一种钢箱梁车轮荷载多方位往复加载装置及其应用方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种钢箱梁车轮荷载多方位往复加载装置及其应用方法，本装置包括基体、第一驱动装置、第二驱动装置、X轴位移装置、Y轴位移装置和Z轴位移装置，第一驱动装置和第二驱动装置结构相同，均包括底座、滚珠丝杆、驱动轴、挡板、驱动块和电机。本发明专利技术实现了模拟车轮荷载对加载试件即钢桥面板进行车辆疲劳荷载试验的功能，由于模拟车轮可在空间内任意位置的移动，解决了对加载试件疲劳试验的单一性问题；同时可以在加载试件上重复的进行加载，从而达到疲劳试验的效果；而且可以同时对不同试件、对同一试件不同位置同时进行加载，提高了装置利用率、试验的效率以及使试验的结果更具有全面性和准确性。

【技术实现步骤摘要】
一种钢箱梁车轮荷载多方位往复加载装置及其应用方法
本专利技术涉及试验加载装置领域，具体涉及一种钢箱梁车轮荷载多方位往复加载装置及其应用方法。
技术介绍
钢桥因其具有质轻、刚度大、抗风稳定性好、跨越能力强等优点，在国内外大跨桥梁中得到了广泛的应用。但是钢桥构造复杂、焊接细节较多、受焊接残余应力、焊接缺陷等不利因素的影响，在长期的车辆荷载作用下易产生疲劳裂纹，对结构安全造成不利影响。疲劳裂纹是当前钢桥重要病害之一，由于前期阶段很难被发现并难以避免，严重时甚至会导致钢桥坍塌。实验室中对钢桥面板的疲劳试验装置多采用振动型疲劳试验机，而振动型试验机并不能有效地模拟车辆荷载，且振动型试验机的加载位置比较单一，只作用于钢桥面板的某一点进行试验，得到的试验结果难以代表实际作用状态。此外，振动型试验机固定之后就无法再改变作用位置，要想针对其他位置的裂纹的疲劳试验就必须要更换试件和加载平台，试验效率很低。
技术实现思路
专利技术目的：为了克服上述现有技术中存在的不足，本专利技术提供一种钢箱梁车轮荷载多方位往复加载装置及其应用方法，通过有效的调节模拟车轮的作用位置实现对加载试件即钢桥面板的多方位加载，同时可以在加载试件上重复的进行加载，从而达到疲劳试验的效果，还可以同时对不同试件、对同一试件不同位置同时进行加载，解决了加载位置单一、加载试件单一、模拟车轮疲劳荷载试验效率低的问题。技术方案：本专利技术一种钢箱梁车轮荷载多方位往复加载装置，包括基体、第一驱动装置、第二驱动装置、X轴位移装置、Y轴位移装置和Z轴位移装置，所述第一驱动装置和第二驱动装置结构相同，均包括底座、滚珠丝杆、驱动轴、挡板、驱动块和电机，所述底座沿其长度方向一侧端部设有侧板，所述电机通过螺钉安装于侧板上且电机的主轴通过驱动轴与滚珠丝杆连接，所述滚珠丝杆上设有与滚珠丝杆相配合的驱动块，滚珠丝杆两端均设有挡板，所述挡板通过螺钉与底座连接；所述X轴位移装置包括X轴位移梁、滚轮和第一轴承，所述X轴位移梁沿其长度方向两端均通过第一轴承与滚轮连接；所述第一驱动装置位于X轴位移梁下方，且所述第一驱动装置中的底座背离侧板的一侧设有滑动槽，所述X轴位移梁的翼板与滑动槽相嵌配合且所述滑动槽在X轴位移梁的翼板上可沿X轴位移梁长度方向滑动；所述Y轴位移装置包括Y轴位移梁，所述Y轴位移梁与X轴位移梁处于同一水平面，Y轴位移梁位于X轴位移梁两端且Y轴位移梁与X轴位移梁垂直设置，Y轴位移梁内设有轨道，所述轨道与X轴位移装置中的滚轮相匹配且所述滚轮在轨道上滚动；所述Z轴位移装置包括立柱和第二驱动装置，所述立柱与基体垂直设置并通过螺钉连接，所述立柱顶端通过螺钉与竖直放置的第二驱动装置连接且所述第二驱动装置中电机远离立柱设置，所述第二驱动装置中的驱动块通过螺钉与Y轴位移装置中Y轴位移梁的端部连接。进一步的，所述第一驱动装置中的驱动块下方设有加载机构，所述加载机构包括支撑杆、模拟车轮、第二轴承和固定板，所述支撑杆一端与固定板垂直固定连接，另一端与第二轴承中间固定连接，所述模拟车轮分别分布在第二轴承两端；所述第一驱动装置中的驱动块通过螺钉与加载机构中的固定板背离支撑杆的一侧固定连接。进一步的，所述支撑杆与固定板之间设有肋板，所述支撑杆与第二轴承之间设有斜撑，肋板加强了支撑杆与固定板之间的稳定性，斜撑加强了支撑杆与第二轴承之间的稳定性。进一步的，所述X轴位移梁为工字梁，所述工字梁的上翼板宽度大于下翼板宽度，所述工字梁的下翼板与滑动槽相嵌配合。上翼板宽于下翼板，为了能够提高X轴位移梁的抗弯刚度同时能够嵌入在滑动槽内，以提供滑动的轨道，便于带动第一驱动装置移动。进一步的，所述滑动槽的两端且位于X轴位移梁的下翼板上设有U型限位块，所述U型限位块通过带有橡胶垫的螺钉与X轴位移梁连接，所述第一驱动装置和第二驱动装置的挡板均为L型挡板。其中U型限位块为了固定第一驱动装置位置，第一驱动装置和第二驱动装置的挡板为了限制第一驱动装置和第二驱动装置中驱动块的移动范围。进一步的，所述Y轴位移梁内还设有用于限制第一轴承沿竖直方向移动的限位槽，使滚轮只能沿着Y轴位移梁内的轨道移动，不会产生上下跳动的现象。进一步的，所述基体上还设置有支撑装置，所述支撑装置包括若干个矩形支撑块、H型支撑块和加载试件，若干个所述矩形支撑块由上到下依次叠加设置形成矩形支撑块组，所述矩形支撑块组中相邻矩形支撑块之间设有H型支撑块，所述H型支撑块两端均通过螺栓与相邻的矩形支撑块连接，所述矩形支撑块组中位于末端的矩形支撑块通过螺栓与基体连接，矩形支撑块组中位于首端的矩形支撑块通过螺栓与加载试件的端部连接。进一步的，所述支撑装置与Y轴位移装置平行设置且支撑装置位于第一驱动装置的正下方。本专利技术还提供了一种钢箱梁车轮荷载多方位往复加载装置的应用方法，包括如下步骤：(1)首先将支撑装置中的矩形支撑块组中位于末端的矩形支撑块通过螺栓安装在基体相应的位置上，然后调节矩形支撑块组中其他矩形支撑块与H型支撑块的相对高度来确定加载试件的高度，将加载试件通过螺栓固定在矩形支撑块组中位于首端的矩形支撑块上；(2)接着通过螺钉将Z轴位移装置安装在相应的位置上，调节第二驱动装置中的驱动块处于同一高度，然后将Y轴位移装置中的Y轴位移梁的两端与第二驱动装置中的驱动块连接；(3)将第一驱动装置中的底座上的滑动槽与X轴位移装置中的X轴位移梁的翼板相嵌配合，调节第一驱动装置至X轴位移梁中间位置，再将U型限位块置于滑动槽的两端并固定，接着将X轴位移装置中的滚轮置于Y轴位移梁的轨道内，移动X轴位移装置中的滚轮至Y轴位移梁的任意位置；(4)最后将加载机构中的固定板与第一驱动装置中的驱动块连接，通过调节第二驱动装置中的驱动块高度来确定加载机构的高度，通过调节X轴位移梁、第一驱动装置和第一驱动装置中驱动块的位置，将模拟车轮贴合在加载试件的位置，最终通过调节第二驱动装置中的驱动块往复直线运动，从而实现模拟车轮在加载试件上进行车辆疲劳荷载试验，改变模拟车轮位置实现加载试件上多个位置的疲劳荷载试验。有益效果：本专利技术实现了模拟车轮荷载对加载试件即钢桥面板进行车辆疲劳荷载试验的功能，由于模拟车轮可在空间内任意位置的移动，解决了对加载试件疲劳试验的单一性问题；同时可以在加载试件上重复的进行加载，从而达到疲劳试验的效果；而且可以同时对不同试件、对同一试件不同位置同时进行加载，提高了装置利用率、试验的效率以及使试验的结果更具有全面性和准确性。附图说明图1为实施例1的整体结构示意图；图2为加载机构的结构示意图；图3为第一驱动装置和加载机构连接结构示意图；图4为滚珠丝杆与驱动块连接结构示意图；图5为第一驱动装置中底座结构示意图；图6为挡板结构示意图；图7为U型限位块结构示意图；图8为第一驱动装置、X轴位移装置和加载机构连接结构示意图；图9为第一驱动装置和X轴位移装置左视分解图；图10为图1中的A处放大示意图；图11为X轴位移装置结构示意图；图12为X轴位移装置和Y轴位移装置结构示意图；图13为Y轴位移梁结构示意图；图14为X轴位移装置和Y轴位移装置连接处结构示意图；图15为X轴位移装置和Y轴位移装置连接处主视图；图16为Z轴位移装置结构示意图；图17为图1中的B处放大示意图；图18为图1中的C处放大示意图；图19为立柱结构示本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种钢箱梁车轮荷载多方位往复加载装置，包括基体、第一驱动装置、第二驱动装置、X轴位移装置、Y轴位移装置和Z轴位移装置，其特征在于：所述第一驱动装置和第二驱动装置结构相同，均包括底座、滚珠丝杆、驱动轴、挡板、驱动块和电机，所述底座沿其长度方向一侧端部设有侧板，所述电机通过螺钉安装于侧板上且电机的主轴通过驱动轴与滚珠丝杆连接，所述滚珠丝杆上设有与滚珠丝杆相配合的驱动块，滚珠丝杆两端均设有挡板，所述挡板通过螺钉与底座连接；所述X轴位移装置包括X轴位移梁、滚轮和第一轴承，所述X轴位移梁沿其长度方向两端均通过第一轴承与滚轮连接；所述第一驱动装置位于X轴位移梁下方，且所述第一驱动装置中的底座背离侧板的一侧设有滑动槽，所述X轴位移梁的翼板与滑动槽相嵌配合且所述滑动槽在X轴位移梁的翼板上可沿X轴位移梁长度方向滑动；所述Y轴位移装置包括Y轴位移梁，所述Y轴位移梁与X轴位移梁处于同一水平面，Y轴位移梁位于X轴位移梁两端且Y轴位移梁与X轴位移梁垂直设置，Y轴位移梁内设有轨道，所述轨道与X轴位移装置中的滚轮相匹配且所述滚轮在轨道上滚动；所述Z轴位移装置包括立柱和第二驱动装置，所述立柱与基体垂直设置并通过螺钉连接，所述立柱顶端通过螺钉与竖直放置的第二驱动装置连接且所述第二驱动装置中电机远离立柱设置，所述第二驱动装置中的驱动块通过螺钉与Y轴位移装置中Y轴位移梁的端部连接。...

【技术特征摘要】
1.一种钢箱梁车轮荷载多方位往复加载装置，包括基体、第一驱动装置、第二驱动装置、X轴位移装置、Y轴位移装置和Z轴位移装置，其特征在于：所述第一驱动装置和第二驱动装置结构相同，均包括底座、滚珠丝杆、驱动轴、挡板、驱动块和电机，所述底座沿其长度方向一侧端部设有侧板，所述电机通过螺钉安装于侧板上且电机的主轴通过驱动轴与滚珠丝杆连接，所述滚珠丝杆上设有与滚珠丝杆相配合的驱动块，滚珠丝杆两端均设有挡板，所述挡板通过螺钉与底座连接；所述X轴位移装置包括X轴位移梁、滚轮和第一轴承，所述X轴位移梁沿其长度方向两端均通过第一轴承与滚轮连接；所述第一驱动装置位于X轴位移梁下方，且所述第一驱动装置中的底座背离侧板的一侧设有滑动槽，所述X轴位移梁的翼板与滑动槽相嵌配合且所述滑动槽在X轴位移梁的翼板上可沿X轴位移梁长度方向滑动；所述Y轴位移装置包括Y轴位移梁，所述Y轴位移梁与X轴位移梁处于同一水平面，Y轴位移梁位于X轴位移梁两端且Y轴位移梁与X轴位移梁垂直设置，Y轴位移梁内设有轨道，所述轨道与X轴位移装置中的滚轮相匹配且所述滚轮在轨道上滚动；所述Z轴位移装置包括立柱和第二驱动装置，所述立柱与基体垂直设置并通过螺钉连接，所述立柱顶端通过螺钉与竖直放置的第二驱动装置连接且所述第二驱动装置中电机远离立柱设置，所述第二驱动装置中的驱动块通过螺钉与Y轴位移装置中Y轴位移梁的端部连接。2.根据权利要求1所述的一种钢箱梁车轮荷载多方位往复加载装置，其特征在于：所述第一驱动装置中的驱动块下方设有加载机构，所述加载机构包括支撑杆、模拟车轮、第二轴承和固定板，所述支撑杆一端与固定板垂直固定连接，另一端与第二轴承中间固定连接，所述模拟车轮分别分布在第二轴承两端；所述第一驱动装置中的驱动块通过螺钉与加载机构中的固定板背离支撑杆的一侧固定连接。3.根据权利要求2所述的一种钢箱梁车轮荷载多方位往复加载装置，其特征在于：所述支撑杆与固定板之间设有肋板，所述支撑杆与第二轴承之间设有斜撑。4.根据权利要求1所述的一种钢箱梁车轮荷载多方位往复加载装置，其特征在于：所述X轴位移梁为工字梁，所述工字梁的上翼板宽度大于下翼板宽度，所述工字梁的下翼板与滑动槽相嵌配合。5.根据权利要求4所述的一种钢箱梁车轮荷载多方位往复加载装置，其特征在于：所述滑动槽的两端且位于X轴位移梁...

【专利技术属性】
技术研发人员：傅中秋，吉伯海，王赞，徐捷，费江滨，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32