腰椎疲劳试验机制造技术

本发明专利技术公开了一种腰椎疲劳试验机，包括底座（1），底座（1）上方连接有立柱（2），立柱（2）上端部连接有动力机构（3），动力机构（3）外套设有罩壳（4），罩壳（4）表面设有控制显示屏（5），控制显示屏（5）连接有电路控制装置（6），电路控制装置（6）与动力机构（3）相连；所述底座（1）中部设有下调节螺杆（7），下调节螺杆（7）上方连接有下压板（8），下压板（8）上方设有下夹具（9）；所述动力机构（3）下方连接有上夹具（10）。本发明专利技术具有能够模拟人体腰椎实际受力工况、研究设备体积小、结构简单、研究的结果理想、研究成本低和能够有效控制载荷和精度的特点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种试验机，特别是一种腰椎疲劳试验机。
技术介绍
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的轴向压缩领域，对低压的压缩领域的载荷的控制和精度的控制无法满足试验所需。而且，现有的实验室中的试验机往往体积很大，结构比较复杂，每做一次实验的成本也较高，而且其试验所得到的结论也不是很理想。因此，现有的技术存在着无法模拟人体腰椎实际受力工况、研究设备体积大、结构复杂、研究的结果不理想、载荷精度要求无法满足试验需求和研究成本高等问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种腰椎疲劳试验机。它具有能够模拟人体腰椎实际受力工况、研究设备体积小、结构简单、研究的结果理想、研究成本低和能够有效控制载荷和精度的特点。本专利技术的技术方案：腰椎疲劳试验机，包括底座，底座上方设有立柱，立柱上端部设有动力机构，动力机构外套设有罩壳，罩壳表面设有控制显示屏，控制显示屏连接有电路控制装置，电路控制装置与动力机构相连；所述底座中部设有下调节螺杆，下调节螺杆上方连接有下压板，下压板上方设有下夹具；所述动力机构下方连接有上夹具。前述的腰椎疲劳试验机中，所述动力机构包括与立柱固定的支撑板，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。前述的腰椎疲劳试验机中，所述电路控制装置包括控制器，控制器连接有驱动器，驱动器与动力机构相连。前述的腰椎疲劳试验机中，所述上夹具和下夹具包括半圆形结构的A环和B环，A环的两端经销钉连接有螺杆，B环两端穿过螺杆经蝴蝶螺母与A环夹紧。与现有技术相比，本专利技术通过动力机构做往复运动，进行轴向加载，使其提供的载荷能在试验室环境中正确模拟人体腰椎的实际受力工况，以使试验机产生的加载形式与人体腰椎实际使用条件相一致；为了适应人体的脊椎体积较小的现状，本专利技术将试验机的体积缩小，使其能放在桌子上就能进行轴向压缩试验，缩小了研究设备体积，使其结构变得简单，也降低了研究成本；由于两压板之间行程较小，故采用调节螺杆手动调节下压板的高度，设计上大大降低了成本。动力机构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。综上所述，本专利技术具有能够模拟人体腰椎实际受力工况、研究设备体积小、结构简单、研究的结果理想、研究成本低和能够有效控制载荷和精度的特点。另外，本专利技术还具有以下有益效果：（1）上、下夹具均采用两个半圆形的环，用销钉连上螺纹杆，并用蝴蝶螺母将两个环夹紧，试样上端与上压板底面相接触，试样下部两端受到夹具的夹紧力，通过模拟腰椎与其上下部位的连接方式，不仅可以有效防止试样脱落，而且可以提高试验数据的准确性。（2）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。（3）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是本专利技术的结构示意图；图2是图1的左视图；图3是实施例1去除罩壳的结构示意图；图4是实施例2去除罩壳的结构示意图；图5是液压系统的油路图；图6是本专利技术的电路控制图；图7是夹具的结构示意图。附图中的标记说明：1-底座，2-立柱，3-动力机构，4-罩壳，5-控制显示屏，6-电路控制装置，7-下调节螺杆，8-下压板，9-下夹具，10-上夹具，11-支撑板，12-驱动装置，13-顶杆，14-上压板，15-铰杆，16-弹簧，17-固定件，18-压簧，19-通孔，20-步进电机，21-偏心轮，22-液压缸，23-油箱，24-低压泵，25-三位四通电磁换向阀，26-第一单向阀，27-液控单向阀，28-第二单向阀，29-高压泵，30-电磁溢流阀，31-电磁换向球阀，32-节流阀，33-压力传感器，34-第一角度传感器，35-第二角度传感器，36-溢流阀，37-控制器，38-驱动器，39-A环，40-B环，41-螺杆，42-蝴蝶螺母。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明，但不作为对本专利技术限制的依据。实施例1：腰椎疲劳试验机，构成如图1、图2、图3、图5和图7所示，包括底座1，底座1上方连接有立柱2，立柱2上端部连接有动力机构3，动力机构3外套设有罩壳4，罩壳4表面设有控制显示屏5，控制显示屏5连接有电路控制装置6，电路控制装置6与动力机构3相连；所述底座1中部设有下调节螺杆7，下调节螺杆7上方连接有下压板8，下压板8上方设有下夹具9；所述动力机构3下方连接有上夹具10。所本文档来自技高网...

【技术保护点】
腰椎疲劳试验机，其特征在于：包括底座（1），底座（1）上方设有立柱（2），立柱（2）上端设有动力机构（3），动力机构（3）外套设有罩壳（4），罩壳（4）表面设有控制显示屏（5），控制显示屏（5）连接有电路控制装置（6），电路控制装置（6）与动力机构（3）相连；所述底座（1）中部设有下调节螺杆（7），下调节螺杆（7）上方连接有下压板（8），下压板（8）上方设有下夹具（9）；所述动力机构（3）下方连接有上夹具（10）。

【技术特征摘要】
1.腰椎疲劳试验机，其特征在于：包括底座（1），底座（1）上方设有立柱（2），立柱（2）上端设有动力机构（3），动力机构（3）外套设有罩壳（4），罩壳（4）表面设有控制显示屏（5），控制显示屏（5）连接有电路控制装置（6），电路控制装置（6）与动力机构（3）相连；所述底座（1）中部设有下调节螺杆（7），下调节螺杆（7）上方连接有下压板（8），下压板（8）上方设有下夹具（9）；所述动力机构（3）下方连接有上夹具（10）。
2.根据权利要求1所述的腰椎疲劳试验机，其特征在于：所述动力机构（3）包括与立柱（2）固定的支撑板（11），支撑板（11）上方设有驱动装置（12），驱动装置（12）连接有顶杆（13），顶杆（13）下端连接有上压板（14），上压板（14）的两侧连接有铰杆（15），且铰杆（15）与顶杆（13）呈三角结构，铰杆（15）上端与支撑板（11）下方相连；所述铰杆（15）之间设有弹簧（16），且弹簧（16）的上、下端分别与支撑板（11）和上压板（14）相连；所述顶杆（13）上套设有固定件（17）和压簧（18），且压簧（18）位于固定件（17）上方；所述顶杆（13）穿过支撑板（11）上设有的通孔（19）与上压板（14）相连。
3.根据权利要求2所述的腰椎疲劳试验机，其特征在于：所述驱动装置（12）包括步进电机（20），步进电机（20）的输出轴连接有偏心轮（21），偏心轮（21）与顶杆（13）相接触。
4.根据权利要求2所述的腰椎疲劳试验机，其特征在于：所述驱动装置（12）包括液压缸（22）和液压系统，液压缸（22）伸出端与顶杆（13）相接触；所述液压系统包括油箱（23），油箱（23）连接有低压泵（24），低压泵（24）连接有三位四通...

【专利技术属性】
技术研发人员：周赵凤，赵凤东，
申请(专利权)人：浙江大学城市学院，
类型：发明
国别省市：浙江;33