CN202994598U - 一种微机控制电液伺服压剪试验机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种微机控制电液伺服压剪试验机。包括主机、水平剪切加载机构、转角测量机构、液压系统和微机控制的电液伺服控制测量系统，主机包括由底座、立柱和固定横梁构成的四立柱主机框架、上压板和下压板，四立柱主机框架中间设置有移动横梁，移动横梁由设置于固定横梁上的竖向油缸驱动可沿立柱上下移动；水平剪切加载机构可在主机一侧的第一导轨上移动，水平剪切加载机构包括滚动小车、钢拉板和牵引装置，钢拉板与牵引装置相连接，牵引装置固定于滚动小车上并可带动钢拉板作水平移动；转角测量机构安装在四立柱主机框架的底座上，本实用新型操作方便，装配简单，实验数据精确，能有效进行桥梁各种橡胶支座的力学和相关物理指标的试验。

Description

一种微机控制电液伺服压剪试验机

技术领域

本实用新型涉及一种压剪试验机，尤其是一种检测橡胶成品力学性能的微机控制电液伺服压剪试验机。 

背景技术

公路桥梁板式橡胶支座、盆式橡胶支座、球型橡胶支座的力学性能试验，根据标准GB20688.4-2007《橡胶支座第四部分：普通橡胶支座》、JT/T-4-2004《公路桥梁板式橡胶支座》,GB/T17955-2000《球形支座技术条件》、JT-391-1999《公路桥梁盆式橡胶支座》，其力学性能试验检测的试验内容包括：抗压弹性模量试验、抗剪弹性模量试验、抗剪粘结性能试验、抗剪老化试验、摩擦系数试验、极限抗压试验和转角试验。

过去板式橡胶和盆式橡胶的检测一般是在2000kN压力试验机上进行试验检测，轴向压缩试验时，加载速率为手动控制无固定加载速率，橡胶压缩变形检测是依靠放在压板四角的百分表进行检测，加载到某一载荷读百分表数值时，由站在四角上的试验员记下变形数据，然后进行计算，判断是否合格，经常出现误判情况。试验操作人员共 5 人。一人操作控制轴向压力，另 4 人记录读数。

做转角试验和抗剪弹性模量等试验时，也是如此；由于试验机为手动控制，加荷速率不稳定，试验机测量系统采用动摆式，其示值精度在 4％～100％范围内为±3%，测量所造成的试验数据不稳定和试验结果误判，给试样生产单位、试样使用的施工单位和设计单位带来困惑，也造成质量隐患。

后来出现了微机控制电液伺服压剪试验机，包括主机、剪切机构和电液伺服控制系统，主机包括底座、立柱、上压板、下压板、横梁和驱动机构，横梁与立柱相连处为丝杠结构，横梁内升降螺母与丝杠有间隙，试验时首先需要一定的力来消除间隙，导致试验结果不准确，由于存在间隙导致横梁受力不均匀，横梁偏转一定角度只是横梁丝母与丝杠卡死，使设备不能使用，甚至损坏设备； 

为克服上述缺点，有人对现有的试验机进行了改进,如国家知识产权局于2007年5月23日公开的由林新生、吕福生等设计的、专利号为200620042299.8、名称为微机控制电液伺服压剪试验机的实用新型专利，它包括主机、水平剪切机构和微机控制的电液饲服控制系统，主机包括底座、立柱、上压板、下压板、横梁和驱动电机，横梁通过升降螺母与立柱相连；水平剪切机构通过导轨设置在主机底座上；上压板固定设置在横梁的下平面上；下压板设置在底座上，立柱为四立柱结构，立柱与横梁相连处为丝杠结构；横梁内升降螺母下端设有消除间隙油腔，横梁侧壁设有通向消除间隙油腔的进油口；所述水平剪切机构固定设置在滚动小车上；底座内设有垂直油缸、垂直活塞、垂直负载传感器，垂直负载传感器一端与垂直活塞相连，另一端与下压板相连；转角油缸设置在底座上；这种结构的微机控制电液伺服压剪试验机，主机采用四立柱框架结构，油缸下置，横梁采用丝杠传动电动升降，丝杠采用大螺距梯形螺纹，由于丝杠与固定在横梁上的升降螺母之间存在螺纹间隙，进行负荷标定时，上压板及横梁等部分零部件的重量也将会附加在负荷传感器上，造成实际使用负荷偏低，影响准确度；在横梁固定调平后的加载过程中，由于这个间隙的存在，试验机在工作过程中会出现的加载停顿、过冲等问题，导致了试验结果的准确性下降。为此，通过设置消除间隙油腔采用液压涨紧，消除传动间隙，在进行负荷标定之前，先将横梁等零部件托起，然后再进行加载、标定，即可消除横梁等零部件重量的影响。该试验机只需一人就可试验，节省人力；无论是轴向压缩、水平剪切还是转角试验，均采用电液伺服控制方法进行控制，加载速率可控，自动化程度高。试验机采用四立柱结构，试验机刚度高。但这种试验机也有其缺点，试验空间大小的改变通过涡轮蜗杆驱动设置于横梁上的并与立柱螺纹连接的升降螺母转动来实现，而试验加载则靠设置于底座内的垂直油缸，结构复杂，成本高，控制、安装难度大。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种结构简单，成本低，控制方便、易安装的微机控制电液伺服压剪试验机。

本实用新型为实现上述目的所采用的技术方案是：

一种微机控制电液伺服压剪试验机，包括主机、水平剪切加载机构、转角测量机构、液压系统和微机控制的电液伺服控制测量系统，所述主机包括由底座、立柱和固定横梁构成的四立柱主机框架、上压板和下压板，所述四立柱主机框架中间设置有移动横梁，移动横梁由驱动机构驱动可沿立柱上下移动，上压板固定于移动横梁上；水平剪切加载机构可在位于主机一侧的第一导轨上移动，水平剪切加载机构与主机之间设有剪切顶板，所述的水平剪切加载机构包括滚动小车、钢拉板和牵引装置，所述钢拉板与牵引装置相连接，所述牵引装置固定于滚动小车上并可带动钢拉板作水平移动, 牵引装置上与剪切顶板相对应还设有反力座；转角测量机构安装在四立柱主机框架的底座上，其特征在于：所述的驱动机构为设置于固定横梁上的竖向油缸，竖向油缸的活塞杆与移动横梁相连接；所述的下压板与底座之间设有竖向负荷传感器，竖向负荷传感器固定于底座上，竖向负荷传感器上固定有竖向负荷传感器压盘；所述主机的另一侧设有第二导轨，下压板上装有滚轮可在第二导轨上移动，第二导轨下部连接有升降装置；所述的第一导轨设置在升降平台上，所述的牵引装置包括水平油缸、拉杆、剪切负荷传感器、剪切传感器座、拉杆座、万向球铰和反力座，水平油缸的两侧分别与滚动小车上的两支撑板相连接，两支撑板下部设有可在第一导轨上滚动的滚轮；所述的反力座固定于水平油缸的后端部；剪切负荷传感器一端安装在剪切传感器座上，另一端与万向球铰相连接，万向球铰安装在水平油缸的活塞杆上；所述的拉杆为两根，对称设置于水平油缸的两侧，两拉杆的一端与剪切传感器座相连接，另一端与拉杆座相连接，所述的钢拉板连接在拉杆座上。

本实用新型中所述的升降装置为设置于主机基础上的升降油缸，第二导轨下部连接在升降油缸的活塞杆上。

本实用新型中所述的升降平台下部设有驱动装置，升降平台可在设置于主机基础上的第三导轨上移动。

本实用新型中所述滚动小车的两支撑板上还设有导轮，拉杆可沿导轮滚动，导轮外表面的母线与拉杆外表面的母线相适配。

本实用新型的试验机试验工作过程如下：

1、抗压弹性模量试验、极限抗压试验：

首先将转角板从主机上拆下、将水平剪切加载机构移出竖向试验空间。试样放在下压板上，升降油缸将第二导轨升起，下压板推入竖向试验空间，升降油缸将第二导轨落下使下压板落在竖向负荷传感器压盘上方。上压板四周分别安装一块百分表，用于测量试样的竖向变形。竖向油缸工作，活塞杆带动移动横梁及上压板向下移动，离试样约2～3mm距离时停止，试验机在预先设置的程序控制下开始进行抗压试验, 竖向油缸对试样施加垂直载荷，微机控制的电液伺服控制测量系统为多通道数据采集系统，试验机载荷液压加载、电子测量，变形、位移采用数字测量，最后集成到数据采集器，再到中央处理器进行测量控制，完成压缩试验。具体步骤按JT/T-4-2004《公路桥梁板式橡胶支座》中规定的试验步骤操作。

2、抗剪弹性模量试验、抗剪粘结性能试验、抗剪老化试验、摩擦系数试验：

首先将转角板从主机上拆下，将上摩擦板、下摩擦板分别装在上压板和下压板上；将一个试样放在下摩擦板中心，另一个试样放在钢拉板中心，操作升降平台使钢拉板进入到竖向试验空间中心停止。调整升降平台使钢拉板保持水平，竖向油缸工作，上压板压在试样上压力达到10MPa后保持不变，试验机在预先设置的程序控制下开始进行剪切试验，水平油缸内的活塞杆由于油压的作用而向前推动安装于剪切传感器座上的水平负荷传感器，这样由拉杆相连剪切传感器座和拉杆座拉动钢拉板施加水平方向的剪切力，固定于水平油缸后端的反力座顶在水平剪切加载机构与主机之间设置的剪切顶板上，克服钢拉板在对试样进行牵引时上压板、下压板与水平油缸之间产生的位移，使钢拉板产生水平位移，当水平位移到达极限位移时，通过控制测量系统读取水平负荷传感器的值，从而达到对试样的抗剪性能的测定。

摩擦系数试验是在钢拉板上下两面上安装不锈钢板试样，试样分别放在不锈钢板试样上，其他操作同抗剪弹性模量试验。具体步骤按JT/T-4-2004《公路桥梁板式橡胶支座》中规定的试验步骤操作。

3、转角试验：

首先将上摩擦板、下摩擦板从主机上拆下，将水平剪切加载机构移出竖向试验空间。将一个试样放在下压板上，下压板的试样上安装转角板，转角板上方放置另一个试样，转角板四周分别安装四块千分表用于测量试样的转角变形，试验机在预先设置的程序控制下开始进行转角试验，具体步骤按JT/T-4-2004《公路桥梁板式橡胶支座》中规定的试验步骤操作。

本实用新型采用的电液伺服控制测量系统系统由多通道闭环测控仪、数字位移传感器、光电位移传感器以及垂直、转角、水平三方向负荷压力传感器及联接线组成，测控仪可以对伺服油源进行控制，实现力、位移加载三闭环方式控制，辅助以计算机处理系统，实现精密控制以及数据共享及后期处理。操作方便，装配简单，实验数据精确，能有效进行桥梁板式、盆式、球式等各种橡胶支座的力学和相关物理指标的试验。

附图说明

图1是本实用新型一种微机控制电液伺服压剪试验机的结构示意图。 

图2是本实用新型一种微机控制电液伺服压剪试验机的水平剪切加载机构的主视示意图。

图3是本实用新型一种微机控制电液伺服压剪试验机的水平剪切加载机构的俯视示意图。

图中：1-下压板，2-底座，3-转角油缸，4-第二导轨，5-转角负荷传感器，6-竖向负荷传感器,7-转角板，8-下摩擦板，9-上摩擦板，10-上压板，11-立柱，12-固定横梁，13-竖向油缸，14-活塞杆，15-钢拉板，16-剪切顶板，17-升降油缸，18-拉杆座，19-拉杆，20-反力座，21-水平油缸，22-剪切负荷传感器，23-剪切传感器座，24-第一导轨，25-万向球铰，26-升降平台，27-第三导轨，28-滚轮，29-导轮，30-支撑板，31-水平油缸的活塞杆，32-移动横梁，33-竖向负荷传感器压盘。

具体实施方式

为能清楚说明本实用新型的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合附图，对本实用新型做进一步的说明。

如图1至图3所示，一种微机控制电液伺服压剪试验机，包括主机、水平剪切加载机构、转角测量机构、液压系统和微机控制的电液伺服控制测量系统，所述主机包括由底座2、立柱11和固定横梁12构成的四立柱主机框架、上压板10和下压板1，所述四立柱主机框架中间设置有移动横梁32，移动横梁32由设置于固定横梁12上的竖向油缸13驱动可沿立柱11上下移动，竖向油缸13的活塞杆14与移动横梁32相连接；上压板10固定于移动横梁32上，下压板1固定于底座2上；水平剪切加载机构可在位于主机一侧的第一导轨24上移动，水平剪切加载机构与主机之间设有剪切顶板16，所述的水平剪切加载机构包括滚动小车、钢拉板15和牵引装置，所述钢拉板15与牵引装置相连接，所述牵引装置固定于滚动小车上并可带动钢拉板15作水平移动, 牵引装置上与剪切顶板16相对应还设有反力座20；转角测量机构安装在四立柱主机框架的底座2上，所述的下压板1与底座2之间设有竖向负荷传感器6，竖向负荷传感器6固定于底座2上，竖向负荷传感器6上固定有竖向负荷传感器压盘33；所述主机的另一侧设有第二导轨4，下压板1上装有滚轮可在第二导轨4上移动，第二导轨4下部连接在升降油缸17的活塞杆上；所述的第一导轨24设置在升降平台26上，升降平台26下部设有驱动装置，升降平台26可在设置于主机基础上的第三导轨27上移动。所述的牵引装置包括水平油缸21、拉杆19、剪切负荷传感器22、剪切传感器座23、拉杆座18、万向球铰25和反力座20，水平油缸21的两侧分别与滚动小车上的两支撑板30相连接，两支撑板30下部设有可在第一导轨24上滚动的滚轮28；所述的反力座20固定于水平油缸21的后端部；剪切负荷传感器22一端安装在剪切传感器座23上，另一端与万向球铰25相连接，万向球铰25安装在水平油缸的活塞杆31上；所述的拉杆19为两根，对称设置于水平油缸21的两侧，两拉杆19的一端与剪切传感器座23相连接，另一端与拉杆座18相连接，所述的钢拉板15连接在拉杆座18上。所述滚动小车的两支撑板30上还设有导轮29，拉杆19可沿导轮29滚动，导轮29外表面的母线与拉杆19外表面的母线相适配。

以上所列举的实施方式仅供理解本实用新型之用，并非是对本实用新型所描述的技术方案的限制，有关领域的普通技术人员，在权利要求所述技术方案的基础上，还可以作出多种变化或变形，所有等同的变化或变形都应涵盖在本实用新型的权利要求保护范围之内。

Claims (4)

1.一种微机控制电液伺服压剪试验机，包括主机、水平剪切加载机构、转角测量机构、液压系统和微机控制的电液伺服控制测量系统，所述主机包括由底座、立柱和固定横梁构成的四立柱主机框架、上压板和下压板，所述四立柱主机框架中间设置有移动横梁，移动横梁由驱动机构驱动可沿立柱上下移动，上压板固定于移动横梁上；水平剪切加载机构可在位于主机一侧的第一导轨上移动，水平剪切加载机构与主机之间设有剪切顶板，所述的水平剪切加载机构包括滚动小车、钢拉板和牵引装置，所述钢拉板与牵引装置相连接，所述牵引装置固定于滚动小车上并可带动钢拉板作水平移动, 牵引装置上与剪切顶板相对应还设有反力座；转角测量机构安装在四立柱主机框架的底座上，其特征在于：所述的驱动机构为设置于固定横梁上的竖向油缸，竖向油缸的活塞杆与移动横梁相连接；所述的下压板与底座之间设有竖向负荷传感器，竖向负荷传感器固定于底座上，竖向负荷传感器上固定有竖向负荷传感器压盘；所述主机的另一侧设有第二导轨，下压板上装有滚轮可在第二导轨上移动，第二导轨下部连接有升降装置；所述的第一导轨设置在升降平台上，所述的牵引装置包括水平油缸、拉杆、剪切负荷传感器、剪切传感器座、拉杆座、万向球铰和反力座，水平油缸的两侧分别与滚动小车上的两支撑板相连接，两支撑板下部设有可在第一导轨上滚动的滚轮；所述的反力座固定于水平油缸的后端部；剪切负荷传感器一端安装在剪切传感器座上，另一端与万向球铰相连接，万向球铰安装在水平油缸的活塞杆上；所述的拉杆为两根，对称设置于水平油缸的两侧，两拉杆的一端与剪切传感器座相连接，另一端与拉杆座相连接，所述的钢拉板连接在拉杆座上。

2.根据权利要求1所述的一种微机控制电液伺服压剪试验机，其特征在于：所述的升降装置为设置于主机基础上的升降油缸，第二导轨下部连接在升降油缸的活塞杆上。

3.根据权利要求1所述的一种微机控制电液伺服压剪试验机，其特征在于：所述的升降平台下部设有驱动装置，升降平台可在设置于主机基础上的第三导轨上移动。

4.根据权利要求1所述的一种微机控制电液伺服压剪试验机，其特征在于：所述滚动小车的两支撑板上还设有导轮，拉杆可沿导轮滚动，导轮外表面的母线与拉杆外表面的母线相适配。

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