CN109187065A - 直线电机驱动的全自动加载机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种直线电机驱动的全自动加载机，框架底座上面固定连接四根带槽立柱，四根带槽立柱上面固定连接两根固定横梁，两根固定横梁之间分别通过移动连接组件连接一个可移动横梁；二十吨加载组件水平固定于左侧带槽立柱上面的可移动承重板上,十吨加载组件和一吨多维度加载组件分别垂直固定在各自的移动连接件上。本发明通过移动连接件与加载组件的组合，形成了直线电机驱动的力加载实验装置，用直线电机代替传统液压驱动模式，使加载过程更稳定，位置精度更高，反应速度更快，能实现符合预期要求的力模拟试验，通过调节移动连接组件的相对位置，使加载组件的位置调整方便快捷，通过电磁抱闸装置的自动锁紧节省了人力和工作时间，提高了试验效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种大型试件全方位力模拟加载实验装置，尤其是一种全自动加载机。
背景技术
大型结构件的力学性能直接影响到产品的性能，在现代科研生产中，力加载实验受到广泛关注，任何产品的结构设计，都需要先验证其力学性能，这决定着产品的最终设计是否成功。如果不能准确把握结构的力学性能，将会存在很大安全隐患，不仅缩短了使用周期，还造成了资源浪费。
在针对大型结构件进行全方位多角度力学性能测试的领域中，传统采用液压驱动，虽然能保证加载力足够大，但由于加工精度的局限性，其实际加载过程中液压力过大时，会导致漏油现象，加载力不能得到稳定保障；且由于漏油，加载力增加缓慢，达不到实际加载大小。
发明内容
本发明是要提供一种直线电机驱动的全自动加载机，用直线电机代替传统液压驱动模式，提高控制精度和反应灵敏度，使加载力更加稳定有效，与其他力模拟加载机相比，该加载机调整加载轴位置更灵活、简便。
为实现上述发明目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种直线电机驱动的全自动加载机，包括支撑框架组件、二十吨加载组件、十吨加载组件、一吨多维度加载组件、移动连接组件，所述支撑框架组件包括框架底座，带槽立柱，固定横梁，可移动横梁，移动连接组件；所述框架底座上面固定连接四根带槽立柱，四根带槽立柱上面固定连接两根固定横梁，两根固定横梁之间分别通过移动连接组件连接一个可移动横梁；二十吨加载组件水平固定于左侧带槽立柱上面的可移动承重板上,十吨加载组件和一吨多维度加载组件分别垂直固定在各自的移动连接件上。
进一步，所述二十吨加载组件包括可移动承重板、弹簧A、电磁抱闸块A、电磁抱闸块B、弹簧B、小球、上拉板A、下拉板A、端盖A、夹持装置、提供垂直方向动力的电机次级、电机初级、法兰盘、压头A、力传感器A、四轴并联板、端盖B、五吨直线电机、法兰盘；所述可移动承重板上下端和左右侧的四个对称位置上的小圆凸台内分别嵌套有弹簧A以及凹槽内嵌套有电磁抱闸A，上拉板A左右两侧的对称小圆凸台上嵌套有弹簧B以及凹槽内嵌套有电磁抱闸块，下拉板B置于可移动承重板下端，下拉板B与上拉板A之间通过螺钉固定连接，电机次级嵌套在电机初级内壁，法兰盘焊接在电机初级下端面，夹持装置套在电机次级轴上，并与可移动承重板下端固定连接，电机次级轴的末端固定连接端盖A，四个五吨直线电机下端面通过法兰盘和螺钉固定连接在可移动承重板上，四个五吨直线电机的轴用四轴并联板套装在一起，轴的末端用下端盖B拧紧固定，四轴并联板的轴通过螺纹连接力传感器A和压头A。
进一步，所述十吨加载组件包括上拉板B、弹簧C、电磁抱闸块C、螺杆、下拉板B、五吨直线电机、二轴并联板、力传感器B、压头B；所述上拉板B与下拉板B通过螺杆连接，并用两个螺母分别在上下两端锁紧，上拉板B两侧的小圆凸台上套入弹簧C，凹槽中嵌入电磁抱闸块C，两个五吨直线电机通过法兰用螺钉与下拉板B固定连按，两个五吨直线电机的加载轴插入二轴并联板的孔中，并与力传感器B和压头B连接。
进一步，所述一吨多维度加载组件包括空心圆柱导轨，电磁抱闸块D，移动横块，旋转连接件，上卡扣，下卡扣，端盖C，一吨直线电机，力传感器C，压头C；所述空心圆柱导轨与上端移动连接座固连使其能在水平方向位移，中间嵌套一个移动横块，所述移动横块上面的小圆凸台套上弹簧，凹槽嵌套进电磁抱闸块D，用销钉打进小圆凸台末端的小孔中形成紧配合，防止电磁抱闸块D飞出，旋转连接件嵌套进移动横块间隙中，可沿着移动横块的圆周移动，旋转连接件用上卡扣和下卡扣固连，并用螺钉固定，上卡扣和下卡扣的右端插入一吨直线电机的圆孔中，实现竖直旋转方向的定位和锁紧，一吨直线电机下方连接力传感器C和压头C。
本发明的有益效果是：
本发明通过移动连接件与加载组件的组合，形成了直线电机驱动的力加载实验装置，用直线电机代替传统液压驱动模式，使加载过程更稳定，位置精度更高，反应速度更快，能实现符合预期要求的力模拟试验，通过调节移动连接组件的相对位置，使加载组件的位置调整方便快捷，通过电磁抱闸装置的自动锁紧节省了人力和工作时间，提高了试验效率。
本发明采用直线电机代替传统液压驱动模式，避免了液压系统漏油的问题，使加载力得到稳定保持，提高了控制精度和反应灵敏度，同时本发明对加载轴位置的调整更灵活、简便。
附图说明
图1是本发明的直线电机驱动的全自动加载机结构主视图；
图2是本发明的二十吨加载组件主视图；
图3是图2中沿A－A的剖视图；
图4是本发明的十吨加载组件主视图；
图5是图4的左视图；
图6是本发明的一吨多维度加载组件结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步的说明。
请参阅图1-6，本发明的直线电机驱动的全自动加载机，由支撑框架组件，移动连接组件，二十吨加载组件2，十吨加载组件9和一吨多维度加载组件8构成。
支撑框架组件包括框架底座1，带槽立柱3，开槽圆柱头螺钉4，固定横梁5，可移动横梁6，移动连接组件7。四根带槽立柱3固定在框架底座1，带槽立柱3上通过开槽圆柱头螺钉4固连着两根固定横梁5，可移动横梁6依靠移动连接组件7与固定横梁5相连。二十吨加载组件2水平固定于左侧可移动承重板10上,十吨加载组件9和一吨多维度加载组件8分别垂直固定在移动连接件7上。
如图2，3所示，二十吨加载组件2包括可移动承重板10，弹簧A11，电磁抱闸块A12，螺钉13，电磁抱闸块B14，弹簧B15,螺钉16，小球17，上拉板A18，下拉板A19，端盖A20，夹持装置21，电机次级22，电机初级23，法兰盘24，螺钉25，压头A26，力传感器A27，四轴并联板28，端盖B29，五吨直线电机30，螺钉31，法兰盘32。可移动承重板10上端小圆凸台嵌套弹簧A11，电磁抱闸块A12套进可移动承重板10凹槽中，螺钉13拧入螺纹孔中，弹簧A11、电磁抱闸块A12、螺钉13这样的组合有四个，上下对称分布，左右对称分布。小球17放入可移动承重板10上端圆弧凹槽处，上拉板A18盖在小球上，弹簧B15嵌套在上拉板A18小圆凸台上，电磁抱闸块B14嵌套在上拉板A18凹槽处，螺钉16拧入螺纹孔，电磁抱闸块B14、螺钉16、弹簧B15这样的组合有两个，位于上拉板A18左右两侧对称分布，下拉板A19与上拉板A18孔对齐，用螺钉13锁紧，螺钉25拧上法兰盘24螺纹孔，电机次级22嵌套进电机初级23内壁，法兰盘24焊接在电机初级23下端面，夹持装置21套在电机次级22轴上，孔对齐可移动承重板10下端螺纹孔，用螺钉13锁紧，端盖A20拧上电机次级22轴的末端，法兰盘32焊接于五吨直线电机30下端面，用螺钉31拧紧，这样的五吨直线电机30有四个，其轴用四轴并联板28套装，末端用端盖B29拧紧，四轴并联板28的轴与力传感器A27螺纹连接，再连接压头A26；
如图4，5所示，十吨加载组件9包括螺母33，上拉板B34，弹簧C35，电磁抱闸块C36，螺杆37，下拉板B38，法兰39，螺钉40，五吨直线电机41，二轴并联板42，力传感器B43，压头B44。上拉板B34与下拉板B38通过螺杆37连接，并用两个螺母33分别在上下两端锁紧，弹簧C35套进小圆凸台上，电磁抱闸块C36嵌套进上拉板B34凹槽中，法兰39焊接在五吨直线电机41上，并用螺钉40与下拉板B38固连，两个五吨直线电机41的加载轴外套二轴并联板42，之后与力传感器B43和压头B44连接。
如图6所示，一吨多维度加载组件8包括空心圆柱导轨45，电磁抱闸块D46，销钉47，移动横块48，旋转连接件49，上卡扣50，螺钉51，下卡扣52，端盖C53，一吨直线电机54，力传感器C55，压头C56。空心圆柱导轨45与上端移动连接座7固连使其能在水平方向位移，中间嵌套一个移动横块48，移动横块48上面小圆凸台套上弹簧D35，凹槽嵌套进电磁抱闸块D46，将销钉47打进小圆凸台末端的小孔中形成紧配合，防止电磁抱闸块D46飞出，旋转连接件49嵌套进移动横块48间隙中，可沿着横块的圆周位移，旋转连接件49上下用上卡扣50和下卡扣52固连，连接件用到螺钉51，卡扣的右端插入一吨直线电机54的圆孔中，实现竖直旋转方向的定位和锁紧，一吨直线电机54下方与力传感器C55连接，并装好压头C56。
本发明设计了三个独立加载的部分，分别是二十吨、十吨、一吨。其中二十吨通过采用四个五吨直线电机并联的方式得以实现，十吨采用两个五吨直线电机并联，一吨用一个一吨直线电机。二十吨加载组件水平固定于左侧可移动承重板上，可移动承重板可沿竖直方向上下移动，其动力由直线电机提供，在可移动承重板的上方开槽，用移动连接组件固定其上方使二十吨加载组件可在承重板上沿水平方向移动，锁紧机构用到了电磁抱闸。另外两台加载组件竖直固定在上方的移动连接座下，通过XY方向对移动连接座的调整，使得加载组件能够顺利地在XOY面内移动。十吨加载组件与二十吨加载组件结构相似，不同的是一吨加载组件为多维度加载组件，竖直方向可在开槽空心圆柱内上下移动，水平方向绕着圆形移动连接件打了9个等角度的螺纹孔，用于选择并固定连接件在水平方向上的位置，另外，加载轴位于旋转连接件上，其上开了数个孔，对应定位锁紧卡扣上的插销，将插销插进对应孔中，一吨加载组件即完成了定位和锁紧。
本发明通过移动连接件与加载组件的组合，形成了直线电机驱动的力加载实验装置，加载过程稳定，位置精度高，反应速度快，能实现符合预期要求的力模拟试验。通过调节移动连接组件的相对位置，使加载组件的位置调整方便快捷。通过电磁抱闸装置的自动锁紧节省了人力和工作时间，提高了试验效率。
Claims (4)
1.一种直线电机驱动的全自动加载机，包括支撑框架组件、二十吨加载组件(2)、十吨加载组件(9)、一吨多维度加载组件(8)、移动连接组件，其特征在于：所述支撑框架组件包括框架底座(1)，带槽立柱(3)，固定横梁(5)，可移动横梁(6)，移动连接组件(7)；所述框架底座(1)上面固定连接四根带槽立柱(3)，四根带槽立柱(3)上面固定连接两根固定横梁(5)，两根固定横梁(5)之间分别通过移动连接组件(7)连接一个可移动横梁(6)；二十吨加载组件(2)水平固定于左侧带槽立柱(3)上面的可移动承重板(10)上,十吨加载组件(9)和一吨多维度加载组件(8)分别垂直固定在各自的移动连接件(7)上。
2.根据权利要求1所述的直线电机驱动的全自动加载机，其特征在于：所述二十吨加载组件(2)包括可移动承重板(10)、弹簧A(11)、电磁抱闸块A(12)、电磁抱闸块B(14)、弹簧B(15)、小球(17)、上拉板A(18)、下拉板A(19)、端盖A(20)、夹持装置(21)、提供垂直方向动力的电机次级(22)、电机初级(23)、法兰盘(24)、压头A(26)、力传感器A(27)、四轴并联板(28)、端盖B(29)、五吨直线电机(30)、法兰盘(32)；所述可移动承重板(10)上下端和左右侧的四个对称位置上的小圆凸台内分别嵌套有弹簧A(18)以及凹槽内嵌套有电磁抱闸A(12)，上拉板(18)A左右两侧的对称小圆凸台上嵌套有弹簧B(15)以及凹槽内嵌套有电磁抱闸块(14)，下拉板B(19)置于可移动承重板(10)下端，下拉板B(19)与上拉板A(18)之间通过螺钉固定连接，电机次级(22)嵌套在电机初级(23)内壁，法兰盘(24)焊接在电机初级(23)下端面，夹持装置(21)套在电机次级(22)轴上，并与可移动承重板(10)下端固定连接，电机次级(22)轴的末端固定连接端盖A(20)，四个五吨直线电机(30)下端面通过法兰盘(32)和螺钉固定连接在可移动承重板(10)上，四个五吨直线电机(30)的轴用四轴并联板(28)套装在一起，轴的末端用下端盖B(29)拧紧固定，四轴并联板(28)的轴通过螺纹连接力传感器A(27)和压头A(26)。
3.根据权利要求1所述的直线电机驱动的全自动加载机，其特征在于：所述十吨加载组件(9)包括上拉板B(34)、弹簧C(35)、电磁抱闸块C(36)、螺杆(37)、下拉板B(38)、五吨直线电机(41)、二轴并联板(42)、力传感器B(43)、压头B(44)；所述上拉板B(34)与下拉板B(38)通过螺杆(37)连接，并用两个螺母(33)分别在上下两端锁紧，上拉板B(34)两侧的小圆凸台上套入弹簧C(35)，凹槽中嵌入电磁抱闸块C(36)，两个五吨直线电机(41)通过法兰(39)用螺钉与下拉板B(38)固定连按，两个五吨直线电机(41)的加载轴插入二轴并联板(42)的孔中，并与力传感器B(43)和压头B(44)连接。
4.根据权利要求1所述的直线电机驱动的全自动加载机，其特征在于：所述一吨多维度加载组件(8)包括空心圆柱导轨(45)，电磁抱闸块D(46)，移动横块(48)，旋转连接件(49)，上卡扣(50)，下卡扣(52)，端盖C(53)，一吨直线电机(54)，力传感器C(55)，压头C(56)；所述空心圆柱导轨(45)与上端移动连接座(7)固连使其能在水平方向位移，中间嵌套一个移动横块(48)，所述移动横块(48)上面的小圆凸台套上弹簧(35)，凹槽嵌套进电磁抱闸块D(46)，用销钉(47)打进小圆凸台末端的小孔中形成紧配合，防止电磁抱闸块D(46)飞出，旋转连接件(49)嵌套进移动横块(48)间隙中，可沿着移动横块(48)的圆周移动，旋转连接件(49)用上卡扣(50)和下卡扣(52)固连，并用螺钉固定，上卡扣(50)和下卡扣(52)的右端插入一吨直线电机(54)的圆孔中，实现竖直旋转方向的定位和锁紧，一吨直线电机(54)下方连接力传感器C(55)和压头C(56)。
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