CN205506587U - 腰椎疲劳试验机的动力机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种腰椎疲劳试验机的动力机构，包括支撑板（1），支撑板（1）上方设有驱动装置（2），驱动装置（2）连接有顶杆（3），顶杆（3）下端连接有上压板（4），上压板（4）的两侧连接有铰杆（5），且铰杆（5）与顶杆（3）呈三角结构，铰杆（5）上端与支撑板（1）下方相连；所述铰杆（5）之间设有弹簧（6），且弹簧（6）的上、下端分别与支撑板（1）和上压板（4）相连；所述顶杆（3）上套设有固定件（7）和压簧（8），且压簧（8）位于固定件（7）上方；所述顶杆（3）穿过支撑板（1）上设有的通孔（9）与上压板（4）相连。本实用新型具有能够模拟人体腰椎实际受力工况、精度高、载荷能够满足试验要求和结构简单的特点。

Description

腰椎疲劳试验机的动力机构

技术领域

本实用新型涉及一种试验机，特别是一种腰椎疲劳试验机的动力机构。

背景技术

腰疼和腰椎间盘突出是人类脊椎病中较为普遍的一种症状。椎间盘在生化方面的退变以及由于椎间盘过载都对椎间盘突出有所影响，虽然目前还没有办法来有效地治疗由于生化效应引起的腰椎间盘综合症，但研究人员可以根据患者在脊柱受压力加载时感到疼痛加剧的现象，从实验研究中得到改善腰椎间盘受力状态的办法，进而减轻病人的痛苦。因为椎间盘主要承受的是轴向压力载荷，所以，压缩试验就成了测定其力学性质最常见的方法。压缩试验主要是通过试验机进行，而现有的试验机中的动力机构无法根据人体腰椎的运动特点，实现试验机产生的加载形式与人体腰椎实际使用条件相一致。同时，由于人体脊椎体积较小，所需的载荷较小但其对精度要求较高，而现有的试验机由于主要应用于高压超压等领域，对低压领域的载荷的控制和精度的控制无法满足试验所需。而且，现有的试验机的结构比较复杂。因此，现有的技术存在着无法模拟人体腰椎实际受力工况、精度不高、载荷要求无法满足试验需求和结构复杂等问题。

实用新型内容

本实用的目的在于提供一种腰椎疲劳试验机的动力机构。它具有能够模拟人体腰椎实际受力工况、精度高、载荷能够满足试验要求和结构简单的特点。

本实用新型的技术方案：腰椎疲劳试验机的动力机构，包括支撑板，支撑板上方设有驱动装置，驱动装置连接有顶杆，顶杆下端连接有上压板，上压板的两侧连接有铰杆，且铰杆与顶杆呈三角结构，铰杆上端与支撑板下方相连；所述铰杆之间设有弹簧，且弹簧的上、下端分别与支撑板和上压板相连；所述顶杆上套设有固定件和压簧，且压簧位于固定件上方；所述顶杆穿过支撑板上设有的通孔与上压板相连。

前述的腰椎疲劳试验机的动力机构中，所述驱动装置包括步进电机，步进电机的输出轴连接有偏心轮，偏心轮与顶杆相接触。

前述的腰椎疲劳试验机的动力机构中，所述驱动装置包括液压缸和液压系统，液压缸伸出端与顶杆相接触；所述液压系统包括油箱，油箱连接有低压泵，低压泵连接有三位四通电磁换向阀，且与三位四通电磁换向阀的A端相连，三位四通电磁换向阀的B端经管道与油箱相连，三位四通电磁换向阀的T端连接有液压缸的有杆腔，三位四通电磁换向阀的P端连接有第一单向阀，第一单向阀与液压缸的无杆腔相连，液压缸的无杆腔连接有液控单向阀，液控单向阀连接有第二单向阀，第二单向阀连接有高压泵，高压泵与油箱相连；所述液控单向阀与三位四通电磁换向阀的T端相连，液控单向阀和第二单向阀之间还连接有电磁溢流阀，电磁溢流阀连接有电磁换向球阀，电磁换向球阀连接有节流阀，节流阀与液压缸的无杆腔相连；所述第一单向阀连接有压力传感器、第一角度传感器和第二角度传感器，所述压力传感器安装于液压缸伸出端底部，所述的第一角度传感器和第二角度传感器位于上压板；所述低压泵还连接有溢流阀，溢流阀和电磁溢流阀与油箱相连。

与现有技术相比，本实用新型通过设置驱动装置，驱动装置以一定的运动频率带动顶杆运动，通过顶杆的往复运动实现对上压板的加压，上压板的回程通过上压板另一端的弹簧的弹簧力实现，从而可以实现模拟人体腰椎的实际受力工况，而且其结构较为简单；另外驱动装置采用步进电机配合偏心轮工作或者采用液压系统进行控制，通过控制步进电机的转速和次数或者对液压系统的控制系统的设置，从而可以提高动力机构的运动精度，同时也可以精确控制动力机构的输出力，使其输出载荷能够满足试验所需的要求。同时，在顶杆上套设压簧，可以使得顶杆在不受力的情况下复位，同时在顶杆下降时起到缓冲作用，保证上压板所受的力均匀。综上所述，本实用新型具有能够模拟人体腰椎实际受力工况、精度高、载荷能够满足试验要求和结构简单的特点。

另外，本实用新型还具有以下有益效果：

（1）通过将顶杆设置成作轴向的往复运动，将铰杆与上压板铰接，使得上压板只在顶杆端发生轴向的位移，且上压板具有倾向于顶杆位置轴向向下的角度，使得试验机的加载方式与人体腰椎的实际受力状况相一致，进而提高了实验数据的准确性。

（2）液压系统采用高低压双泵组合供油，液压缸在进程和回程期间两泵可卸载，能量利用合理；采用小流量高压泵取代传统的主缸进油路设置液控单向阀加小型蓄能器的进程方式以及采用主油路增设旁通节流回路取代采用液控单向阀在主缸高压回路直接释压的方式，可以实现液压缸的快进、慢进、慢退以及快退，使得顶杆的往复运动定位精度高、动作平稳，可以有效控制液压缸的输出力，释压冲击噪声小，进而也提高设备的使用寿命。

附图说明

图1是实施例1的结构示意图；

图2是图1的左视图；

图3是实施例2的结构示意图；

图4是图3的左视图；

图5是液压系统的油路图。

附图中的标记说明：1-支撑板，2-驱动装置，3-顶杆，4-上压板，5-铰杆，6-弹簧，7-固定件，8-压簧，9-通孔，10-步进电机，11-偏心轮，12-液压缸，13-油箱，14-低压泵，15-三位四通电磁换向阀，16-第一单向阀，17-液控单向阀，18-第二单向阀，19-高压泵，20-电磁溢流阀，21-电磁换向球阀，22-节流阀，23-压力传感器，24-第一角度传感器，25-第二角度传感器，26-溢流阀，27-上缓冲垫，28-连杆，29-下缓冲垫。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步说明，但不作为对本实用新型限制的依据。

实施例1：腰椎疲劳试验机的动力机构，构成如图1和图2所示，包括支撑板1，支撑板1上方设有驱动装置2，驱动装置2连接有顶杆3，顶杆3下端连接有上压板4，上压板4的两侧连接有铰杆5，且铰杆5与顶杆3呈三角结构，铰杆5上端与支撑板1下方相连；所述铰杆5之间设有弹簧6，且弹簧6的上、下端分别与支撑板1和上压板4相连；所述顶杆3上套设有固定件7和压簧8，且压簧8位于固定件7上方；所述顶杆3穿过支撑板1上设有的通孔9与上压板4相连。

所述驱动装置2包括步进电机10，步进电机10的输出轴连接有偏心轮11，偏心轮11与顶杆3相接触。

所述顶杆3包括上缓冲垫27，上缓冲垫27下方连接有连杆28，且上缓冲垫27的直径大于连杆28的直径，连杆28下端连接有圆柱型结构的下缓冲垫29，下缓冲垫29与上压板4相接触。

所述固定件7由两个直径为上大下小的中空圆柱组成，且固定件7上端固定于支撑板1，固定件7下端穿过通孔9。

给定电机一个转速，并同时设定试验加载的次数，按下启动按钮，当传感器接收到电机转过的圈数达到给定的加载次数后，电机停止工作。为实现机构的偏心加压，下压后上压板4与原水平位置所成角度不超过6°。将偏心距调整为11mm。

实施例2：腰椎疲劳试验机的动力机构，构成如图3、图4和图5所示，包括支撑板1，支撑板1上方设有驱动装置2，驱动装置2连接有顶杆3，顶杆3下端连接有上压板4，上压板4的两侧连接有铰杆5，且铰杆5与顶杆3呈三角结构，铰杆5上端与支撑板1下方相连；所述铰杆5之间设有弹簧6，且弹簧6的上、下端分别与支撑板1和上压板4相连；所述顶杆3上套设有固定件7和压簧8，且压簧8位于固定件7上方；所述顶杆3穿过支撑板1上设有的通孔9与上压板4相连。

所述驱动装置2包括液压缸12和液压系统，液压缸12伸出端与顶杆3相接触；所述液压系统包括油箱13，油箱13连接有低压泵14，低压泵14连接有三位四通电磁换向阀15，且与三位四通电磁换向阀15的A端相连，三位四通电磁换向阀15的B端经管道与油箱13相连，三位四通电磁换向阀15的T端连接有液压缸12的有杆腔，三位四通电磁换向阀15的P端连接有第一单向阀16，第一单向阀16与液压缸12的无杆腔相连，液压缸12的无杆腔连接有液控单向阀17，液控单向阀17连接有第二单向阀18，第二单向阀18连接有高压泵19，高压泵19与油箱13相连；所述液控单向阀17与三位四通电磁换向阀15的T端相连，液控单向阀17和第二单向阀18之间还连接有电磁溢流阀20，电磁溢流阀20连接有电磁换向球阀21，电磁换向球阀21连接有节流阀22，节流阀22与液压缸12的无杆腔相连；所述第一单向阀16连接有压力传感器23、第一角度传感器24和第二角度传感器25，所述压力传感器23安装于液压缸12伸出端底部，所述的第一角度传感器24和第二角度传感器25位于上压板4；所述低压泵14还连接有溢流阀26，溢流阀26和电磁溢流阀20与油箱13相连。

所述顶杆3包括上缓冲垫27，上缓冲垫27下方连接有连杆28，且上缓冲垫27的直径大于连杆28的直径，连杆28下端连接有圆柱型结构的下缓冲垫29，下缓冲垫29与上压板4相接触。

所述固定件7由两个直径为上大下小的中空圆柱组成，且固定件7上端固定于支撑板1，固定件7下端穿过通孔9。

当电磁铁1YA和3YA通电时，三位四通电磁换向阀15和电磁溢流阀20中的电磁换向阀分别切换至右位和上位，高压泵19经液控单向阀17、低压泵14经三位四通电磁换向阀15及第一单向阀16同时向液压缸12的无杆腔供油，液压缸12有杆腔经三位四通电磁换向阀15回油，活塞杆运动，当活塞杆与顶杆3相接触后，压力传感器23发出信号，电磁铁1YA断电使三位四通电磁换向阀15复至中位，低压泵14卸载，高压泵19继续向液压缸12供油，这时顶杆3向下运动，使得上压板4开始倾斜，当上压板4倾斜到设定的角度后，第一角度传感器24发出信号，高压泵19停止供油。高压泵19停止供油后，电磁铁4YA通电使电磁换向球阀21切换至上位，液压缸12无杆腔通过旁路节流回路（节流阀22和电磁换向阀21）释放压力（释压时间根据调节节流阀22的开度实现），当释压达一定值时，上压板4向上倾斜一定角度，第二角度传感器25发信，电磁铁2YA通电使三位四通电磁换向阀15切换至左位，低压泵14的压力油经三位四通电磁换向阀15进入液压缸12的有杆腔，并反向导通液控单向阀17，液压缸12快速回程，同时电磁铁3YA断电使电磁溢流阀20中的电磁换向阀复位（下位），高压泵19通过电磁溢流阀20卸载，从而完成一个工作循环。

本实用新型的工作原理：启动驱动装置2，驱动装置2带动顶杆做往复运动，顶杆3与上压板4相连，从而可以带动上压板4运动，铰杆5与上压板4另一端和支撑板1均经过铰接相连，同时上压板4在铰杆端还设有弹簧6。当顶杆3对上压板4施加力后，上压板4往下运动，弹簧6被拉伸，弹簧6积蓄弹簧力，当顶杆3上升后，上压板4在弹簧6的弹簧力作用下复位。同时，在顶杆上套设压簧，可以使得顶杆在不受力的情况下复位，同时在顶杆下降时起到缓冲作用，保证上压板所受的力均匀。

Claims (3)

1.腰椎疲劳试验机的动力机构，其特征在于：包括支撑板（1），支撑板（1）上方设有驱动装置（2），驱动装置（2）连接有顶杆（3），顶杆（3）下端连接有上压板（4），上压板（4）的两侧连接有铰杆（5），且铰杆（5）与顶杆（3）呈三角结构，铰杆（5）上端与支撑板（1）下方相连；所述铰杆（5）之间设有弹簧（6），且弹簧（6）的上、下端分别与支撑板（1）和上压板（4）相连；所述顶杆（3）上套设有固定件（7）和压簧（8），且压簧（8）位于固定件（7）上方；所述顶杆（3）穿过支撑板（1）上设有的通孔（9）与上压板（4）相连。

2.根据权利要求1所述的腰椎疲劳试验机的动力机构，其特征在于：所述驱动装置（2）包括步进电机（10），步进电机（10）的输出轴连接有偏心轮（11），偏心轮（11）与顶杆（3）相接触。

3.根据权利要求1所述的腰椎疲劳试验机的动力机构，其特征在于：所述驱动装置（2）包括液压缸（12）和液压系统，液压缸（12）伸出端与顶杆（3）相接触；所述液压系统包括油箱（13），油箱（13）连接有低压泵（14），低压泵（14）连接有三位四通电磁换向阀（15），且与三位四通电磁换向阀（15）的A端相连，三位四通电磁换向阀（15）的B端经管道与油箱（13）相连，三位四通电磁换向阀（15）的T端连接有液压缸（12）的有杆腔，三位四通电磁换向阀（15）的P端连接有第一单向阀（16），第一单向阀（16）与液压缸（12）的无杆腔相连，液压缸（12）的无杆腔连接有液控单向阀（17），液控单向阀（17）连接有第二单向阀（18），第二单向阀（18）连接有高压泵（19），高压泵（19）与油箱（13）相连；所述液控单向阀（17）与三位四通电磁换向阀（15）的T端相连，液控单向阀（17）和第二单向阀（18）之间还连接有电磁溢流阀（20），电磁溢流阀（20）连接有电磁换向球阀（21），电磁换向球阀（21）连接有节流阀（22），节流阀（22）与液压缸（12）的无杆腔相连；所述第一单向阀（16）连接有压力传感器（23）、第一角度传感器（24）和第二角度传感器（25），所述压力传感器（23）安装于液压缸（12）伸出端底部，所述的第一角度传感器（24）和第二角度传感器（25）位于上压板（4）；所述低压泵（14）还连接有溢流阀（26），溢流阀（26）和电磁溢流阀（20）与油箱（13）相连。