发明内容
本发明提供一种抗震性能测试设备,用以解决现有技术中结构复杂、故障率高以及成本高的缺陷,结构简单,成本低,调整便捷,还适合多点拉压施力场合。
本发明提供一种抗震性能测试设备,包括:
设备框架,设置有用于支撑和固定被测试件的样品台;
施力装置,对应于所述样品台以向所述被测试件施加拉力或压力,所述施力装置包括双向伸缩缸、连接组件、第一定位件和第二定位件;
所述双向伸缩缸包括壳体和适于相对于所述壳体直线移动的移动件,所述移动件适于在拉力施力位置与压力施力位置之间切换,所述移动件包括相对设置的第一伸缩杆和第二伸缩杆;
所述连接组件适于连接被测试件;
所述第一定位件连接于所述第一伸缩杆,在所述拉力施力位置,所述第一定位件限位于所述壳体的第一端,以限制所述第一伸缩杆伸出所述壳体第一长度;
所述第二定位件连接于所述第二伸缩杆,在所述压力施力位置,所述第二定位件限位于所述壳体的第二端,以限制所述第二伸缩杆伸出所述壳体第二长度;
其中,所述第一端与所述第二端为相对的两端。
根据本发明提供的一种抗震性能测试设备,所述施力装置还包括用于检测所述移动件受到的拉力或压力的拉压式力传感器,所述拉压式力传感器连接于所述第二伸缩杆与所述连接组件之间。
根据本发明提供的一种抗震性能测试设备,所述连接组件包括连接套、第一弹性件、第二弹性件和连接件,所述连接件包括固定连接的分隔部和连接部,所述分隔部位于所述第一弹性件与所述第二弹性件之间,所述第一弹性件和所述第二弹性件位于所述连接套内,所述连接套的一端连接所述拉压式力传感器,所述连接部伸出所述连接套的另一端并适于与被测试件连接。
根据本发明提供的一种抗震性能测试设备,所述连接组件还包括连接器,所述连接器构造有旋向相同的第一螺纹段和第二螺纹段,所述第一螺纹段与所述连接部螺纹连接,所述第二螺纹段适于与被测试件螺纹连接。
根据本发明提供的一种抗震性能测试设备,所述第一伸缩杆构造有第三螺纹段,所述第一定位件构造有第四螺纹段,所述第一伸缩杆与所述第一定位件通过所述第三螺纹段与所述第四螺纹段固定连接,所述第三螺纹段连接有第一锁紧螺母,所述第一锁紧螺母抵接所述第一定位件,所述第四螺纹段位于所述第一定位件背离所述壳体的一端。
根据本发明提供的一种抗震性能测试设备,所述第二伸缩杆构造有第五螺纹段,所述第二定位件构造有第六螺纹段,所述第二伸缩杆与所述第二定位件通过所述第五螺纹段与所述第六螺纹段固定连接,所述第五螺纹段连接有第二锁紧螺母,所述第二锁紧螺母抵接所述第二定位件,所述第六螺纹段位于所述第二定位件背离所述壳体的一端。
根据本发明提供的一种抗震性能测试设备,所述拉压式力传感器为轮辐式压力传感器,所述第一伸缩杆、所述第二伸缩杆、所述轮辐式压力传感器以及所述连接组件同轴。
根据本发明提供的一种抗震性能测试设备,所述设备框架连接有第一安装件和连接于所述第一安装件的第二安装件,所述第二安装件连接所述施力装置;
所述第一安装件适于相对于所述设备框架沿预设方向往复运动,
和/或,所述第二安装件适于沿所述第一安装件的延伸方向往复运动,所述第一安装件的延伸方向与所述预设方向形成夹角。
根据本发明提供的一种抗震性能测试设备,所述双向伸缩缸包括容纳压力流体的第一腔体和第二腔体,所述第一腔体和所述第二腔体通过伺服比例阀与压力流体管路连通。
根据本发明提供的一种抗震性能测试设备,在所述施力装置还包括拉压式力传感器的情况下,所述伺服比例阀根据所述拉压式力传感器测得的力值进行调节。
本发明提供的抗震性能测试设备,包括设备框架和安装于设备框架的施力装置,施力装置包括双向伸缩缸、连接组件、第一定位件和第二定位件,通过双向伸缩缸提供拉力施力或压力施力的驱动动力,为了保证双向伸缩缸的第一伸缩杆与第二伸缩杆提供稳定的作用力,在第一伸缩杆上连接第一定位件,在压力施力时,第一定位件限定第一伸缩杆伸出壳体的长度,以使双向伸缩缸向被测试件提供稳定的压力值;在第二伸缩杆上连接第二定位件,在拉力施力时,第二定位件限定第二伸缩杆伸出壳体的长度,以使双向伸缩缸向被测试件提供稳定的拉力值。本设备可对被测试件施加周期性的直线方向上的拉力和压力的场合,结构简单,成本低,调整便捷,适合多点拉压施力场合。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明中的附图,对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
参考图1和图2所示,本发明的实施例提供一种抗震性能测试设备,包括:设备框架300和施力装置100,设备框架300设置有用于支撑和固定被测试件200的样品台301;施力装置100安装于设备框架300,施力装置100对应于样品台301以向被测试件200施加拉力或压力。在物理性能检测技术领域,施力装置100用于对被测试件200在直线方向上施加拉力和压力。
下面提供施力装置100的实施例。
施力装置100包括:双向伸缩缸106、连接组件、第二定位件108和第二定位件108,双向伸缩缸106包括壳体105和适于相对于壳体105直线移动的移动件,移动件适于在拉力施力位置与压力施力位置之间切换,移动件包括相对设置的第一伸缩杆104和第二伸缩杆107;连接组件适于连接被测试件200;第一定位件103连接于第一伸缩杆104,在拉力施力位置,第一定位件103限位于壳体105的第一端,以限制第一伸缩杆104伸出壳体105第一长度;第二定位件108连接于第二伸缩杆107,在压力施力位置,第二定位件108限位于壳体105的第二端,以限制第二伸缩杆107伸出壳体105第二长度;其中,第一端与第二端为相对的两端。
双向伸缩缸106通过流体驱动以控制移动件运动,第一伸缩杆104与第二伸缩杆107为一体式结构,也就是通过流体驱动第一伸缩杆104和第二伸缩杆107运动,第一伸缩杆104与第二伸缩杆107向相背的方向伸出壳体105,参考图2所示,移动件升降运动,也就是第一伸缩杆104与第二伸缩杆107可同步上升或同步下降。其中,本实施例的双向伸缩缸106可选用气缸或液压缸,相对于相关技术中,采用伺服电动缸作为施力器件,本实施例的系统结构更加简单,故障率低,成本低,保养和维修负担小。
移动件适于在拉力施力位置与压力施力位置之间切换,在拉力施力位置,连接组件将移动件提供的压力传递到被测试件200,以向被测试件200施加拉力,进行拉力施力;在压力施力位置,连接组件将移动件提供的拉力传递到被测试件200,以向被测试件200施加压力,进行压力施力。在拉力施力时,第二定位件108的上端抵接在壳体105的下端面(第二端),通过第二定位件108与第二伸缩杆107配合,限定第二伸缩杆107向下伸出的第二长度,以使拉力稳定保持在拉力预设值。在压力施力时,第一定位件103的下端抵接在壳体105的上端面(第一端),通过第一定位件103与第一伸缩杆104配合,限定第一伸缩杆104向上伸出的第一长度,以使压力稳定保持在压力预设值。通过改变第一定位件103连接在第一伸缩杆104的位置,可限定第一伸缩杆104伸出的距离,也就是改变压力施力时双向伸缩缸106的行程;同理,通过改变第二定位件108连接在第二伸缩杆107的位置,可限定第二伸缩杆107伸出的距离,也就是改变拉力施力时双向伸缩缸106的行程。
其中,双向伸缩缸106实现双向行程可调,可向被测试件200施加不同方向的作用力,作用力的大小可根据实际需要调节。第一长度和第二长度均可根据实际需要进行调节。
需要说明的是,在施力装置100处于工作状态时,移动件的位置为拉力施力位置或压力施力位置;在施力装置100处于非工作状态时,移动件可处于其他位置,此时,移动件的位置可灵活选择。
如图1和图2所示,本实施例的抗震性能测试设备,对待检测件在直线方向上施加拉力和压力,双向伸缩缸106的行程可调节,实现拉力和压力分别可调,结构简单,能够克服伺服系统过于复杂、成本高和故障率高的技术不足,还摆脱了伺服系统在多点拉压场合操作复杂、施力成本高、故障率大以及应用受限等弊端。本实施例适用于各种被测试件200的施力,特别是,对被测试件200施加周期性的直线方向上的拉力和向下的压力的场合,结构简单,成本低,调整便捷,特别适合多点拉压施力场合,如石材挂件的拉压性能施力。
在一些实施例中,施力装置100还包括用于检测移动件受到的拉力或压力的拉压式力传感器111,拉压式力传感器111连接于第二伸缩杆107与连接组件之间,在施加拉力或压力的过程中,拉压式力传感器111用于检测双向伸缩缸106向被测试件200施加的作用力数值,以精确控制施力精度。并且拉压式力传感器111可采集实时作用力的数值以作为参考,可以精确快捷地逼近目标作用力值,作用力调整快捷方便。
在一些实施例中,连接组件包括连接套113、第一弹性件112、第二弹性件115和连接件114,连接件114包括固定连接的分隔部和连接部,分隔部位于第一弹性件112与第二弹性件115之间,第一弹性件112和第二弹性件115位于连接套113内,连接套113的一端连接拉压式力传感器111,连接部伸出连接套113的另一端并适于与被测试件200连接。
连接套113用于限位和保护第一弹性件112和第二弹性件115,连接件114的分隔部设置在第一弹性件112与第二弹性件115之间,以对第一弹性件112和第二弹性件115进行分隔和支撑,也就是,参考图2所示,第一弹性件112的上端抵接连接套113的上端、下端抵接分隔部,第二弹性件115的上端抵接分隔部、下端抵接连接套113的下端。连接套113的上端连接拉压式力传感器111,连接部伸出连接套113的下端并适于连接被测试件200。拉压式力传感器111的一端连接第二伸缩杆107的下端、另一端与连接套113的上端连接。
其中,第一弹性件112和第二弹性件115均为弹簧,结构简单且成本低。需要说明的是,第一弹性件112和第二弹性件115的弹性模量一致。但第一弹性件112和第二弹性件115不限于弹簧,还可以为其他能够提供弹性作用力的结构,如弹性块。
在拉力施力时,双向伸缩缸106提供向上的拉力,移动件提供给拉压式力传感器111和连接组件向上的拉力,连接组件的拉力通过连接部传递到被测试件200,连接套113将向上的拉力传递到连接部,此时,第二弹性件115在连接套113与连接部之间被压缩,以起到缓冲和支撑作用。
在压力施力时,双向伸缩缸106提供向下的压力,移动件提供给拉压式力传感器111和连接组件向下的压力,连接组件的压力通过连接部传递到被测试件200,连接套113将向下的压力传递到连接部,此时,第一弹性件112在连接套113与连接部之间被压缩,以起到缓冲和支撑作用。
本实施例中,连接组件设置有弹性件,通过弹性件可对连接件114进行缓冲和支撑,优化连接件114的受力,以延长连接组件的使用寿命,进而有助于延长整个装置的寿命。通过第一弹性件112与第二弹性件115配合,在初始状态下,连接件114位于连接套113内的平衡位置,当第一弹性件112与第二弹性件115的长度相同,则连接件114位于连接套113内的中间位置。
在一些实施例中,施力装置100还包括连接器116,连接器116构造有旋向相同的第一螺纹段和第二螺纹段,第一螺纹段与连接组件螺纹连接,第二螺纹段适于与被测试件200螺纹连接。
本实施例中,连接器116适用于具有螺纹柱的被测试件200,如安装有螺纹柱的石材、安装有被测锚栓201的石材。在连接器116的第二螺纹段与被测试件200的被测锚栓201螺纹连接时,连接器116向下旋拧以连接被测试件200的被测锚栓201,此时,连接器116下降,第一螺纹段沿连接组件向下旋拧,连接组件可保持不动,旋拧连接器116即可。
本实施例中的连接器116与被测试件200相适配,连接器116的结构简单,且连接组件的稳定性好。
当连接组件包括上述的连接件114,第一螺纹段与连接部螺纹连接,结构简单且方便加工。
需要说明的是,在被测试件200未设置被测锚栓201的情况下,施力装置100可设置夹持组件,夹持组件夹持固定被测试件200。
在一些实施例中,第一定位件103套设于第一伸缩杆104的外侧,第一定位件103的端面可抵接壳体105的上端,第一定位件103与壳体105均周向受力,受力更加均匀。
当然,第一定位件103还可以为连接在第一伸缩杆104外侧的限位块,限位块通过移动调节位置。
在一些实施例中,第一伸缩杆104构造有第三螺纹段101,第一定位件103构造有第四螺纹段110,第一伸缩杆104与第一定位件103通过第三螺纹段101与第四螺纹段110固定连接,螺纹连接方便安装且定位准确。
其中,第三螺纹段101与第四螺纹段110的螺距要尽量小,以使调节精度更高,提高行程调精度,进而提高力值调整的精度。
第三螺纹段101位于第一伸缩杆104的上端,第四螺纹段110位于第一定位段的上端,第一定位件103的下端套设在第一伸缩杆104的外侧并适于抵接壳体105的上端,结构简单且调节简便。
在一些实施例中,第三螺纹段101连接有第一锁紧螺母102,第一锁紧螺母102抵接第一定位件103,第四螺纹段110位于第一定位件103背离壳体105的一端。第一锁紧螺母102对第一伸缩杆104与第一定位件103进行轴向限位,提升第一定位件103的固定稳定性,结构简单且成本低,还方便调节第一定位件103的位置。
在一些实施例中,第二定位件108套设于第二伸缩杆107的外侧,第二定位件108的端面可抵接壳体105的下端,第二定位件108与壳体105均周向受力,受力更加均匀。
当然,第二定位件108还可以为连接在第二伸缩杆107外侧的限位块,限位块通过移动调节位置。
在一些实施例中,第二伸缩杆107构造有第五螺纹段,第二定位件108构造有第六螺纹段,第二伸缩杆107与第二定位件108通过第五螺纹段与第六螺纹段固定连接,螺纹连接方便安装且定位准确。
其中,第五螺纹段与第六螺纹段的螺距要尽量小,以使调节精度更高。
第五螺纹段位于第二伸缩杆107的下端,第六螺纹段位于第二定位段的下端,第二定位件108的上端套设在第二伸缩杆107的外侧并适于抵接壳体105的下端,结构简单且调节简便。
在一些实施例中,第五螺纹段连接有第二锁紧螺母109,第二锁紧螺母109抵接第二定位件108,第六螺纹段位于第二定位件108背离壳体105的一端。第二锁紧螺母109对第二伸缩杆107与第二定位件108进行轴向限位,提升第二定位件108的固定稳定性,结构简单且成本低,还方便调节第二定位件108的位置。
结合上述,第一定位件103与第二定位件108为对称设置在壳体105两端的结构,有助于壳体105均匀受力。并且,对称式的结构,加工简便且方便操作。
上述实施例中的第三螺纹段101为独立于第一伸缩杆104的结构,还可以为第一伸缩杆104的一部分,具体可根据实际需要设置。同理,第五螺纹段为独立于第二伸缩杆107的结构,或者,为第二伸缩杆107的一部分。当第三螺纹段101为独立的结构,第三螺纹段101可与第一伸缩杆104螺纹连接固定或卡接固定;同理,当第五螺纹段为独立的结构,第五螺纹段可与第二伸缩杆107螺纹连接固定或卡接固定。
在一些实施例中,拉压式力传感器111为轮辐式压力传感器,轮辐式压力传感器的外圈与第二伸缩杆107连接,内圈与连接套113的上端连接,用于实时感知和显示力值,供操作者手动调节双向伸缩缸106的行程作为依据。
其中,轮辐式压力传感器的轴向长度较短,有助于缩短装置的整体长度,进而优化装置的稳定性。根据轮辐式压力传感器测得的拉压力值,实时控制实验力值,力值控制更加精准,设备更加智能化、操作更加简单化。
在一些实施例中,第一伸缩杆104、第二伸缩杆107、轮辐式压力传感器以及连接组件同轴,拉力和压力沿轴向传递,有助于提升整体结构的稳定性。
在一个具体实施例中,双向伸缩缸106的壳体105内设置移动件,移动件包括第一伸缩杆104和第二伸缩杆107,第一伸缩杆104与第三螺纹段101固定连接,第一伸缩杆104的外侧套设第一定位件103,第二伸缩杆107与第五螺纹段固定连接,第二伸缩杆107的外侧套设第二定位件108,第二伸缩杆107的下端连接拉压式力传感器111的上端,拉压式力传感器111的下端与连接套113的上端连接,连接套113内装有T形的连接件114,连接件114包括横向设置的分隔部和竖直延伸的连接部,分隔部的上下两端分别设置第一弹性件112和第二弹性件115,连接部伸出连接套113并与连接器116连接,连接器116与被测试件200连接。
以进行拉力施力为例,对其工作过程进行说明:操作者将被测试件200与连接器116连接,启动双向伸缩缸106,使移动件向上运动以提供拉力,操作者通过拉压式力传感器111显示的拉力的数值,调整第二定位件108在第二伸缩杆107上的位置,使拉力力值达到拉力预设值,然后通过第二锁紧螺母109锁紧第二定位件108以固定力值,即可进行施力。
以进行压力施力为例,对其工作过程进行说明:操作者将被测试件200与连接器116连接,启动双向伸缩缸106,使移动件向下运动以提供压力,通过拉压式力传感器111显示的压力力值,调整第一定位件103在第一伸缩杆104上的位置,使压力力值达到压力预设值,然后用第一锁紧螺母102锁紧以固定力值。
在系统运行过程中,拉压式力传感器111用于实时感知和显示力值,操作者定期观察拉压式力传感器111显示的力值,当发现力值有所偏差时,解除对应的锁紧螺母,微调对应的第一定位件103或第二定位件108,调整完毕再次将锁紧螺母锁紧。
上述实施例中,手动分别调整双向伸缩缸106两端的第一定位件103或第二定位件108的位置,可改变双向伸缩缸106的行程,通过改变气缸行程,改变第一弹性件112或第二弹性件115的压缩量,而改变本装置施加于被测试件200上的拉力值或压力值。在调整第一伸缩杆104的力值时,不会影响第二伸缩杆107的力值,且通过调整双向伸缩缸106的行程,可以无级改变拉力值或压力值。
上述实施例的施力装置100,是纯机械系统,结构简单,成本低,工作可靠且使用寿命长。
下面提供抗震性能测试设备的设备框架300的相关实施例。
如图1所示,设备框架300连接有第一安装件302和连接于第一安装件302的第二安装件303,第二安装件303连接施力装置100;第一安装件302适于相对于设备框架300沿预设方向往复运动,第二安装件303适于沿第一安装件302的延伸方向往复运动,第一安装件302的延伸方向与预设方向形成夹角。第一安装件302与第二安装件303中的至少一个运动,则能带动施力装置100运动。施力装置100可在两个方向上运动,一个施力装置100可对不同位置的被测试件200施加拉力或压力。设备框架300上安装的施力装置100的数量可少于样品台301的数量,通过调整施力装置100的位置,向不同样品台301上的被测试件200施加拉力或压力,可节省设备成本。
如图1所述,第一安装件302适于沿设备框架300的宽度方向往复运动,第一安装件302沿设备框架300的长度方向延伸,第二安装件303适于沿设备框架300的长度方向往复运动,第一安装件302的运动方向与第二安装件303的运动方向相垂直。当然,第一安装件302往复运动的预设方向还可以为其他方向,可根据实际需要调节。
与上述实施例不同的是,第一安装件302固定安装于设备框架300,第二安装件303适于沿第一安装件302的延伸方向运动,以调节施力装置100的位置。
与上述实施例不同的是,第一安装件302适于相对于设备框架300沿预设方向往复运动,第二安装件303固定连接于第一安装件302,施力装置100的位置通过第一安装件302调节。第一安装件302安装有多个第二安装件303,第一安装件302运动,则带动一组施力装置100运动。
上述实施例中,第一安装件302滑动连接于设备框架300,第二安装件303滑动安装于第一安装件302,第一安装件302与第二安装件303可通过手动调节位置或配合直线驱动装置自动调节位置。
设备框架300安装有样品压钳304,样品压钳304位于样品台301的外围,通过样品压钳304将被测试件200固定在样品台301上。
当双向驱动缸为气缸,则抗震性能测试设备需配设气动系统,通过气动系统调节移动件在壳体105内的位置。
下面提供气动系统的相关实施例。
双向伸缩缸106包括容纳压力流体的第一腔体和第二腔体,第一腔体和第二腔体通过伺服比例阀411与压力流体管路连通,可根据第一腔体与第二腔体中压力流体的比例调节移动件在壳体105内的相对位置。伺服比例阀411可通过反馈实时调节第一腔体与第二腔体中压力流体的比例,以保证施力装置100提供的拉力或压力稳定在设定值,进而提升测试准确性。
在施力装置100还包括拉压式力传感器111的情况下,伺服比例阀411根据拉压式力传感器111测得的压力进行调节,第一腔体与第二腔体中压力流体的比例与拉压式力传感器111测得的作用力进行关联调节。抗震性能测试设备还包括控制器,控制器连接伺服比例阀411和拉压式力传感器111,拉压式力传感器111检测到的电信号通过快速采集卡收集,快速采集卡与控制器进行通信以向控制器输入检测到的作用力数值,伺服比例阀411根据作用力数值的大小调节第一腔体与第二腔体中压力流体的比例。伺服比例阀411按控制器设定的数值控制双向伸缩缸106的上腔和下腔的压力,使拉压式力传感器111的力值精确逼近设定值。其中,快速采集卡可以但不限于是电子线路板,快速采集卡可设置在设备的控制柜内。
上述实施例中,双向伸缩缸106的移动件可采用低摩擦活塞,壳体105可采用前密封结构,伺服比例阀搭配具有低摩擦活塞的气缸使用,以提高双向伸缩缸106对伺服比例阀411微调时的响应灵敏度。
参考图1和图3所示,抗震性能测试设备的设备框架300安装有多个施力装置100,气动系统用于调控多个施力装置100的状态。其中,气动系统还包括主路和通过分配器412连接于主路的多个调控支路407,多个调控支路407设置在电控箱内。主路包括相连接的空压机组401、冷干机402、储气罐403、油水分离器404、过滤组件405和第一阀件406,第一阀件406用于调节主路的通断,第一阀件406可以为电磁阀或手动阀。分配器412连接多条调控支路407,调控支路407的结构相同。调控支路407包括第二阀件408、电气比例阀409、油雾器410以及伺服比例阀411,伺服比例阀411为三通阀,伺服比例阀411连接双向伸缩缸106。第二阀件408可以为电磁阀或手动阀。
气动系统的结构简单、调控方便、对双向伸缩杆的控制精准。
需要说明的是,若双向伸缩缸106通过液压系统驱动,液压系统与前述的气压系统相近,可参见上述内容,此处不再赘述。
最后应说明的是:以上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精神和范围。