一种可实现横向与纵向加载的试验装置。包括相互连接的整体框架、水平加载机构、竖直移动机构、竖直移动轨道、竖直加载机构和水平移动机构；该种试验装置整体为框架式结构，各执行机构模块化，并设有传感器装置，能够有效对检测对象进行机械性能检测。利用本种装置可以加强对受横向、纵向载荷组件的力学性能研究，对其进行加载试验，分析装置受载后的力学稳定性和承载情况，对于保证各装置在服役过程中的安全性、稳定性有着重要作用。
A test device for horizontal and vertical loading
A test device for horizontal and vertical loading. Including the connected whole frame, horizontal loading mechanism, a vertical moving mechanism, a vertical moving track, vertical loading mechanism and horizontal movement mechanism; the whole test device for the frame structure, the actuator module, and a sensor device, can effectively for the detection of objects of mechanical testing. This kind of device can use to strengthen the research on the mechanical properties of the transverse and longitudinal load components, loading test on the mechanical stability analysis device and load bearing condition, to ensure that each device in the service process of the safety and stability has an important role.
【技术实现步骤摘要】
一种可实现横向与纵向加载的试验装置
本专利技术涉及一种对实际工作中主要受到横向加载力和纵向加载力的装置或组件进行纵向与横向复合加载并进行测试的试验装置。
技术介绍
在实际工作中，许多装置或组件均会受到横向力和纵向力的冲击，例如水下钻井装置、塔架、管柱等。在受力作用下，装置会产生受力变形，应力集中等现象，对装置本身结构造成一定损坏，导致装置寿命降低，不能正常工作，甚至可能对人身造成一定伤害。因此，在投入实际使用之前，需对装置进行加载试验，保证装置的强度、刚度等力学性能。虽然现在能够利用相关软件对装置按照工况要求进行仿真，但结果是在理想状态的前提下进行的，忽略了很多因素，例如材料的选用、加工过程、装配过程等，对装置的性能都有影响。
技术实现思路
为了解决
技术介绍
中所提到的技术问题，本专利技术提供一种可实现纵向与横向复合加载的试验装置，所述的加载检测装置整体为框架式结构，牢固稳定；各执行机构模块化，易于安装；设有传感器装置，有效对试验对象进行机械性能检测。本专利技术的目的是，对即将投入实际工作的装置进行加载，施加横向加载力和纵向加载力，模拟实际工作中遇到的载荷，并通过相应传感器对应力、应变等进行检测，试验结果具有参考价值，保证装置的安全性和可靠性。本专利技术的技术方案是：该种可实现纵向与横向复合加载的试验装置包括整体框架、水平加载机构、竖直移动机构、竖直移动轨道、竖直加载机构和水平移动机构。其独特之处在于：所述的整体框架包括底板、第一矩形钢管，第二矩形钢管、第三矩形钢管、第四矩形钢管、竖直矩形钢管、第一角钢、第二角钢、竖直移动安装板。整体框架为钢架结构，以第三矩形钢管和第四矩形钢管连接作为上平面、下平面，下方与底板连接，使用地脚螺栓固定；上平面连接第一矩形钢管、第二矩形钢管和第四矩形钢管，用于安装水平移动机构；上、下面之间连接竖直矩形钢管，作为竖直支撑，保证框架稳定性；框架左侧连接第一角钢、第二角钢和竖直移动安装板，便于竖直移动机构和竖直移动轨道的安装。所述的竖直移动轨道包括竖直移动轨道限位槽和竖直移动轨道方孔。竖直移动轨道上下具有通孔，与竖直移动安装板螺栓连接。完成竖直移动轨道与整体框架的连接。所述的水平加载机构包括水平加载液压缸、移动滑块、第一位移传感器安装板、第一位移传感器、第一拉压传感器、第一位移传感器连接板和第一耳环。将移动滑块沿竖直移动轨道限位槽置于竖直移动轨道中，水平加载液压缸前方形法兰结构与移动滑块螺栓连接，液压缸活塞杆从竖直移动轨道方孔伸出，不影响水平加载液压缸的升降运动；第一拉压传感器一端与水平加载液压缸的活塞杆连接，另一端与第一耳环连接，并在中间套入第一位移传感器连接板；第一位移传感器与移动滑块上的第一位移传感器安装板螺栓连接。完成水平加载机构的组装。所述的竖直移动机构包括吊环、第一螺旋丝杠、第一螺旋螺母、竖直移动机构安装板、大皮带轮、小皮带轮、电机安装板和第一电机。所述的第一电机与竖直移动机构安装板上的电机安装板螺栓连接，在电机轴处连接小皮带轮；所述的第一螺旋螺母外壳法兰与竖直移动机构安装板螺栓连接，内部上端与大皮带轮采用键连接，中部为螺纹部分，与第一螺旋丝杠构成螺旋副；吊环为圆环结构，上端与第一螺旋丝杠下底板螺栓连接，水平加载液压缸穿入吊环，吊环下端螺栓连接，保证吊环夹紧液压缸；第一电机转动，采用皮带传动，带动第一螺旋螺母旋转，第一螺旋丝杠开始升降运动，实现升降功能。完成竖直移动机构的组装，同时完成水平加载机构与竖直移动机构的连接。所述的竖直加载机构包括第三位移传感器，竖直加载液压缸，第二拉压传感器，第三位移传感器连接板，第二耳环。所述的竖直加载液压缸为后法兰式液压缸，第三位移传感器与液压缸法兰侧面螺栓连接；第二拉压传感器一端与液压缸活塞杆连接，另一端与第二耳环连接，并在中间套入第三位移传感器连接板。完成竖直加载机构的组装。所述的水平移动机构包括轴承座，上限位轨道，第二位移传感器，第二位移传感器安装板，第二螺旋螺母，第二螺旋丝杠，第二位移传感器连接板，联轴器，第二电机，水平移动机构安装板，移动小车。以水平移动机构安装板为基础，第二电机连接在水平移动机构安装板右侧，通过联轴器与第二螺旋丝杠一端连接；第二螺旋丝杠两端连接有轴承座，轴承座与水平移动机构安装板连接，这样固定了第二螺旋丝杠。所述的移动小车包括移动小车连接板，车身，车轴，车轮。第二螺旋丝杠上的第二螺旋螺母套入移动小车上的移动小车连接板上，并采用螺栓连接；移动小车连接板位于车身上，车身两侧各有两个车轴，在车轴上安装车轮，具有导向和移动功能；在第二螺旋丝杠两侧连接上限位轨道，位于车轮上方，保证移动小车在移动过程的稳定性；所述的竖直加载机构与车身下方进行螺栓连接。完成水平移动机构的组装，同时完成竖直加载机构与水平移动机构的连接。将所述的竖直移动机构中竖直移动机构安装板与整体框架中的第一角钢和第二角钢螺栓连接，完成竖直移动机构和水平加载机构与整体框架的连接；将所述的水平移动机构中的水平移动机构安装板与整体框架上平面第一矩形钢管、第二矩形钢管和第四矩形钢管螺栓连接，完成竖直加载机构与水平移动机构与整体框架的连接。这样完成纵向与横向复合加载的试验装置的整体组装。本专利技术具有如下有益效果：在进行加载试验之前，将检测对象安装在装置整体框架的下平面上，上端与竖直加载机构中的第二耳环进行连接，中间位置与水平加载机构中的第一耳环进行连接。开始实验，启动第一电机，电机转动，通过小皮带轮和大皮带轮和第一螺旋螺母，将旋转运动转化为直线运动，第一螺旋丝杠进行升降运动，在吊环的作用下，水平移动机构能够实现升降运动。同时移动滑块能够在竖直移动轨道的竖直移动轨道限位槽中滑动，保证了水平移动机构升降运动的稳定性；控制水平加载液压缸活塞杆的伸缩，能够对实验对象进行水平加载。由竖直移动机构和水平加载机构共同作用，实现对实验对象进行不同位置、不同大小的水平加载力，并通过第一位移传感器、第一拉压传感器检测出水平加载力的大小和所发生位置变化等信息。同理，启动第二电机，第二螺旋丝杠转动，在第二螺旋螺母作用下，将旋转运动转化为直线运动，带动移动小车实现水平移动，实现了竖直加载机构的水平移动。控制竖直加载液压缸活塞杆的伸缩，能够对实验对象进行竖直加载。由水平移动机构和竖直加载机构的作用下，实现对实验对象进行不同位置、不同大小的竖直加载力，并通过第三位移传感器和第二拉压传感器检测出竖直加载力的大小和所发生位置变化等信息。最终将检测信号传送给工控机，有工控机进行显出输出，并进行分析。综上所述，该种可实现纵向与横向复合加载的试验装置整体为框架式结构，牢固稳定；各执行机构模块化，易于安装；设有传感器装置，有效对检测对象进行机械性能检测。加强了对受横向纵向载荷组件的力学性能研究，对其进行加载试验，分析装置受载后的力学稳定性和承载情况，对于保证各装置在服役过程中的安全性、稳定性有着重要作用。附图说明：图1是本专利技术的三维结构示意图。图2是本专利技术的平面主视图。图3是本专利技术所述的框架支撑结构示意图。图4是本专利技术所述的水平加载机构和竖直移动机构结构示意图。图5是本专利技术所述的竖直移动轨道结构示意图。图6是本专利技术所述的竖直加载机构和水平移动机构结构示意图。图7是本专利技术所述的移动小车结构示意图。图中1-整体框架，本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种可实现横向与纵向加载的试验装置，包括整体框架（1）、水平加载机构（2）、竖直移动机构（3）、竖直移动轨道（4）、竖直加载机构（5）和水平移动机构（6），其特征在于：所述的整体框架包括底板（7）、第一矩形钢管（8）、第二矩形钢管（9）、第三矩形钢管（10）、第四矩形钢管（11）、竖直矩形钢管（12）、第一角钢（13）、第二角钢（14）以及竖直移动安装板（15）；整体框架（1）为钢架结构，以第三矩形钢管（10）和第四矩形钢管（11）连接作为上平面、下平面，下方与底板（7）连接，使用地脚螺栓固定；上平面连接第一矩形钢管（8）、第二矩形钢管（9）和第四矩形钢管（11），用于安装水平移动机构（6）；上、下面之间连接竖直矩形钢管（12），作为竖直支撑，保证框架稳定性；框架左侧连接第一角钢（13）、第二角钢（14）和竖直移动安装板（15），便于竖直移动机构（3）和竖直移动轨道（4）的安装；所述的竖直移动轨道（4）包括竖直移动轨道限位槽（31）和竖直移动轨道方孔（32），竖直移动轨道（4）上下具有通孔，与竖直移动安装板（15）螺栓连接，完成竖直移动轨道（4）与整体框架（1）的连接；所述的水平加载机构（2）包括水平加载液压缸（16）、移动滑块（17）、第一位移传感器安装板（18）、第一位移传感器（19）、第一拉压传感器（20）、第一位移传感器连接板（21）和第一耳环（22）；将移动滑块（17）沿竖直移动轨道限位槽（31）置于竖直移动轨道中，水平加载液压缸（16）前方形法兰结构与移动滑块（17）螺栓连接，液压缸活塞杆从竖直移动轨道方孔（32）伸出，不影响水平加载液压缸（16）的升降运动；第一拉压传感器（20）一端与水平加载液压缸（16）的活塞杆连接，另一端与第一耳环（22）连接，并在中间套入第一位移传感器连接板（21）；第一位移传感器（19）与移动滑块（17）上的第一位移传感器安装板（18）螺栓连接，完成水平加载机构（2）的组装；所述的竖直移动机构（3）包括吊环（23）、第一螺旋丝杠（24）、第一螺旋螺母（25）、竖直移动机构安装板（26）、大皮带轮（27）、小皮带轮（28）、电机安装板（29）和第一电机（30）；所述的第一电机（30）与竖直移动机构安装板（26）上的电机安装板（29）螺栓连接，在电机轴处连接小皮带轮（28）；所述的第一螺旋螺母（25）外壳法兰与竖直移动机构安装板（26）螺栓连接，内部上端与大皮带轮（27）采用键连接，中部为螺纹部分，与第一螺旋丝杠（24）构成螺旋副；吊环（23）为圆环结构，上端与第一螺旋丝杠（24）下底板螺栓连接，水平加载液压缸（16）穿入吊环（23），吊环（23）下端螺栓连接，保证吊环（23）夹紧液压缸；第一电机（30）转动，采用皮带传动，带动第一螺旋螺母（25）旋转，第一螺旋丝杠（24）开始升降运动，实现升降功能，完成竖直移动机构（3）的组装，同时完成水平加载机构（2）与竖直移动机构（3）的连接；所述的竖直加载机构包括第三位移传感器（44）、竖直加载液压缸（45）、第二拉压传感器（46）、第三位移传感器连接板（47）以及第二耳环（48）；所述的竖直加载液压缸为后法兰式液压缸，第三位移传感器（44）与液压缸法兰侧面螺栓连接；第二拉压传感器（46）一端与液压缸活塞杆连接，另一端与第二耳环（48）连接，并在中间套入第三位移传感器连接板（47），完成竖直加载机构（5）的组装；所述的水平移动机构包括轴承座（33）、上限位轨道（34）、第二位移传感器（35）、第二位移传感器安装板（36）、第二螺旋螺母（37）、第二螺旋丝杠（38）、第二位移传感器连接板（39）、联轴器（40）、第二电机（41）、水平移动机构安装板（42）以及移动小车（43）；其中，以水平移动机构安装板（42）为基础，第二电机（41）连接在水平移动机构安装板（42）右侧，通过联轴器（40）与第二螺旋丝杠（38）一端连接；第二螺旋丝杠（38）两端连接有轴承座（33），轴承座（33）与水平移动机构安装板（42）连接，这样固定了第二螺旋丝杠（38）；所述的移动小车（43）包括移动小车连接板（49）、车身（50）、车轴（51）和车轮（52）；第二螺旋丝杠（38）上的第二螺旋螺母（37）套入移动小车（43）上的移动小车连接板（49）上，并采用螺栓连接；移动小车连接板（49）位于车身（50）上，车身两侧各有两个车轴（51），在车轴（51）上安装车轮（52），具有导向和移动功能；在第二螺旋丝杠（38）两侧连接上限位轨道（34），位于车轮(52)上方，保证移动小车（43）在移动过程的稳定性；所述的竖直加载机构与车身下方进行螺栓连接，完成水平移动机构（6）的组装，同时完成竖直加载机构（5）与水平移动机构（6）的连接；将所述的竖直移动机构中竖直移动机构安装板（26）与整体...
【技术特征摘要】
1.一种可实现横向与纵向加载的试验装置，包括整体框架（1）、水平加载机构（2）、竖直移动机构（3）、竖直移动轨道（4）、竖直加载机构（5）和水平移动机构（6），其特征在于：所述的整体框架包括底板（7）、第一矩形钢管（8）、第二矩形钢管（9）、第三矩形钢管（10）、第四矩形钢管（11）、竖直矩形钢管（12）、第一角钢（13）、第二角钢（14）以及竖直移动安装板（15）；整体框架（1）为钢架结构，以第三矩形钢管（10）和第四矩形钢管（11）连接作为上平面、下平面，下方与底板（7）连接，使用地脚螺栓固定；上平面连接第一矩形钢管（8）、第二矩形钢管（9）和第四矩形钢管（11），用于安装水平移动机构（6）；上、下面之间连接竖直矩形钢管（12），作为竖直支撑，保证框架稳定性；框架左侧连接第一角钢（13）、第二角钢（14）和竖直移动安装板（15），便于竖直移动机构（3）和竖直移动轨道（4）的安装；所述的竖直移动轨道（4）包括竖直移动轨道限位槽（31）和竖直移动轨道方孔（32），竖直移动轨道（4）上下具有通孔，与竖直移动安装板（15）螺栓连接，完成竖直移动轨道（4）与整体框架（1）的连接；所述的水平加载机构（2）包括水平加载液压缸（16）、移动滑块（17）、第一位移传感器安装板（18）、第一位移传感器（19）、第一拉压传感器（20）、第一位移传感器连接板（21）和第一耳环（22）；将移动滑块（17）沿竖直移动轨道限位槽（31）置于竖直移动轨道中，水平加载液压缸（16）前方形法兰结构与移动滑块（17）螺栓连接，液压缸活塞杆从竖直移动轨道方孔（32）伸出，不影响水平加载液压缸（16）的升降运动；第一拉压传感器（20）一端与水平加载液压缸（16）的活塞杆连接，另一端与第一耳环（22）连接，并在中间套入第一位移传感器连接板（21）；第一位移传感器（19）与移动滑块（17）上的第一位移传感器安装板（18）螺栓连接，完成水平加载机构（2）的组装；所述的竖直移动机构（3）包括吊环（23）、第一螺旋丝杠（24）、第一螺旋螺母（25）、竖直移动机构安装板（26）、大皮带轮（27）、小皮带轮（28）、电机安装板（29）和第一电机（30）；所述的第一电机（30）与竖直移动机构安装板（26）上的电机安装板（29）螺栓连接，在电机轴处连接小皮带轮（28）；所述的第一螺旋螺母（25）外壳法兰与竖直移动机构安装板（26）螺栓连接，内部上端与大皮带轮（27）采用键连接，中部为螺纹部分，与第一螺旋丝杠（24）构成螺旋副；吊环（23）为圆环结构，上端与第一螺旋丝杠（24）下底板螺栓...
【专利技术属性】
技术研发人员：贾光政，刘旭，侯永强，边颖聪，任永良，陶京，
申请(专利权)人：东北石油大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23
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