CN111044357B - 一种大型结构构件静力加载试验机 - Google Patents

Abstract

一种大型结构构件静力加载试验机，涉及静力加载试验装置技术领域，包括主机框架，主机框架上沿竖向并列设置有多个独立三维运动的作动机构。本发明解决了传统技术中对多点进行分段测试时，需拆卸结构件，并对其重新校准测试点，且满足不了多点同时测试；受限于测试空间，无法保证大型结构件稳固定位；以及提供大的伸出量用以补偿结构件因厚度小存在的偏差，使得影响伸缩缸强度及稳定性的问题。

Description

一种大型结构构件静力加载试验机

技术领域

本发明涉及静力加载试验装置技术领域，具体涉及一种大型结构构件静力加载试验机。

背景技术

传统力学试验机通过对试样施加拉伸、压缩、弯曲、剪切力测试结构材料在上述载荷模式下的力学性能，用于结构材料性能评价，力学试验机是在室温条件下，通过砝码、液压系统、伺服系统等方式配合相应力学试样装夹装置，对试样施加拉伸、压缩、弯曲、剪切等外力，记录系统则记录试样从开始施加载荷到失效破坏过程中，试样受力大小、几何特征随时间的变化规律，为后续的力学性能分析提供基础数据。

中国国家知识产权局公开了一个申请号为201721698718.8的专利，该专利包括装置主体与上夹具，所述装置主体的上端外表面中间位置设有伸缩柱，所述装置主体的上端外表面靠近伸缩柱的两侧设有立柱，所述装置主体的前端外表面设有控制面板，且控制面板的前端外表面设有显示屏，所述伸缩柱的上端外表面设有连接底座，且连接底座的两端均设有套管。通过在上夹具一侧设有的锁紧螺栓，可以挤压夹具，将冶具与夹具固定的更加紧密，安全性较好并且可以满足使用者的多样化需求，通过在立柱上设有的限位圈，可以防止套管下滑带来的安全隐患，延长设备的使用寿命，通过在上夹具中设有的L型连接杆，使不同形状的冶具在夹具上的固定更加紧密，适用性更强。

但是该装置随着使用也逐渐的暴露出了该装置的不足之处，主要表现在以下几点：

第一，该装置通过独立的压块对结构件进行作用测试，但是对结构件多个测试点进行测试时，就得需要拆卸结构件，重新校准测试点，增加了操作步骤及劳动强度。

第二，其中结构件，根据测试需要，还需要同时对多个点进行同时作用测试，这就使得该装置无法实现对多点进行测试使用，造成局限大。

第三，其中该装置再对结构件进行作用测试时，其中体积小的结构件可通过操作人员进行放置固定，当体积大的结构件进行作用测试时，这就受限于测试空间的影响，使得不易对结构件进行稳固定位，影响结构件测试过程中的稳定性。

第四，其中对该装置通过液压缸的伸缩用以对结构件进行固定测试，其中当对体积厚度较小的结构件进行测试时，便得需要伸缩缸伸出大的进给量用以测试，影响伸缩缸的稳定性及强度，这时测试过程中若出现打滑的现象，则直接损坏液压缸，造成测试工作的中断。

其中现有的研发人员的研发路上均是围绕小型的结构件进行作用测试，却忽略了，当代科技的进步，已经逐渐的向大型结构件进行转变，其中大型结构件受限于其体积大小，需对其多点进行测试，这就使得小型结构件的测试装置，已满足不了大型结构件的测试使用。

综上可知，现有技术在实际使用上显然存在不便与缺陷，所以有必要加以改进。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种大型结构构件静力加载试验机，用以解决传统技术中对多点进行分段测试时，需拆卸结构件，并对其重新校准测试点，且满足不了多点同时测试；受限于测试空间，无法保证大型结构件稳固定位；以及提供大的伸出量用以补偿结构件因厚度小存在的偏差，使得影响伸缩缸强度及稳定性的问题。

为解决上述问题，本发明提供如下技术方案：

一种大型结构构件静力加载试验机，包括主机框架，所述主机框架上沿竖向并列设置有多个独立三维运动的作动机构。

作为一种改进的方案，所述主机框架的一侧还滑动安装有用以将测试样移动至所述主机框架内的移动机构。

作为一种改进的方案，所述主机框架上还沿横向设置有作三维运动的剪切力试验机构。

作为一种改进的方案，所述主机框架内还安装有用以将所述移动机构顶起固定的定位机构。

作为一种改进的方案，所述主机框架的四周包覆有安全防护机构，且所述安全防护机构上设有用以避让所述移动机构的避让组件。

作为一种改进的方案，所述作动机构包括竖向作动器，所述竖向作动器通过沿X轴以及Y轴运动的第一动力组件驱动安装。

作为一种改进的方案，所述剪切力试验机构包括两组横向作动器，且两套所述横向作动器依次通过第二动力组件沿X轴和Z轴运动，以及沿Y轴和Z轴运动。

作为一种改进的方案，所述移动机构包括平台输送车，所述平台输送车往复移动于所述主机框架内和其外部之间。

作为一种改进的方案，所述定位机构包括将移动至所述主机框架内的平台输送车进行举升的支撑部件。

作为一种改进的方案，所述支撑部件包括转动安装于所述主机框架底面上的丝杠，所述丝杠的上端部与所述平台输送车的底部相抵。

作为一种改进的方案，所述避让组件包括当所述平台输送车进出所述主机框架时，用以通断进出通道的安全门。

作为一种改进的方案，所述安全防护机构包括与所述安全门包覆于所述主机框架四周的护栏。

作为一种改进的方案，所述安全门的下方还设有滑轨，所述安全门通过滚轮往复运动于所述滑轨上。

作为一种改进的方案，所述主机框架的顶部还安装有 维护平台。

作为一种改进的方案，所述主机框架内还安装有用以驱动平台输送车移动的移动轨道，所述移动轨道的一端延伸至所述主机框架的外部。

作为一种改进的方案，所述移动轨道上沿其延伸方向转动设有驱动链条，所述平台输送车的底部上固接有卡装于所述驱动链条内的卡爪。

作为一种改进的方案，所述第一动力组件和第二动力组件均包括移动横梁，所述移动横梁上沿其延伸方向滑动安装有安装座，所述移动横梁还沿与其延伸方向相垂直的方向滑动设置。

作为一种改进的方案，所述移动横梁上的两端分别安装有端支座，两个所述端支座之间安装有滚珠丝杠，所述安装座安装于所述滚珠丝杠上，所述作动器的底座固接于所述安装座上。

作为一种改进的方案，所述移动横梁上固接有传力套，所述传力套上螺纹连接有直线导轨，并通过所述直线导轨安装于主机框架上。

作为一种改进的方案，所述直线导轨和所述滚珠丝杠的一端部分别安装有伺服传动组件。

作为一种改进的方案，所述主机框架的一侧还设有动力源。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

主要用于大型结构构件静力加载试验；进行建筑结构中的楼板、柱、梁、墙体、框架节点等混凝土试样的力学性能的测试；其中通过多组竖向作动器，实现根据测试样的需要，选择不同的作动器进行工作，省去了重新拆卸测试样的操作，并省去了对测试样进行重新校准的操作，降低了劳动力；不仅实现了分段测试的需要，还实现了多点的同时测试需要；其中通过平台输送车实现了通过在测试空间的外部将结构件放入，便于对结构件进行固定，并且通过平台输送车将结构件移动至主机框架内进行作业，克服传统技术中由于测试空间过小，导致不便于固定的操作；其中通过支撑部件将平台输送车进行顶起，不仅省去了拆卸定位测试样的操作；并且通过支撑部件的升降，实现补偿因厚度小所存在的尺寸偏差，降低了作动器的伸出长度，保证其正常强度；保证作动器工作时的稳定性；便于维护；降低了生产成本及劳动力的输出，结构简单，使用寿命长；结构简单，工作稳定。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明定位机构的结构示意图；

图3为本发明横向作动器的结构示意图；

图4为本发明竖向作动器的结构示意图；

图5为本发明张紧轮的结构示意图；

图6为本发明链轮的结构示意图；

图7为本发明平台输送车的结构示意图；

图8为本发明作动机构的结构示意图；

图中：1-主机框架；2-平台输送车；3-作动机构；4-剪切力试验机构；5-驱动链条；6-定位机构；7-移动轨道；8-安全门；9-维护平台；10-动力源；11-移动横梁；12-安装座；13-滚珠丝杠；14-伺服传动组件；15-直线导轨；16-传力套；17-端支座；18-梯形丝杠；19-安装套；20-转动套；21-链轮；22-链条；23-驱动马达；24-张紧轮；25-滑轨；26-工作平台；27-护栏。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。

如图1至图8所示，大型结构构件静力加载试验机，包括主机框架1，主机框架1上沿竖向并列设置有多个独立三维运动的作动机构3。

主机框架1的一侧还滑动安装有用以将测试样移动至主机框架1内的移动机构，移动机构沿主机框架1一个方向面进入，且该面为正面。

主机框架1上还沿横向设置有作三维运动的剪切力试验机构4。

主机框架1内还安装有用以将移动机构顶起固定的定位机构6。

主机框架1的四周包覆有安全防护机构，且安全防护机构上设有用以避让移动机构的避让组件。

作动机构3包括竖向作动器，竖向作动器通过沿X轴以及Y轴运动的第一动力组件驱动安装，利用第一动力组件安装于主机框架1的顶部，其中X轴以及Y轴为水平面方向移动的两个方向，其中Y轴方向与移动机构的移动方向相同，X轴方向则与其垂直。

其中竖向作动器设置有八组，其中八组竖向作动器采用二行四列布置，组成的八套竖向作动器便可实现在一个特定区域的全平面移动。本机由八套竖向作动器组成，在整个工作区域（6米x4米）内作用点的全部覆盖。

六套竖向作动器调整范围：横向1500mm，纵向1500mm；另外两套竖向作动器调整范围：横向2000mm，纵向1500mm。

由于有两套竖向作动器可以到达框架中间位置，因而方便用户做梁的抗弯强度试验，该两套位于中间的两列中任取一组。

剪切力试验机构4包括两组横向作动器，位于主机框架1的后侧和右侧，其中平台输送车2进给的面为正面，与其相对的便为后面，且两组横向作动器依次通过第二动力组件沿X轴和Z轴运动，以及沿Y轴和Z轴运动，其中沿X轴移动的设有两个横向作动器，沿Y轴移动的只设有一个横向作动器。

剪切力试验机构由横向与纵向的三套静载加力油缸组成的检测机构，是针对墙体剪切强度而设计。三套油缸的高低位置，同样采用伺服电机减速机、齿形带带轮、滚珠丝杠等传动系统，对油缸位置进行上下调整。X方向两个横向作动器，Y方向一个横向作动器。试验时，当X方向两个横向作动器加到一定力值时，启动Y方向加载油缸进行墙体剪切试验；X方向两个横向作动器具有随动功能。

移动机构包括平台输送车2，平台输送车2往复移动于主机框架1内和其外部之间。

本机设备上方行吊将待检试样吊装到平台输送车2上，人工操控设备安全门8打开，人工手动控制按钮控制小车进入试验空间位置停止，人工操控安全门8闭合。启动试验电源，即可以做相应的试验。

平台输送车2的上表面为工作平台26，工作平台26上的四周并列设置有铰支座组件。

铰支座组件包括固定铰支座和旋转铰支座，试样平放于这两种支座上，架起试样，作动器就在试样上进行加载。该两种铰支座对称使用，工作平台26的上表面靠近其中一侧壁和端壁的部分通过螺钉安装固定铰支座，靠近另外一侧壁和端壁的部分就通过螺钉安装旋转铰支座，试样放在这两种铰支座上的，试样的四边由这两种铰支座支架起来。

定位机构6包括将移动至主机框架1内的平台输送车2进行举升的支撑部件。

支撑部件包括转动安装于主机框架1底面上的丝杠，丝杠的上端部与平台输送车2的底部相抵，其中丝杠为四组梯形丝杠18。

将待检试样放置于平台输送车2的铰支座上。平台输送车2进入工作区域内停止，主机框架1下端的四组梯形丝杠18传动系统升起，使得平台输送车2连同工作平台26一同升高，平台输送车2脱离轨道，整体重量由四个梯形丝杠18承担，传动系统停止后，每组梯形丝杠18螺纹升角可自锁，使得整体工作平台26在受到交变载荷时牢固可靠。工作平台26的调整范围：0-600mm；可以做厚度100mm到600mm的楼板试验。

其中梯形丝杠18同轴螺纹套装有转动套20，转动套20上还同轴转动套装有安装套19，安装套19通过主机框架1支撑安装，转动套20的下端部延伸出安装套19并同轴固接有驱动链轮21，四个梯形丝杠18上的驱动链轮21共同通过一根链条22同步转动，其中链条22通过驱动马达23进行驱动，梯形丝杠18的上端部通过顶块与平台运输车的底部相抵；其中链条22上还设有张紧轮24。

避让组件包括当平台输送车2进出主机框架1时，用以通断进出通道的安全门8。

安全防护机构包括与安全门8包覆于主机框架1四周的护栏27。

安全门8的下方还设有滑轨，安全门8通过滚轮往复运动于滑轨25上。

主机框架1的顶部还安装有维护平台9。

主机框架1内还安装有用以驱动平台输送车2移动的移动轨道7，移动轨道7的一端延伸至主机框架1的外部。

移动轨道7上沿其延伸方向转动设有驱动链条5，平台输送车2的底部上固接有卡装于驱动链条5内的卡爪，利用卡爪实现实现驱动链条5移动带动平台输送车2移动。

第一动力组件和第二动力组件均包括移动横梁11，移动横梁11上沿其延伸方向滑动安装有安装座12，移动横梁11还沿与其延伸方向相垂直的方向滑动设置。

移动横梁11上的两端分别安装有端支座17，两个端支座17之间安装有滚珠丝杠13，安装座12安装于滚珠丝杠13上，作动器的底座固接于安装座12上。

移动横梁11上固接有传力套16，传力套16上螺纹连接有直线导轨15，并通过直线导轨15安装于主机框架1上。

直线导轨15和滚珠丝杠13的一端部分别安装有伺服传动组件14。

主机框架1的一侧还设有动力源10。

本机设备配备有必要的安全防护措施：设有遥控对开安全门8，门内两侧安装有精密感应防护光幕；设备两侧面及后面，安装有可拆解便于维修的护栏；安全门8及3面护栏构成地面区域内封闭环境。设备上部四周设有高1.2米的护栏，并配有可移动式扶手梯1个。以上设施构成了空间立体防护，提高了设备安全防护等级，使该设备在运行中更加安全可靠。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (3)

1.一种大型结构构件静力加载试验机，其特征在于：包括主机框架(1)，所述主机框架(1)上沿竖向并列设置有多个独立三维运动的作动机构(3)；所述主机框架(1)的一侧还滑动安装有用以将测试样移动至所述主机框架(1)内的移动机构；所述主机框架(1)内还安装有用以将所述移动机构顶起固定的定位机构(6)；所述定位机构(6)包括将移动至所述主机框架(1)内的平台输送车进行举升的支撑部件；所述支撑部件包括转动安装于所述主机框架(1)底面上的丝杠，所述丝杠的上端部与所述平台输送车的底部相抵；

所述主机框架(1)上还沿横向设置有作三维运动的剪切力试验机构(4)；所述作动机构(3)包括竖向作动器，所述竖向作动器通过沿X轴以及Y轴运动的第一动力组件驱动安装，所述剪切力试验机构(4)包括两组横向作动器，且两套所述横向作动器依次通过第二动力组件沿X轴和Z轴运动，以及沿Y轴和Z轴运动；

所述第一动力组件和第二动力组件均包括移动横梁，所述移动横梁上沿其延伸方向滑动安装有安装座，所述移动横梁还沿与其延伸方向相垂直的方向滑动设置，所述移动横梁上的两端分别安装有端支座，两个所述端支座之间安装有滚珠丝杠，所述安装座安装于所述滚珠丝杠上，所述作动器的底座固接于所述安装座上，所述移动横梁上固接有传力套，所述传力套上螺纹连接有直线导轨，并通过所述直线导轨安装于主机框架上，所述直线导轨和所述滚珠丝杠的一端部分别安装有伺服传动组件；

平台输送车的上表面为工作平台，工作平台上的四周并列设置有铰支座组件，铰支座组件包括固定铰支座和旋转铰支座，固定铰支座和旋转铰支座对称使用，工作平台的上表面靠近其中一侧壁和端壁的部分通过螺钉安装固定铰支座，靠近另外一侧壁和端壁的部分就通过螺钉安装旋转铰支座，试样平放于固定铰支座和旋转铰支座，并架起试样；

丝杠为四组梯形丝杠，其中梯形丝杠同轴螺纹套装有转动套，转动套上还同轴转动套装有安装套，安装套通过主机框架支撑安装，转动套的下端部延伸出安装套并同轴固接有驱动链轮，四个梯形丝杠上的驱动链轮共同通过一根链条同步转动，其中链条通过驱动马达进行驱动，梯形丝杠的上端部通过顶块与平台运输车的底部相抵，链条上还设有张紧轮。

2.根据权利要求1所述的一种大型结构构件静力加载试验机，其特征在于：所述主机框架(1)的四周包覆有安全防护机构，且所述安全防护机构上设有用以避让所述移动机构的避让组件。

3.根据权利要求1所述的一种大型结构构件静力加载试验机，其特征在于：所述移动机构包括平台输送车，所述平台输送车往复移动于所述主机框架(1)内和其外部之间。

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