CN113029799B - 一种可拆卸式面载荷加载装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及试验加载技术领域，特指一种可拆卸式面载荷加载装置，包括试验基座，试验基座上设有液压顶限位工装、以及对称设于液压顶限位工装的两侧的转轴工装，以及穿设于转轴工装与液压顶限位工装上的钢索装置，钢索装置包括钢索、吊环、拉力传感器与位移传感器，钢索穿设于转轴工装与液压顶限位工装上，拉力传感器通过吊环固定于钢索第一端，位移传感器通过吊环固定于钢索第二端。本发明将整个面载荷加载装置划分为液压顶限位工装、以及对称设于液压顶限位工装的两侧的转轴工装，以及穿设于转轴工装与液压顶限位工装上的钢索装置，实现了加载装置的模块化加工，同时也便于安装拆卸。
Description
技术领域
本发明涉及试验加载技术领域，特指一种可拆卸式面载荷加载装置，属于构件加载响应与分析试验技术领域。
背景技术
船舶是一个复杂的水上工程建筑物，它航行于江河湖海，负担着运输、生产、战斗及其他各种任务。我国有着漫长的海岸线，数目众多的内河湖泊，还有着广阔富饶的海疆，因此需要大量的，类型功能丰富的船舶以从事各方面的工作。作用于船体的载荷可以分为两大类，即静态载荷和动态载荷。静态载荷包括结构自重，浮力，水体静压力等，主要由船舶的形状和装载条件决定。动态载荷则包括波浪引起的波浪剪力，波浪弯矩，以及船体和货物运动加速度产生的惯性力等。船舶行驶过程中，上述多种静态或动态载荷均垂直作用于船体底部或侧面，因此也被称为“侧向载荷”。
目前针对船体结构强度领域研究最为有效的方法依然是模型试验方法。如前所述，各种类型的“侧向载荷”对船体结构纵向及横向强度均有着较大的影响，然而目前有关船舶“侧向载荷”的试验研究并未形成系统成熟的面载荷施加方法。一部分考虑了面载荷加载影响的试验研究，其加载装置尚存在试验模型尺寸小，适用性差，操作复杂，无法重复利用等问题。因此需要开发出一种拆装过程简便，可灵活适配各种尺寸模型，可自由调整加载方向的面载荷试验加载装置。
发明内容
针对以上问题，本发明提供了一种可拆卸式面载荷加载装置，有效解决了现有面载荷试验中所存在的操作安装复杂，价格昂贵，适用性差等问题，提高了加载精度和试验效率，降低了试验成本。
为了实现上述目的，本发明应用的技术方案如下：
一种可拆卸式面载荷加载装置，包括试验基座，试验基座上设有液压顶限位工装、以及对称设于液压顶限位工装的两侧的转轴工装，以及穿设于转轴工装与液压顶限位工装上的钢索装置，钢索装置包括钢索、吊环、拉力传感器与位移传感器，钢索穿设于转轴工装与液压顶限位工装上，拉力传感器通过吊环固定于钢索第一端，位移传感器通过吊环固定于钢索第二端。
根据上述方案，所述液压顶限位工装包括垫板一、液压顶与钢索限位座，液压顶下端通过液压顶限位装置限位于垫板一上，钢索限位座固定于液压顶上端的输出轴上，钢索限位座上设有便于钢索穿过的限位孔。
根据上述方案，所述液压顶限位装置包括限位角钢一与限位角钢二，所述限位角钢一与限位角钢二平行间隔且相对固定于垫板一上，限位角钢一与限位角钢二之间成型有用于限位液压顶的限位槽。
根据上述方案，所述转轴工装包括垫板二与转轴，转轴通过转轴限位装置悬空限位于垫板二上。
根据上述方案，所述转轴通过转轴定位装置定位于转轴限位装置上，转轴限位装置包括转轴限位板与转轴支撑板，转轴支撑板固定于转轴限位板上，转轴限位板上设有便于转轴穿过的通孔。
根据上述方案，所述转轴定位装置包括插销与垫片，垫片套于转轴上，转轴上设有便于插销穿过的穿孔，垫片的直径大于转轴限位板上的通孔孔径。
根据上述方案，所述液压顶限位工装的垫板一与转轴工装的垫板二均通过地螺栓与地螺栓螺母可拆卸地安装于试验基座上。
根据上述方案，所述试验基座上设有与地螺栓相匹配的地螺栓槽道。
本发明有益效果：
1)本发明基于已有的试验基座，提供了一种可拆卸式面载荷加载装置，工程研究领域中面载荷的施加难度较大，已有的部分经过改装的面载荷加载装置也存在成本昂贵，可加载范围较小，安装操作复杂等问题，极大地影响到了试验研究的效率和测试的质量，本发明将整个面载荷加载装置划分为液压顶限位工装、以及对称设于液压顶限位工装的两侧的转轴工装，以及穿设于转轴工装与液压顶限位工装上的钢索装置，实现了加载装置的模块化加工，同时也便于安装拆卸；
2)可在液压顶限位工装、以及对称设于液压顶限位工装的两侧的转轴工装的尺寸范围内，灵活调整钢索装置的数量和安装位置，以适配不同尺寸和规格的试验模型；
3)可通过液压顶限位工装、以及对称设于液压顶限位工装的两侧的转轴工装之间的距离，灵活调整钢索装置中钢索末端的角度，以实现不同方向的载荷施加；
4)可事先加工不同尺寸和规格的加载装置模块，便于针对不同试验模型使用，不同加载装置模块之间还可自由进行组合使用。
附图说明
图1是本发明整体结构示意图；
图2是图1中A方向示意图；
图3是图1中B方向示意图；
图4是本发明垫板一装配示意图；
图5是本发明垫板二装配示意图；
图6是本发明转轴限位装置与转轴定位装置装配示意图；
图7是本发明钢索限位座结构示意图；
图8是本发明拉力传感器与钢索装配示意图；
图9是本发明位移传感器与钢索装配示意图。
1.试验基座；11.地螺栓槽道；2.垫板一；21.限位角钢一；22.液压顶；23.钢索限位座；24.限位孔；25.限位角钢二；26.限位槽；3.垫板二；31.转轴；32.转轴限位板；33.转轴支撑板；34.插销；35.垫片；5.地螺栓；6.地螺栓螺母；7.钢索；8.吊环；9.拉力传感器；10.位移传感器；
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明的技术方案进行说明。
如图1至图9所示，本发明所述一种可拆卸式面载荷加载装置，包括试验基座1，试验基座1上设有液压顶限位工装、以及对称设于液压顶限位工装的两侧的转轴工装，以及穿设于转轴工装与液压顶限位工装上的钢索装置，钢索装置包括钢索7、吊环8、拉力传感器9与位移传感器10，钢索7穿设于转轴工装与液压顶限位工装上，拉力传感器9通过吊环8固定于钢索7第一端，位移传感器10通过吊环8固定于钢索7第二端。以上所述构成本发明基本结构。
本发明采用这样的结构设置，将整个面载荷加载装置划分为液压顶限位工装、以及对称设于液压顶限位工装的两侧的转轴工装，以及穿设于转轴工装与液压顶限位工装上的钢索装置，实现了加载装置的模块化加工，其工作原理：将装有拉力传感器9(或装有位移传感器10)的一端进行固定，并将装有位移传感器10(或装有拉力传感器9)的一端与待加载构件相连，通过液压顶限位工装顶推加载带动钢索7上下动作，实现改变钢索7作用力的方向作用，进而起到加载和变向作用，再通过拉力传感器9与位移传感器10实现对待加载构件的拉力数据与位移数据的读取，模拟面载荷施加，完成对待加载构件的面载荷加载试验。
需要说明的是，本发明优选的将转轴工装对称布置于液压顶限位工装的两侧，其目的是保证载荷平衡并减少所需液压顶的数量。实际上，也可以将转轴工装布置于液压顶限位工装的一侧，这主要取决于模型试验的加载要求，且加载装置(如液压顶22)需要进行相应的调整以保证载荷平衡。
实际应用中，可在液压顶限位工装、以及对称设于液压顶限位工装的两侧的转轴工装的尺寸范围内，灵活调整钢索装置的数量和安装位置，以适配不同尺寸和规格的试验模型；可通过液压顶限位工装、以及对称设于液压顶限位工装的两侧的转轴工装之间的距离，灵活调整钢索装置中钢索末端的角度，以实现不同方向的载荷施加；可事先加工不同尺寸和规格的加载装置模块，便于针对不同试验模型使用，不同加载装置模块之间还可自由进行组合使用。
在本实施例中，所述液压顶限位工装包括垫板一2、液压顶22与钢索限位座23，液压顶22下端通过液压顶限位装置限位于垫板一2上，钢索限位座23固定于液压顶22上端的输出轴上，钢索限位座23上设有便于钢索7穿过的限位孔24。采用这样的结构设置，将钢索7穿于钢索限位座23上，将钢索限位座23固定于液压顶22上端的输出轴上，当液压顶22工作时，通过输出轴的伸出与收缩实现驱动钢索限位座23升降，进而顶推加载带动钢索7上下动作，实现改变钢索7作用力的方向作用。
在本实施例中，所述液压顶限位装置包括限位角钢一21与限位角钢二25，限位角钢一21与限位角钢二25平行间隔且相对固定于垫板一2上，限位角钢一21与限位角钢二25之间成型有用于限位液压顶22的限位槽26。采用这样的结构设置，通过限位角钢一21与限位角钢二25之间的限位槽26将液压顶22下端的底座进行限位。
实际应用中，组装时，将液压顶22下端的底座从限位槽26的侧面嵌入，组装与拆卸均非常方便。
在本实施例中，所述转轴工装包括垫板二3与转轴31，转轴31通过转轴限位装置悬空限位于垫板二3上。采用这样的结构设置，通过将转轴31悬空限位于垫板二3上，便于钢索7穿过。
实际应用中，转轴31相当于钢索7的支点。
在本实施例中，所述转轴31通过转轴定位装置定位于转轴限位装置上，转轴限位装置包括转轴限位板32与转轴支撑板33，转轴支撑板33固定于转轴限位板32上，转轴限位板32上设有便于转轴31穿过的通孔。采用这样的结构设置，通过转轴限位板32与转轴支撑板33将转轴31实现悬空限位于垫板二3上的目的。
实际应用中，垫板二3上均匀间隔设置多组转轴限位装置，可提高转轴31的结构刚度，避免结构出现过度变形，采用转轴限位板32与转轴支撑板33固定方式，可提高转轴限位装置的刚度。
在本实施例中，所述转轴定位装置包括插销34与垫片35，垫片35套于转轴31上，转轴31上设有便于插销34穿过的穿孔，垫片35的直径大于转轴限位板32上的通孔孔径。采用这样的结构设置，通过插销34与垫片35将转轴31的端部定位于转轴限位板32上。
实际应用中，将转轴31的两端端部均定位于转轴限位板32上，垫片35的直径大于转轴限位板32上的通孔孔径，可防止转轴31位移，脱出转轴限位板32，进而起到对转轴31的限位与定位作用。
需要说明的是，钢索7加载方向直接取决于液压顶限位工装与转轴工装间的相对布置关系，通过调整工装间距离的方式可以实现钢索7加载方向的改变。
在本实施例中，所述液压顶限位工装的垫板一2与转轴工装的垫板二3均通过地螺栓5与地螺栓螺母6可拆卸地安装于试验基座1上，试验基座1上设有与地螺栓5相匹配的地螺栓槽道11。采用这样的结构设置，便于液压顶限位工装的垫板一2与转轴工装的垫板二3的安装拆卸。
以上对本发明实施例中的技术方案进行了描述，但本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种可拆卸式面载荷加载装置，包括试验基座(1)，其特征在于：
所述试验基座(1)上设有液压顶限位工装、以及对称设于液压顶限位工装的两侧的转轴工装，以及穿设于转轴工装与液压顶限位工装上的钢索装置，
所述钢索装置包括钢索(7)、吊环(8)、拉力传感器(9)与位移传感器(10)，所述钢索(7)穿设于转轴工装与液压顶限位工装上，所述拉力传感器(9)通过吊环(8)固定于钢索(7)第一端，所述位移传感器(10)通过吊环(8)固定于钢索(7)第二端；所述液压顶限位工装包括垫板一(2)、液压顶(22)与钢索限位座(23)，所述液压顶(22)下端通过液压顶限位装置限位于垫板一(2)上，所述钢索限位座(23)固定于液压顶(22)上端的输出轴上，所述钢索限位座(23)上设有便于钢索(7)穿过的限位孔(24)；通过输出轴的伸出与收缩实现驱动钢索限位座(23)升降，进而顶推加载带动钢索(7)上下动作，实现改变钢索(7)作用力的方向作用；所述液压顶限位工装的垫板一(2)与转轴工装的垫板二(3)均通过地螺栓(5)与地螺栓螺母(6)可拆卸地安装于试验基座(1)上。
2.根据权利要求1所述的一种可拆卸式面载荷加载装置，其特征在于：所述液压顶限位装置包括限位角钢一(21)与限位角钢二(25)，所述限位角钢一(21)与限位角钢二(25)平行间隔且相对固定于垫板一(2)上，所述限位角钢一(21)与限位角钢二(25)之间成型有用于限位液压顶(22)的限位槽(26)。
3.根据权利要求1所述的一种可拆卸式面载荷加载装置，其特征在于：所述转轴工装包括垫板二(3)与转轴(31)，所述转轴(31)通过转轴限位装置悬空限位于垫板二(3)上。
4.根据权利要求3所述的一种可拆卸式面载荷加载装置，其特征在于：所述转轴(31)通过转轴定位装置定位于转轴限位装置上，所述转轴限位装置包括转轴限位板(32)与转轴支撑板(33)，所述转轴支撑板(33)固定于转轴限位板(32)上，所述转轴限位板(32)上设有便于转轴(31)穿过的通孔。
5.根据权利要求4所述的一种可拆卸式面载荷加载装置，其特征在于：所述转轴定位装置包括插销(34)与垫片(35)，所述垫片(35)套于转轴(31)上，所述转轴(31)上设有便于插销(34)穿过的穿孔，所述垫片(35)的直径大于转轴限位板(32)上的通孔孔径。
6.根据权利要求1所述的一种可拆卸式面载荷加载装置，其特征在于：所述试验基座(1)上设有与地螺栓(5)相匹配的地螺栓槽道(11)。
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