CN109520866A - 一种压剪试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种压剪试验装置，包括竖向加载机构、剪切板及向所述剪切板施加沿左右方向水平力的水平加载机构，竖向加载机构包括竖向加载机架、与剪切板配合使用的下压板及用于向所述下压板施加竖向载荷的竖向力加载缸，下压板上转动装配有至少两个沿下压板周向间隔布置的导向轮，导向轮的轴线垂直于上下方向，压剪试验装置还包括与导向轮个数一一对应设置的导向立柱，各导向轮的轮面具有与对应立柱适配导向滚动配合的环形凹部。本发明提供了一种能够减小竖向力加载缸的缸体与活塞之间摩擦力的压剪试验装置。

Description

一种压剪试验装置

技术领域

本发明涉及用于对橡胶支座进行压剪试验的压剪试验装置。

背景技术

压剪试验机主要用于各种桥梁板式、盆式橡胶支座进行抗压、抗剪切力的复合条件下，检测橡胶支座的轴向径向抗压、抗剪、转角力学试验。可进行橡胶支座的抗压弹性模量、抗剪弹性模量、容许剪切角，摩擦系数和极限抗压强度等力学性能试验。

现有的液压压剪试验机如图1所示，该压剪试验机包括竖向加载机构和水平加载机构，竖向加载机构包括竖向加载支架，竖向加载支架包括底座、立架5和横梁4，在底座上设置有竖向力加载缸6，竖向力加载缸的活塞杆上固定有下压板7，水平加载机构包括沿左右方向布置的导轨1，导轨上导向移动装配有加载小车2，加载小车2上设置有水平加载缸，水平加载缸上连接有剪切板9。

当需要对橡胶支座进行抗剪切力试验时，将两个橡胶支座8分别置于剪切板9的上下板面与横梁4和下压板7之间，竖向加载缸对橡胶支座施加竖向加载力以模拟桥重，加载小车顶的反力部3抵在横梁上并以横梁为反力架，通过水平加载缸对剪切板施加拉力，剪切板对上下侧的两个橡胶支座进行剪切，以模拟地震环境中的橡胶支座所承受到桥梁的剪切作用力。这样来测试橡胶支座的抗剪切性能，现有的这种液压压剪试验机存在的问题在于：竖向力加载缸竖向加载时，剪切板对橡胶支座施加水平方向剪切力，橡胶支座也会给下压板进而给竖向力加载缸的活塞杆一个水平方向作用力，竖向力加载缸的活塞与竖向力加载缸的缸体之间产生较大的摩擦力，该摩擦力会影响竖向加载缸输出竖向加载力的准确性，同时也会加剧活塞杆与缸体之间的磨损，降低竖向了加载缸的使用寿命。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够减小竖向力加载缸的缸体与活塞杆之间摩擦力的压剪试验装置。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

一种压剪试验装置，包括竖向加载机构、剪切板及向所述剪切板施加沿左右方向水平力的水平加载机构，竖向加载机构包括竖向加载机架、与剪切板配合使用的下压板及用于向所述下压板施加竖向载荷的竖向力加载缸，下压板的左右两侧转动装配有转动轴线垂直于上下方向的导向轮，压剪试验装置还包括与导向轮个数一一对应设置的导向立柱，各导向立柱分别处于对应导向轮的径向外侧，各导向轮分别与对应导向立柱滚动配合。

各导向轮的轮面具有与对应导向立柱适配导向滚动配合的环形凹部。

导向轮有两个，两个导向轮对称布置于下压板的左右两侧。

竖向加载机构还包括位于剪切板上侧的上压板，水平加载机构包括沿左右方向延伸的导轨，导轨上导向移动装配有加载小车，加载小车具有用于与所述竖向加载支架顶抵配合的反力部，加载小车上设置有水平力加载缸，所述上压板上转动装配有转动轴线沿上下方向延伸的上压板压盘，下压板上转动装配有转动轴线沿上下方向延伸的下压板压盘，剪切板的上端转动设置有用于与上压板压盘配合以对上侧的橡胶支座进行剪切试验的剪切板上压盘，剪切板的下端转动设置有用于与下压板压盘配合以对下侧的橡胶支座进行剪切试验的剪切板下压盘，上压板压盘、剪切板上压盘、剪切板下压盘和下压板压盘同轴线设置，上压板压盘、剪切板上压盘、剪切板下压盘和下压板压盘具有转动角相差180度的第一工位和第二工位。

本发明的有益效果为：使用时，水平加载机构向剪切板施加水平方向载荷，剪切板对剪切板与下压板之间的橡胶支座施加剪切力，在橡胶支座的作用力下，下压板具有一定的移动趋势，通过下压板上的导向轮与导向立柱接触来避免活塞杆所受到更多的水平力，避免活塞杆与竖向力加载缸的缸体之间有较大正压力而摩擦力较大，此时如果活塞杆继续伸出做功的话，导向轮与导向立柱之间为滚动摩擦，相比现有技术中活塞杆与缸体之间的滑动摩擦而言也大大减小了竖向力加载缸所受到的阻力。

附图说明

图1是本发明中背景技术的结构示意图；

图2是本发明的一个实施例的结构示意图；

图3是本发明中下压板与橡胶支座的配合示意图；

图4是本发明中上压板压盘、剪切板上压盘、剪切板下压盘和下压板压盘的配合示意图；

图5是本发明中水平位移缓冲机构的结构示意图。

具体实施方式

一种压剪试验装置的实施例如图2~5所示：包括竖向加载机构和水平加载机构，竖向加载机构包括竖向加载支架23，竖向加载支架23包括两个导向立柱6和设置于导向立柱上的横梁5，两个导向立柱左右间隔布置，横梁的下端设置有上压板14，上压板14的下侧设置有下压板26，下压板的左右两侧对称装配有两个导向轮25，导向轮25的轴线垂直于上下方向。各导向立柱分别与各导向轮一一对应设布置，各导向立柱分别处于对应导向轮的径向外侧，各导向轮的轮面具有与对应导向立柱适配导向滚动配合的环形凹部25-1。下压板的下侧设置有中间传力板27，中间传力板27与下压板之间设置有水平位移缓冲机构，中间传力板27的下侧设置有竖向力加载缸，中间传力板27固定于竖向力加载缸28的活塞杆上。

本实施例中，水平位移缓冲机构包括与下压板26固定连接的上球头29和与中间传力板27固定连接的下球头31，上球头29、下球头31的外周套设有中间传力套30，中间传力套的内孔上端为与上球头球面接触配合的上球槽33，中间传力套的内孔下端为与下球头球面接触配合的下球槽32。水平加载机构包括沿左右方向延伸的导轨1，导轨上导向移动装配有加载小车2，加载小车2具有用于与所述竖向加载支架23顶抵配合的反力部4，本实施例中，反力部4顶抵在竖向加载支架的横梁5上，加载小车上设置有水平力加载缸3，水平力加载缸3上连接有位于上压板14和下压板26之间的剪切板7，水平加载缸与剪切板的具体连接关系是，水平加载缸上设置有一个竖向布置的连接销轴，剪切板上设置有与连接销轴相连的销轴连接孔，连接销轴的高度高于销轴连接孔的高度，因此剪切板可相对连接销轴上下移动，以向上侧的橡胶支座传递压力，水平加载缸与剪切板的连接关系属于现有技术，剪切板上设置有避让对应导向立柱的避让孔71。使用时，水平加载缸通过拉拽剪切板来向橡胶支座传递剪切力，由于配合误差的存在，导向轮25与导向立柱之间会存在一定的哐量，因此在水平加载缸拉拽剪切板时，下压板会产生小幅度范围内的右移，移动范围基本在2mm以内，通过水平位移缓冲机构的存在，则很好的缓冲了该位移对竖向力加载缸的冲击，下压板带着上球头29朝右平移，中间传力套30适应性的动作调整，这个位移不会作用到中间传力板上，因此竖向力加载缸的活塞杆不会受到水平作用力，一方面可以避免活塞长时间的受到水平作用力而损坏，另外还可以保证竖向加载缸能够向橡胶支座输出准确的竖向加载力，因为如果这个水平作用力作用到活塞杆上，势必会增加活塞杆与竖向加载缸的缸体之间的摩擦力，该摩擦力就会影响竖向加载缸输出竖向加载力的准确性。即使没有水平位移缓冲机构的存在，由于导向轮与导向立柱的顶抵作用存在，也会减小竖向力加载缸的活塞杆与缸体之间的水平压力，减小其二者之间的摩擦力，有了水平位移缓冲机构的存在，活塞杆与缸体之间的水平方向压力几乎为零，可以忽略。

上压板14上转动装配有转动轴线沿上下方向延伸的上压板压盘13，下压板26上转动装配有转动轴线沿上下方向延伸的下压板压盘36，剪切板的上端转动设置有用于与上压板压盘配合以对上侧的橡胶支座进行剪切试验的剪切板上压盘19，剪切板的下端转动设置有用于与下压板压盘配合以对下侧的橡胶支座进行剪切试验的剪切板下压盘9，上压板压盘13、剪切板上压盘19、剪切板下压盘9和下压板压盘36同轴线设置，上压板压盘、剪切板上压盘、剪切板下压盘和下压板压盘具有转动角相差180度的第一工位和第二工位。在本实施例中：剪切板上压盘与剪切板之间设置有实现将剪切板上压盘固定于第一工位和第二工位的上压盘固定螺栓10；剪切板下压盘与剪切板之间设置有实现将剪切板固定于第一工位和第二工位的下压盘固定螺栓37。

上压板压盘上的下端面上设置有一个沿上压板压盘径向延伸至上压板压盘外周面的上压板压盘安装槽17，上压板的下端面上设置有两个呈180度分布的用于单独与上压板压盘安装槽配合使用的上压板安装槽16，上压板压盘上铰接有位于上压板压盘安装槽与对应上压板安装槽中以将上压板压盘限位于对应工位的上限位杆15，上限位杆15的铰接轴线垂直于上下方向。剪切板上压盘的上端面上设置有用于上限位杆由上压板安装槽转出后卡入的上限位杆卡槽18，上限位杆的中部具有用于手持施力的上限位杆手持施力部。上限位杆的外端凸出于上压板，上限位杆远离上压板压盘的一端转动至上限位卡槽上后，上限位杆的周向两侧面与上限位卡槽的对应侧槽壁接触配合，拆掉剪切板上压盘与剪切板之间的剪切板第一固定螺栓，工作人员可以手持上限位杆的中部，来带动剪切板上压盘、上压板压盘同步转动，转动180度后，可以将上限位杆翻转回上压板压盘安装槽与另外一个上压板安装槽中，此时上限位杆将上压板压盘限位于第二工位，通过剪切板第一固定螺栓将剪切板上压盘固定于剪切板上。

下压板压盘上的上端面上设置有一个沿下压板压盘径向延伸至下压板压盘外周面的下压板压盘安装槽35，下压板的上端面上设置有两个呈180度分布的用于单独与下压板压盘安装槽配合使用的下压板安装槽24，下压板压盘上铰接有位于下压板压盘安装槽与对应下压板安装槽中以将下压板压盘限位于对应工位的下限位杆22，下限位杆22的铰接轴线垂直于上下方向。剪切板下压盘的上端面上设置有用于下限位杆由下压板安装槽转出后卡入的下限位杆卡槽20，下限位杆的中部具有用于手持施力的下限位杆手持施力部。下限位杆的外端凸出于下压板，下限位杆远离下压板压盘的一端转动至下限位卡槽上后，下限位杆的周向两侧面与下限位卡槽的对应侧槽壁接触配合，拆掉剪切板下压盘与剪切板之间的剪切板第二固定螺栓37，工作人员可以手持下限位杆的中部，来带动剪切板下压盘、下压板压盘同步转动，转动180度后，可以将下限位杆翻转回下压板压盘安装槽与另外一个下压板安装槽中，此时下限位杆将下压板压盘限位于第二工位，通过剪切板第二固定螺栓将剪切板下压盘固定于剪切板上。

使用时，分别在上压板压盘与剪切板上压盘之间，剪切板下压盘和下压板压盘之间放置橡胶支座，首次试验时，上压板压盘、剪切板上压盘、剪切板下压盘和下压板压盘处于第一工位，上压板压盘、下压板压盘的不能转动分别通过上限位杆和下限位杆实现，剪切板上压盘、剪切板下压盘的不能转动则分别通过剪切板第一固定螺栓和剪切板第二固定螺栓实现，本实施例中，剪切板第一固定螺栓、剪切板第二固定螺栓均有两个，两个剪切板第一固定螺栓呈180间隔分布，两个剪切板第二固定螺栓呈180度间隔分布；水平力加载缸拉拽剪切板，加载小车的反力部顶抵在竖向加载支架上，竖向加载支架构成加载小车的反力架，剪切板带着剪切板上压盘和剪切板下压盘向对应橡胶支座施加朝右方向上的水平方向剪切力，实现了对橡胶支座一个方向上的剪切试验，试验结束后，水平力加载缸卸载，向下翻转上限位杆，向上翻转上限位杆，上限位杆的下端卡入到上限位杆卡槽中，下限位杆的上端卡入到下限位杆卡槽中，拆掉相应的固定螺栓，工作人员可以手持对应限位杆的中部，就向推磨石一样（竖直状态的限位杆在图2、图4中用虚线表示），将上压板压盘、剪切板上压盘、剪切板下压盘和下压板压盘转动180度至第二个工位，然后将上限位杆、下限位杆收回，重新固定上固定螺栓，在上压板压盘、剪切板上压盘、剪切板下压盘和下压板压盘的带动下，橡胶支座转动180度，再通过水平力加载缸对剪切板施加拉拽力，两次试验虽然水平力加载缸的加载方向没有发生变化，但是由于橡胶支座自身旋转了180度，因此橡胶支座两次所受的剪切力方向相反，实现了对橡胶支座水平方向上的双向加载，更加接近于真实的地震环境。在本发明的其它实施例中：上压板压盘、下压板压盘的工作位固定也可以通过螺栓来实现；反力部也可以顶抵在竖向加载支架的导向立柱上。

Claims (4)

1.一种压剪试验装置，包括竖向加载机构、剪切板及向所述剪切板施加沿左右方向水平力的水平加载机构，竖向加载机构包括竖向加载机架、与剪切板配合使用的下压板及用于向所述下压板施加竖向载荷的竖向力加载缸，其特征在于：下压板的左右两侧转动装配有转动轴线垂直于上下方向的导向轮，压剪试验装置还包括与导向轮个数一一对应设置的导向立柱，各导向立柱分别处于对应导向轮的径向外侧，各导向轮分别与对应导向立柱滚动配合。

2.根据权利要求1所述的压剪试验装置，其特征在于：各导向轮的轮面具有与对应导向立柱适配导向滚动配合的环形凹部。

3.根据权利要求1所述的压剪试验装置，其特征在于：导向轮有两个，两个导向轮对称布置于下压板的左右两侧。

4.根据权利要求1所述的压剪试验装置，其特征在于：竖向加载机构还包括位于剪切板上侧的上压板，水平加载机构包括沿左右方向延伸的导轨，导轨上导向移动装配有加载小车，加载小车具有用于与所述竖向加载支架顶抵配合的反力部，加载小车上设置有水平力加载缸，所述上压板上转动装配有转动轴线沿上下方向延伸的上压板压盘，下压板上转动装配有转动轴线沿上下方向延伸的下压板压盘，剪切板的上端转动设置有用于与上压板压盘配合以对上侧的橡胶支座进行剪切试验的剪切板上压盘，剪切板的下端转动设置有用于与下压板压盘配合以对下侧的橡胶支座进行剪切试验的剪切板下压盘，上压板压盘、剪切板上压盘、剪切板下压盘和下压板压盘同轴线设置，上压板压盘、剪切板上压盘、剪切板下压盘和下压板压盘具有转动角相差180度的第一工位和第二工位。