CN109883856B - 一种压剪试验机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种压剪试验机，包括设置有竖向加载机构、横向加载机构的机构架，还包括上侧箱板和/或下侧箱板用于对相应橡胶支座施加剪切力的剪力箱，机构架上设置有伸入所述剪力箱内部的反力座，反力座与所述剪力箱的内壁之间设置有三个沿圆周方向均匀间隔布置的剪切液压缸，剪切液压缸的一端通过第一铰接结构与反力座铰接相连，剪切液压缸的另外一端通过第二铰接结构与剪力箱的内壁铰接相连。本发明提供了一种可以实现对橡胶支座任意方向剪力试验的压剪试验机。

Description

一种压剪试验机

技术领域

本发明涉及一种用于对橡胶支座进行多方向剪力试验的压剪试验机。

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、立柱5和横梁4，在底座上设置有竖向加载缸6，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：因为加载小车以竖向加载支架为反力架，因此加载小车只能向橡胶支座施加一个方向的作用力，也就是说剪切板也只能对橡胶支座施加一个方向的剪切力，这与真实地震环境中，橡胶支座所受到桥梁剪力力相差较远，在真实的地震环境中，桥梁可能会在任意方向上往复的晃动，因此对橡胶支座的剪切力也是多个方向上的往复动作，而现有技术中的压剪试验机仅能实现橡胶支座一个方向上变形的剪切试验，与橡胶支座的真实受力情况不太符合。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可以实现对橡胶支座任意方向剪力试验的压剪试验机。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

一种能够实现多角度剪切试验的压剪试验机，包括设置有竖向加载机构、横向加载机构的机构架，还包括上侧箱板和/或下侧箱板用于对相应橡胶支座施加剪切力的剪力箱，机构架上设置有伸入所述剪力箱内部的反力座，反力座与所述剪力箱的内壁之间设置有三个沿圆周方向均匀间隔布置的剪切液压缸，剪切液压缸的一端通过第一铰接结构与反力座铰接相连，剪切液压缸的另外一端通过第二铰接结构与剪力箱的内壁铰接相连。

第一铰接结构、第二铰接结构的轴线均沿上下方向延伸，第二铰接结构包括铰轴和通过铰接孔与铰轴相连的铰轴连板，铰轴连板相对铰轴能够上下活动。

机构架包括底座，底座上设置有四根立柱，机构架还包括设置于立柱上端的横梁。

四根立柱分为左右两对，每对立柱均包括前后两根所述的立柱，其中位置最靠左的剪切液压缸的轴线沿左右方向延伸。

所述反力座为底部固定于所述底座上的柱形结构，剪力箱的下侧箱板上开设有供反力座上端穿过的反力座穿孔，剪力箱的上侧箱板与横梁之间形成橡胶支座第一放置空间，竖向加载机构包括竖向布置于所述底座上的竖向加载缸，竖向加载缸的活塞杆顶部设置有加载板，加载板与所述剪力箱的下侧箱板之间形成橡胶支座第二放置空间。

所述反力座为顶部固定于所述横梁上的柱形结构，剪力箱的上侧箱板上开设有供反力座下端穿过的反力座穿孔，竖向加载机构包括竖向布置于所述底座上的竖向加载缸，竖向加载缸的活塞杆顶部设置有加载板，剪力箱的下侧箱板中部于加载板的中部之间形成橡胶支座放置空间。

所述反力座为底部固定于所述底座上的柱形结构，剪力箱的下侧箱板上开设有供反力座上端穿过的反力座穿孔，竖向加载机构包括竖向布置于所述横梁上的竖向加载缸，竖向加载缸的活塞杆底部设置有加载板，剪力箱的上侧箱板中部与加载板的中部之间形成橡胶支座放置空间。

本发明的有益效果为：本发明中的剪力箱采用箱式结构，机构座上设置伸入所述剪力箱内部的反力座，反力座与剪力箱的内壁之间分布有三个沿圆周方向均匀间隔布置的剪切液压缸，使用时，对应的剪切液压缸动作对剪切箱施加作用力，剪切箱对橡胶支座施加剪切力，通过对应剪切液压缸对剪切箱作用力的合成作用，可以实现剪力箱对橡胶支座任意方向上的剪力试验，以能够模拟出更加真实地震环境中橡胶支座所受到的剪切力状况。

附图说明

图1是本发明中实施例1的结构示意图；

图2是图1中横梁与立柱的配合示意图；

图3是图1中剪切液压缸的与剪力箱的配合示意图；

图4是图1中底座与竖向加载缸的配合示意图；

图5是图1中竖向加载缸与快速锁紧装置的配合示意图；

图6是图5中快速夹紧装置的结构示意图；

图7是本发明中实施例2的结构示意图；

图8是本发明中实施例3的结构示意图。

具体实施方式

一种压剪试验机的实施例1如图1~6所示：包括设置有竖向加载机构、横向加载机构的机构架，机构架包括底座25和固定于底座上的四根立柱9，四根立柱分为左右两对，每对立柱均包括前后两根所述的立柱。立柱上设置有横梁12，立柱与横梁之间设置有调整横梁高度的横梁高度调节机构，横梁上设置有沿竖向贯穿横梁的立柱穿孔，横梁通过立柱穿孔与立柱沿上下方向导向移动配合。

压剪试验机还包括上侧箱板14和下侧箱板19用于对相应橡胶支座10施加水平方向剪切力的剪力箱11，竖向加载机构包括四个竖向布置于底座上的竖向加载缸23，竖向加载缸23的活塞杆顶部设置有加载板27，本实施例中，剪力箱的上侧箱板14与横梁12之间形成橡胶支座第一放置空间，加载板27与剪力箱的下侧箱板19之间形成橡胶支座第二放置空间。剪力箱的下侧箱板上开设有反力座穿孔20，第一放置空间、第二放置空间位于反力座穿孔的右侧。底座上固定有上端伸入到剪力箱内部的反力座24，本实施例中反力座为位于四个竖向加载缸之间的柱形结构。反力座与剪力箱的内壁15之间设置有三个沿圆周方向均匀间隔布置的剪切液压缸13，剪切液压缸13的一端通过第一铰接结构与反力座铰接相连，剪切液压缸的另外一端通过第二铰接结构与剪力箱的内壁铰接相连，第一铰接结构、第二铰接结构的轴线均沿上下方向延伸，第二铰接结构包括铰轴16和通过铰接孔与铰轴相连的铰轴连板18，剪力箱的内壁上固定有上下间隔布置的铰轴连接耳板17，铰轴16固定（或转动装配于）铰轴连接耳板上，铰轴连板18固定于剪切液压缸13的活塞杆上，两个铰轴连接耳板17之间的间距大于铰轴连板18的厚度，因此铰轴连板相对铰轴能够上下活动，该设置形式，使得竖向加载缸对橡胶支座进行竖向加载时，该竖向力不会传递到剪切液压缸上，一方面保证向橡胶支座输出竖向加载力的准确性，另外也能够避免竖向加载力对剪切液压缸造成损坏。第一铰接结构包括固定于反力座上的耳板，耳板上设置有竖向铰接轴22，剪切液压缸的缸体上固定有与竖向铰接轴转动连接的连板21。

在本实施例中，四个竖向加载缸23呈菱形分布，前后两个竖向加载缸的最大加载力为2000T，左右两个竖向加载缸的最大加载力为1000T，竖向加载缸的活塞杆通过快速锁紧装置28与加载板27相连，快速锁紧装置可以实现对应活塞杆与加载板的快速连接脱离，当需要竖向加载机构输出6000T竖向加载力时，四个竖向加载缸同时工作；当需要竖向加载机构输出2000T竖向加载力时，断开前后两个竖向加载缸与加载板的连接，只需左右两个竖向加载缸工作；当需要竖向加载机构输出4000T竖向加载力时，断开左右两个竖向加载缸与加载板的连接，只需前后两个竖向加载缸工作，这样可以实现多吨位的加载操作。

快速锁紧装置28包括环形结构的盒状结构的装置座，装置座固定于加载板27的下板面上，装置座包括上盒板50、下盒板52及固定于上盒板50、下盒板52之间的内圈40和外圈39，内圈上沿圆周方向分布有三个沿内圈径向延伸的导向槽42，导向槽42的宽度由外到内逐渐减小，各导向槽中均导向移动装配有锁紧块41，锁紧块41为宽度从外至内逐渐变榨的梯形结构，导向槽与锁紧块配合可以限制锁紧块朝向内侧的最大移动范围。外圈与对应锁紧块之间设置有锁紧块锁紧弹簧43，在锁紧块41的下侧固定有传动销轴44，下盒板52上开设有沿外圈径向延伸的用于与传动销轴44在径向上导向移动配合的导向长孔51，下盒板的下侧安装有解锁液压缸53，解锁液压缸53的活塞杆与传动销轴相连。在正常使用时，解锁液压缸卸力，在锁紧块锁紧弹簧43的作用下，锁紧块41朝向内圈40的内侧移动，并由内圈内侧伸出，在竖向加载缸的活塞杆上端设置有锁紧翻沿54，锁紧翻沿54的顶部用于直接顶在加载板27上，锁紧块由内圈内侧伸出时，可以卡在锁紧翻沿的下侧，实现竖向加载缸与加载板的连接。锁紧块的内侧上端设置有锁紧块倒角结构55，锁紧翻沿与竖向加载缸的活塞杆之间设置有与锁紧块倒角结构匹配的活塞杆倒角，活塞杆倒角可以便于锁紧块移动至活塞杆的下侧。当需要竖向加载缸的活塞杆与加载板脱离时，解锁液压缸动作，通过传动销轴带动解锁块缩回，此时竖向加载缸的活塞杆可以缩回而完成与加载板的脱离。

横梁高度调节机构包括设置于左右立柱相背侧的爬升齿4，横梁高度调节机构还包括上抱卡3和下抱卡6，下抱卡6包括沿上下方向导向移动装配于对应立柱上的下抱卡支座37，下抱卡支座上开设有实现与立柱导向移动配合的抱卡导向孔38，下抱卡支座上沿左右方向导向移动装配有用于与爬升齿配合的下抱卡齿板8，下抱卡齿板的上下两端固定有轴线沿左右方向延伸的下抱卡导向杆34，下抱卡支座上开设有通过与下抱卡导向杆导向移动配合而实现对下抱卡齿板导向的导向杆导向孔，下抱卡齿板8与下抱卡支座之间设置有向下抱卡齿板施加朝向对应爬升齿方向作用力的下抱卡锁紧弹簧35，下抱卡锁紧弹簧套设于对应的下抱卡导向杆34上，下抱卡支座上还设置有水平布置的与下抱卡齿板传动相连以向下抱卡齿板输出左右方向作用力的下抱卡齿板液压缸36。横梁沿上下方向导向移动装配于立柱上，上抱卡3包括固定于所述横梁上的上抱卡支座33，上抱卡支座33上沿左右方向导向移动装配有用于与爬升齿配合的上抱卡齿板1，上抱卡齿板与上抱卡支座之间设置有向上抱卡齿板施加朝向对应爬升齿方向作用力的上抱卡锁紧弹簧31，上抱卡支座上设置有水平布置的与上抱卡齿板传动相连以向上抱卡齿板输出左右方向作用力的上抱卡齿板液压缸2。下抱卡支座与上抱卡支座（或横梁之间）设置有竖向布置的顶升液压缸5。图2中项32表示固定于上抱卡齿板上的与上抱卡支座33导向移动配合的上抱卡导向杆。

横梁高度调节机构的具体工作过程如下：当不需要进行试验时，此时横梁不受橡胶支座的竖向作用力，顶升液压缸5、上抱卡齿板液压缸2和下抱卡齿板液压缸7均不工作，在上抱卡锁紧弹簧31的作用下，上抱卡齿板1与爬升齿4锁紧，实现对横梁12高度位置的固定，在下抱卡锁紧弹簧35的作用下，下抱卡齿板8与爬升齿4锁紧，实现对下抱卡6高度位置的固定。当需要调整横梁的位置时，下抱卡齿板液压缸36向下抱卡齿板8施加朝向对应爬升齿4的作用力，下抱卡齿板在下抱卡齿板液压缸的作用下与爬升齿锁紧，上抱卡齿板液压缸2向上抱卡施加朝远离对应爬升齿方向的作用力，上抱卡齿板与爬升齿脱开，顶升液压缸5向上顶升上抱卡支座，横梁12可以向上移动调整，随后上抱卡齿板液压缸向上抱卡齿板施加朝向对应爬升齿方向的作用力，上包括齿板与爬升齿锁紧实现横梁的位置固定；下抱卡齿板液压缸向下抱卡施加朝远离对应爬升齿方向的作用力，下抱卡齿板与爬升齿脱离，顶升液压缸缩回，则可以带动下抱卡朝上行走，如此循环可以实现横梁一步一步的调整高度。当需要进行压剪试验时，上抱卡齿板在上抱卡齿板液压缸的作用下与爬升齿锁紧，因此可以承担较大的竖向作用力。

使用时，将两个橡胶支座分别置于剪力箱与加载板之间和剪力箱与横梁之间，竖向加载机构的各竖向加载缸用于通过加载板向两个橡胶支座施加竖向加载力，各剪切液压缸配合可以通过剪切箱向橡胶支座施加任意方向的水平剪切力，从而完成对橡胶支座的压剪试验；通过快速锁紧装置可以实现对应竖向加载缸与加载板的快速连接和分离；不同竖向加载缸的选择，可以实现不同吨位的加载需求；横梁高度的调整也简单方便，整个压剪试验机结构紧凑，占用体积较小。在本发明的其它实施例中：第二铰接结构的铰轴也可以设置于剪切液压缸上，第二铰接结构的铰轴连板也可以设置于剪力箱上。

压剪试验机的实施例2如图7所示：实施例2与实施例1不同的是，反力座24为顶部固定于横梁12上的柱形结构，剪力箱11的上侧箱板上开设有供反力座下端穿过的反力座穿孔20，剪力箱11的下侧箱板中部与加载板的中部之间形成橡胶支座放置空间，本压剪试验机一次仅对一个橡胶支座10进行压剪试验，橡胶支座10可以放置在剪力箱11与加载板27的中部之间。图中项9表示立柱；项25表示底座；项23表示竖向加载缸；项28表示快速锁紧装置。

压剪试验机的实施例3如图8所示：实施例3与实施例1不同的是，竖向加载缸23固定于横梁12上，加载板27固定于竖向加载缸的活塞杆底部，剪力箱11的上侧箱板与加载板的中部之间形成橡胶支座10的橡胶支座放置空间。图中项9表示立柱；项20表示反力座穿孔；项25表示底座；项28表示快速锁紧装置。

Claims (6)

1.一种压剪试验机，包括设置有竖向加载机构、横向加载机构的机构架，其特征在于：还包括上侧箱板和/或下侧箱板用于对相应橡胶支座施加剪切力的剪力箱，机构架上设置有伸入所述剪力箱内部的反力座，反力座与所述剪力箱的内壁之间设置有三个沿圆周方向均匀间隔布置的剪切液压缸，剪切液压缸的一端通过第一铰接结构与反力座铰接相连，剪切液压缸的另外一端通过第二铰接结构与剪力箱的内壁铰接相连，竖向加载机构包括四个竖向布置于底座上的竖向加载缸，竖向加载缸的活塞杆顶部设置有加载板，竖向加载缸的活塞杆通过快速锁紧装置与加载板相连，快速锁紧装置包括环形结构的盒状结构的装置座，装置座固定于加载板的下板面上，装置座包括上盒板、下盒板及固定于上盒板、下盒板之间的内圈和外圈，内圈上沿圆周方向分布有三个沿内圈径向延伸的导向槽，导向槽的宽度由外到内逐渐减小，各导向槽中均导向移动装配有锁紧块，锁紧块为宽度从外至内逐渐变窄的梯形结构，外圈与对应锁紧块之间设置有锁紧块锁紧弹簧，锁紧块的下侧固定有传动销轴，下盒板上开设有沿外圈径向延伸的用于与传动销轴在径向上导向移动配合的导向长孔，下盒板的下侧安装有解锁液压缸，解锁液压缸的活塞杆与传动销轴相连，竖向加载缸的活塞杆上端设置有锁紧翻沿，锁紧翻沿的顶部用于直接顶在加载板上，锁紧块由内圈内侧伸出时，卡在锁紧翻沿的下侧。

2.根据权利要求1所述的压剪试验机，其特征在于：第一铰接结构、第二铰接结构的轴线均沿上下方向延伸，第二铰接结构包括铰轴和通过铰接孔与铰轴相连的铰轴连板，铰轴连板相对铰轴能够上下活动。

3.根据权利要求1或2所述的压剪试验机，其特征在于：底座上设置有四根立柱，机构架还包括设置于立柱上端的横梁。

4.根据权利要求3所述的压剪试验机，其特征在于：四根立柱分为左右两对，每对立柱均包括前后两根所述的立柱，其中位置最靠左的剪切液压缸的轴线沿左右方向延伸。

5.根据权利要求3所述的压剪试验机，其特征在于：所述反力座为底部固定于所述底座上的柱形结构，剪力箱的下侧箱板上开设有供反力座上端穿过的反力座穿孔，剪力箱的上侧箱板与横梁之间形成橡胶支座第一放置空间，加载板与所述剪力箱的下侧箱板之间形成橡胶支座第二放置空间。

6.根据权利要求3所述的压剪试验机，其特征在于：所述反力座为顶部固定于所述横梁上的柱形结构，剪力箱的上侧箱板上开设有供反力座下端穿过的反力座穿孔，剪力箱的下侧箱板中部与加载板的中部之间形成橡胶支座放置空间。

Images