CN108469385B - 一种实现弯矩和扭矩同步加载互不干涉的加载头 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种实现弯矩和扭矩同步加载互不干涉的加载头，属于机械设备技术领域。所述加载头包括轴对称扭矩加载臂，所述轴对称扭矩加载臂通过螺母2安装于扭矩加载连接件的顶部；所述扭矩加载连接件的底部固定安装有加载法兰；所述加载法兰的底部用于安装被测零件；所述扭矩加载连接件上固定安装有横梁和T型梁；所述T型梁的底端通过弯矩加载连接件安装有弯矩加载臂。所述加载头可应用于弯扭联合加载装置，实现扭矩传递。

Description

一种实现弯矩和扭矩同步加载互不干涉的加载头
技术领域
本发明涉及一种实现弯矩和扭矩同步加载互不干涉的加载头，属于机械设备技术领域。
背景技术
弯曲和扭转的组合载荷是航空航天、桥梁建筑、石油化工、工程机械等领域最常见的零 件或构件受载情况。服役条件下的材料、构件一旦失效，将造成极大的危害。这种在扭转、 弯曲负载作用下的材料性能的预测不能单取决于其单一扭转或者弯曲负载作用下的性能测 试，而更需要测试其在弯曲和扭转交互作用条件下的性能。
通过对现有技术文献进行检索发现，目前对复杂服役条件下零件及构件的刚度测试仍以 单一扭转及单一弯曲载荷条件下的测试为主。如专利“一种扭转刚度测试装置”(申请号： 201310704987.0)及专利“一种弯刚度测试装置”(申请号：201310442767.5)分别提出构 件在单一扭转及弯曲载荷下刚度的测试方法。专利“一种绝缘子弯扭复合试验机”(申请号： 201710307025.X)提出了绝缘子在弯曲及扭转载荷服役条件下机械性能的测试方法，但没有 包含能够同时实现弯矩和扭矩施加、且互不干涉的加载头装置，因此只能对弯曲刚度及扭转 刚度的测试均在单一载荷条件下进行，并未能实现扭转及弯曲的同步加载。上述表明，传统 的可测试静态扭转和弯曲载荷下材料扭转/弯曲刚度的设备无法实现弯矩、扭矩的同步联合加 载，或当弯矩和扭矩同时施加时易发生干涉从而影响测试结果的可靠性。
发明内容
本发明为了解决现有加载装置无法消除扭矩和弯矩之间相互干涉的技术问题，提出了一 种实现弯矩和扭矩同步加载互不干涉的加载头，所采取的技术方案如下：
一种实现弯矩和扭矩同步加载互不干涉的加载头，所述加载头包括轴对称扭矩加载臂10， 所述轴对称扭矩加载臂10通过螺母2 14安装于扭矩加载连接件13的顶部；所述扭矩加载连接 件13的底部固定安装有加载法兰19；所述加载法兰19的底部用于安装被测零件1；所述扭矩加 载连接件13上固定安装有横梁11和T型梁8；所述T型梁8的底端通过弯矩加载连接件7安装有 弯矩加载臂9。
进一步地，所述扭矩加载连接件13包括柱状部件和n型部件；所述柱状部件设置于n型部 件的上部。
进一步地，所述加载法兰19的上表面设有四曲面凸起；所述四曲面凸起卡嵌于所述n型部 件的凹槽内用以实现所述扭矩加载连接件13与加载法兰19的连接。
进一步地，所述横梁11通过轴承2 16安装于所述柱状部件上，并且所述横梁11垂直于柱 状部件。
进一步地，在横梁11与扭矩加载臂10之间的所述柱状部件外侧设有支撑环2 15，用于支 撑扭矩加载臂10。
进一步地，所述T型梁8的横臂的一端通过轴承安装于所述横梁11的梁体上；所述T型梁8 的竖臂底端通过轴承1 5安装有弯矩加载连接件7。
进一步地，所述弯矩加载连接件7包括柱柄体；所述柱柄体被夹持于T型梁8的竖臂底端； 所述柱柄体垂直于所述T型梁8的竖臂，并且柱柄体面向加载法兰19的一端固定设有卡件，所 述卡件卡合于所述加载法兰19的法兰外沿；所述柱柄体的另一端设有螺栓1 2和螺母1 3，并通 过螺栓12和螺母1 3与所述弯矩加载臂9活动连接。
进一步地，在位于螺母1 3和轴承1 5之间的柱柄体上设有支撑环1 4。
本发明有益效果：
本发明提出的一种实现弯矩和扭矩同步加载互不干涉的加载头，通过四曲面加载法兰及 配套连接件机构的结构配合解决了弯扭联合加载条件由零件微形变导致的弯矩及扭矩加载相 互干涉的问题，实现了弯扭同步联合加载过程中弯矩及扭矩同步互不干涉的效果。进而可实 现零件在扭转(弯曲)条件下弯曲(扭转)刚度的测试(模拟实际工况)，减少了扭矩(弯矩) 加载对零件弯曲(扭转)刚度测试过程中挠度的影响，因此对一些施加工况为弯矩和扭矩同 时施加的零件，该加载头可提高零件在扭矩(弯矩)作用下弯曲(扭转)刚度测量的准确性， 从而使得在弯矩和扭矩同时施加情况下测量准确的弯曲刚度和扭转刚度成为可能。
附图说明
图1为本发明所述加载头的主视图。
图2为本发明所述加载头的左视图。
图3为本发明所述加载头的俯视图。
(1，被测零件；2，螺栓1；3，螺母1；4，支撑环1；5，轴承1；6，轴承端盖1；7，弯矩 加载连接件；8，T形梁；9，弯矩加载臂；10，轴对称扭矩加载臂；11，横梁；12，轴承端 盖2；13，扭矩加载连接件；14，螺母2；15，支撑环2；16，轴承2；17，螺栓2；18，螺 栓3；19，加载法兰)
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步说明，但本发明不受实施例的限制。
实施例1：
一种实现弯矩和扭矩同步加载互不干涉的加载头，如图1至图3所示，所述加载头包括轴 对称扭矩加载臂10，所述轴对称扭矩加载臂10通过螺母2 14安装于扭矩加载连接件13的顶部； 所述扭矩加载连接件13的底部固定安装有加载法兰19；所述加载法兰19的底部用于安装被测 零件1；所述扭矩加载连接件13上固定安装有横梁11和T型梁8；所述T型梁8的底端通过弯矩 加载连接件7安装有弯矩加载臂9。其中，所述被测零件1通过螺栓2固定安装于加载法兰19的 底部。
所述扭矩加载连接件13包括柱状部件和n型部件；所述柱状部件设置于n型部件的上部。 所述加载法兰19的上表面设有四曲面凸起；所述四曲面凸起卡嵌于所述n型部件的凹槽内用以 实现所述扭矩加载连接件13与加载法兰19的连接。
所述横梁11通过轴承2 16安装于所述柱状部件上，并且所述轴承2配有轴承端盖212，所 述横梁11垂直于柱状部件。在横梁11与扭矩加载臂10之间的所述柱状部件外侧设有支撑环2 15，用于支撑扭矩加载臂10。所述T型梁8的横臂的一端通过轴承安装于所述横梁11的梁体上； 所述T型梁8的竖臂底端通过轴承1 5安装有弯矩加载连接件7，所述轴承1 5配有轴承端盖1 6。
所述弯矩加载连接件7包括柱柄体；所述柱柄体被夹持于T型梁8的竖臂底端；所述柱柄体 垂直于所述T型梁8的竖臂，并且柱柄体面向加载法兰19的一端固定设有卡件，所述卡件卡合 于所述加载法兰19的法兰外沿；所述柱柄体的另一端设有螺栓1 2和螺母1 3，并通过螺栓12 和螺母1 3与所述弯矩加载连接件7活动连接。在位于螺母1 3和轴承1 5之间的柱柄体上设有支 撑环1 4，用于压紧轴承1 5，提高轴承安装的稳固性。
本发明提出的加载头装置由加载法兰及配套的连接件组成。其中，加载法兰下方接口尺 寸可依据待测零件尺寸进行设计；加载法兰上侧的凸起为四曲面形状，与扭矩加载连接件相 配合，两者可沿轴向自由串动。四曲面加载法兰与配套的连接件之间为线接触，加载法兰上 侧的凸起的四曲面形状确保两者在保证良好接触情况下可在扭矩施加的水平面内、以及弯矩 施加的竖直面内、在一定角度范围内自由摆动；在水平面内施加扭矩时，由于四曲面形状与 加载连接件n形部件的切点所在的平面始终保持水平状态，扭矩的加载不受零件上施加的弯 矩的影响，因此在竖直面内不会产生附加弯矩、扭矩与弯矩互不干涉；同样，在竖直面内施 加弯矩时，法兰盘倾斜导致凸起的四曲面形状仅在竖直面内转动，因此在水平面内也不会产 生扭矩。这样，通过凸起的四曲面形状加载装置，实现了水平和竖直面内的摆动互不干涉、 即弯矩和扭矩可以同时施加且互不干涉。所述加载头可应用于弯扭联合加载装置，实现扭矩 传递。当弯矩同步加载时，由于零件发生形变而导致扭矩加载臂与零件不同轴。所述加载头 可在一定弯曲角度范围内有效传递扭矩，实现扭矩及弯矩的同步互补干涉加载。
虽然本发明已以较佳的实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的 人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做各种改动和修饰，因此本发明的保护范围应 该以权利要求书所界定的为准。

Claims (1)

1.一种实现弯矩和扭矩同步加载互不干涉的加载头，其特征在于，所述加载头包括轴对称扭矩加载臂(10)，所述轴对称扭矩加载臂(10)安装于扭矩加载连接件(13)的顶部；所述扭矩加载连接件(13)的底部固定安装有加载法兰(19)；所述加载法兰(19)的底部用于安装被测零件(1)；所述扭矩加载连接件(13)上固定安装有横梁(11)和T型梁(8)；
所述T型梁(8)的底端通过弯矩加载连接件(7)安装有弯矩加载臂(9)；
所述扭矩加载连接件(13)包括柱状部件和n型部件；所述柱状部件设置于n型部件的上部；
所述加载法兰(19)的上表面设有四曲面凸起；所述四曲面凸起卡嵌于所述n型部件的凹槽内用以实现所述扭矩加载连接件(13)与加载法兰(19)的连接；
所述横梁(11)通过轴承2(16)安装于所述柱状部件上，并且所述横梁(11)垂直于柱状部件；
在横梁(11)与轴对称扭矩加载臂(10)之间的所述柱状部件外侧设有支撑环2(15)，用于支撑扭矩加载臂(10)；
所述T型梁(8)的横臂的一端通过轴承安装于所述横梁(11)的梁体上；所述T型梁(8)的竖臂底端通过轴承1(5)安装有弯矩加载连接件(7)；
所述弯矩加载连接件(7)包括柱柄体；所述柱柄体被夹持于T型梁(8)的竖臂底端；所述柱柄体垂直于所述T型梁(8)的竖臂，并且柱柄体面向加载法兰(19)的一端固定设有卡件，所述卡件卡合于所述加载法兰(19)的法兰外沿；所述柱柄体的另一端设有螺栓1(2)和螺母1(3)，并通过螺栓1(2)和螺母1(3)与所述弯矩加载臂(9)活动连接；
在位于螺母1(3)和轴承1(5)之间的柱柄体上设有支撑环1(4)。
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