板10以及四个侧支撑组件；

所述上连接板9的底部中心与上半球状端块7的上方固定连接，上连接板9的顶部与被测试试件1的端部固定连接；其中，上连接板9的底部于底部中心的周部设有四个第一斜面11，且各所述第一斜面11与各所述侧支撑组件一一对应；

所述下连接板10的顶部中心与下半球状端块8的下方固定连接，下连接板10的底部与振动台3的台面固定连接；并且，所述下连接板10的轴线与振动台3的台面以及液压球面连接器同轴；

所述侧支撑组件连设于所述上连接板9以及所述下连接板10之间；侧支撑组件的数量为四个，各所述侧支撑组件沿所述液压球面连接器的周向互为90度分布，且其中两个沿所述试件1的宽度方向为中心对称布置。通过在试件1的左右两端分别设置一组液压球面连接器，且各液压球面连接器的保持机构包括周向的四个侧支撑组件，以此在试件1两端部的周向均能形成全方位的有效支撑，同时保证各液压球面连接器的各组成部分能够在偏转发生时自动且迅速地回复到同轴状态。

其中，所述侧支撑组件从上至下依次包括柱形橡胶垫12以及侧支撑柱13；所述侧支撑柱13为刚性结构，其底部固设于所述下连接板10的顶部中心的周部，侧支撑柱13的顶部设有第二斜面14，该第二斜面14与所述第一斜面11相对并平行设置；所述柱形橡胶垫12的底部固设于所述第二斜面14上，进而达成与所述侧支撑柱13的固定，柱形橡胶垫12的顶部则固设于所述第一斜面11上，达成与所述上连接板9的固定，进而达成所述侧支撑柱13的顶部与所述上连接板9底部的固定。

其中，每个侧支撑组件包括两个所述柱形橡胶垫12，且两柱形橡胶垫12的中心连线投影与所述柱体6的中轴线垂直。借此设计，当液压球面连接器的各组成部分在发生某个角度的偏转时，对应该角度偏转的侧支撑组件中的两柱形橡胶12垫会产生一者被挤压，一者被牵拉的效果，生成一保持力，并通过上连接板9和下连接板10进行该保持力的快速传递，以将液压球面连接器的各组成部分迅速地回复到同轴状态。

其中，如图8所示，所述柱形橡胶垫12包括橡胶本体15，该橡胶本体15的上下两端面分别固设有一压板16、17，上压板16与下压板17中均穿设定位有一连接螺杆18、19，两连接螺杆18、19沿所述橡胶本体15的轴线设置；上连接螺杆18用于连接所述上连接板9的第一斜面11，下连接螺杆19用于连接所述侧支撑柱13的第二斜面14。借此设计，可有效保证柱形橡胶垫12的结构和功能的可靠性。所述上压板16及所述下压板17均为金属件，并与所述橡胶本体15硫化粘合为一体，以进一步提升柱形橡胶垫12的可靠性，确保上连接板9与侧支撑柱13相对稳定连接。

其中，所述侧支撑组件还包括定位板20，该定位板20连设于所述柱形橡胶垫12与所述侧支撑柱13之间，以便于柱形橡胶垫12与侧支撑柱13的连接定位。所述侧支撑柱13为镁合金材质，内部可设多组加强筋（图中未绘出），增加强度的同时减轻重量。

本发明通过将试件1直接安装到上转接板9的顶部，振动台3提供激振力作用于下转接板10，并通过液压球面连接器传递到上转接板9，推动试件1产生振动。当试件1的质心不在液压球面连接器轴线上时，会对系统产生偏心力矩，使上转接板9及其所连接的液压球面连接器的上半球状端块7发生偏转，此时上转接板9对其四周的柱形橡胶垫12产生作用力使其发生形变，柱形橡胶垫12同时对上转接板9产生反作用力使其回复初始状态。振动台3产生的激振力大小通常呈波动状态，当激振力为0时，试件1的加速度也为0，则作用在上转接板9上的偏心力矩大小为0，上转接板9在柱形橡胶垫12的作用下也回复到初始状态，其轴线与液压球面连接器、振动台3输出台面等同轴，在这种状态下，激振力大小变化时，激振力能更好的传递到试件1上，可维持测试系统工作的稳定。

通过上述结构组成设计，本发明可用于实现含液压球面连接器振动系统工作时，在受到小量级偏心力矩作用下保持液压球面连接器各段轴线同轴，维持稳定的振动环境；也可用于实现液压球面连接器在较大的周期性偏心力矩作用下扭转后可自动回复同轴状态。即，本发明能够实现保持和回复液压球面连接器各段同轴状态，从而使液压球面连接器可持续地传递振动台产生的激励。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种带有保持机构的液压球面连接器，所述液压球面连接器包括一柱体，以及连设于柱体上端和下端的两个半球状端块；其特征在于：

所述保持机构包括上连接板、下连接板以及至少两个侧支撑组件；

所述上连接板的底部中心与上半球状端块的上方固定连接，上连接板的顶部与被测试试件的端部固定连接；其中，上连接板的底部于底部中心的周部设有至少两个第一斜面，且各所述第一斜面与各所述侧支撑组件一一对应；

所述下连接板的顶部中心与下半球状端块的下方固定连接，下连接板的底部与振动台的台面固定连接；并且，所述下连接板的轴线与振动台的台面以及液压球面连接器同轴；

所述侧支撑组件连设于所述上连接板以及所述下连接板之间；其中，当侧支撑组件的数量为两个时，两所述侧支撑组件对称布置于所述试件宽度方向的两侧；当侧支撑组件的数量大于两个时，各所述侧支撑组件沿所述液压球面连接器的周向均匀布置；

其中，所述侧支撑组件从上至下依次包括柱形橡胶垫以及侧支撑柱；所述侧支撑柱为刚性结构，其底部固设于所述下连接板的顶部中心的周部，侧支撑柱的顶部设有第二斜面，该第二斜面与所述第一斜面相对并平行设置；所述柱形橡胶垫的底部固设于所述第二斜面上，进而达成与所述侧支撑柱的固定，柱形橡胶垫的顶部则固设于所述第一斜面上，达成与所述上连接板的固定，进而达成所述侧支撑柱的顶部与所述上连接板底部的固定。

2.根据权利要求1所述的连接器，其特征在于：每个侧支撑组件包括两个所述柱形橡胶垫，且两柱形橡胶垫的中心连线投影与所述柱体的中轴线垂直。

3.根据权利要求1或2所述的连接器，其特征在于：所述柱形橡胶垫包括橡胶本体，该橡胶本体的上下两端面分别固设有一压板，上压板与下压板中均穿设定位有一连接螺杆，两连接螺杆沿所述橡胶本体的轴线设置；上连接螺杆用于连接所述上连接板的第一斜面，下连接螺杆用于连接所述侧支撑柱的第二斜面。

4.根据权利要求3所述的连接器，其特征在于：所述上压板及所述下压板均为金属件，并与所述橡胶本体硫化粘合为一体。

5.根据权利要求1所述的连接器，其特征在于：所述侧支撑组件还包括定位板，该定位板连设于所述柱形橡胶垫与所述侧支撑柱之间。

6.根据权利要求1所述的连接器，其特征在于：所述侧支撑组件有四个，互为90度分布，且其中两个沿所述试件的宽度方向为中心对称布置。