加载装置及其控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种加载装置及其控制方法，该加载装置，固定基座，其设置在所述加载装置的一端；活动基座，其设置在所述加载装置的另一端；和设置在所述固定基座和活动基座之间的加载机构，所述加载机构包含6个加载缸，各所述加载缸的一端与所述固定基座侧轴支承连接，另一端与所述活动基座侧轴支承连接。根据本发明专利技术的加载装置，能够重构加载器的构型，改变其刚度，使活动基座与固定基座实现多种相对运动关系而进行多维度主动加和被动加载。

Loading device and its control method

【技术实现步骤摘要】
加载装置及其控制方法
本专利技术涉及一种加载装置及其加载方法，更具体地说，是涉及一种能够进行多维例如六维加载的加载装置及其加载方法。
技术介绍
近年来，随着技术的发展对于工程和试验领域来说，需要进行加载的情况越来越多，尤其是类似于TBM掘进机这样的大型设备，一旦投入使用再对其问题进行修改时，将造成大量的资金浪费，因此，在将TBM掘进机投入使用之前就需要对其工作环境进行模拟，从而需要进行模拟加载试验。除此之外，在机器人及其他工程机械等的设计开发中，也需要进行模拟加载的试验。因此，对加载装置的要求也越来越高。通常，在进行对向加载的加载装置中，通常只有在对象方向上进行加载功能，而对于TBM掘进机及机器人领域而言，其工作状况复杂，二维方向上的加载并不能满足其需要。通常，加载系统不具备实现6自由度装置1-6维力的加载能力，不能同时实现主动加载与被动加载功能，不具有变刚度功能，难于满足TBM模拟实验要求。不仅如此，在多种生产加工设备、试验设备中，都需要进行加压(主动加载)、承压(被动加载)以及多维度、变刚度加载的情形，尤其是多维度、变刚度加载的情况下，对于设备结构要求极为复杂，实现困难，控制精度差。
技术实现思路
本专利技术有鉴于上述现有技术存在的问题而提出，其目的在于提供一种加载装置能够，实现多维度、变刚度的主动和被动记载，其特征在于，包括：固定基座，其设置在所述加载装置的一端；活动基座，其设置在所述加载装置的另一端；设置在所述固定基座和活动基座之间的加载机构；和设置在活动基座上处于加所述加载机构另一侧的限制机构；所述限制机构包含固定于活动基座上若干传力插销，其限制所述活动基座与被加载装置之间的相对位置，并在两者之间传递力与运动；所述加载机构包含6个加载缸，各所述加载缸的一端与所述固定基座侧轴支承连接，另一端与所述活动基座侧轴支承连接。根据本专利技术的加载装置，其结构简单可以利用六个加载缸实现稳定的加载动作。本专利技术的加载装置，优选所述6个加载缸每两个一组分为3组，各组加载缸围绕所述固定基座和所述活动基座的中心轴在周向上均匀分布，各组所述各加载缸内的两个所述加载缸的一端在所述固定基座侧的轴支承连接支点之间的彼此间距，与另一端在所述活动基座侧轴支承支点之间的彼此间距不同。从而可以是3组加载缸分别独立的形成稳定的加载支撑组件，并且，由组加载支撑组件可以使加载装置两端的固定基座和活动基座相对稳定。本专利技术的加载装置，优选为，所述的轴支承连接支点为球铰链连接或万向铰链连接。利用球铰链和万向铰链连接，可以使加载装置具有高机械强度能够满足高强度加载的需求。本专利技术的加载装置，优选为，所述加载缸为具有无杆腔和有杆腔，各所述加载缸设有第一重构阀，所述第一重构阀在将所述无杆腔和有杆腔分别与各自的压力源相连接的第一状态；和将所述有杆腔、无杆腔与第一压力源相连接的第二状态之间切换。可利用第一重构阀对加载缸的驱动模式进行设定，实现加载缸通常的伸缩加载和连通无杆腔和有杆腔并加载的差动方式的加载。本专利技术的加载装置，优选在任意两个所述加载缸之间设有第二重构阀，所述第二重构阀在连通相应的两个所述加载缸的无杆腔的状态；和使该相应的两个所述加载缸的无杆腔断开的状态之间切换。可利用该第二重构阀实现机构构型的设定，实现任意两个加载缸之间的单独加载和并联加载。本专利技术的加载装置，优选所述第二重构阀设置于各组的所述加载缸之间。对于各组加载缸而言，可通过使各组内的加载缸进行并联加载，消除加载时加载装置内部的作用力影响。根据本专利技术的加载装置，优选具有15个所述第二重构阀，分别设置于各所述加载缸之间。对于6个加载缸而言，通过在两两之间设置第二重构阀，可实现加载装置内包括扭转、扭曲等复杂的加载模式的变化，具有更广泛的应用性。本专利技术还提供一种如上所述的加载装置的控制方法，其特征在于：设定各所述第一重构阀处于第一状态，以规定的压力和流量向各所述加载缸的无杆腔供给加载流体，并使驻留在各所述加载缸的有杆腔内的加载流体流出，而进行主动加载；或者以规定的压力和流量向各所述加载缸的有杆腔供给加载流体，并使驻留在各所述加载缸的无杆腔内的加载流体流出，而进行被动加载。可利用第一重构阀对加载缸的驱动模式进行设定，实现加载缸通常的伸缩加载和连通无杆腔和有杆腔并加载的差动方式的加载。本专利技术还提供一种如上所述的加载装置的控制方法，其特征在于：设定一部分的所述第一重构阀处于第一状态，向相应的所述加载缸的无杆腔和/或有杆腔的加载流体施以规定的压力，而使相应的所述加载缸具有第一刚度；设定另一部分的所述第一重构阀处于第二状态，向相应的所述加载缸的加载流体施以规定的压力，而使相应的所述加载缸具有第二刚度。由此，可利用第一重构阀实现加载装置刚度的调节，能够进行多种加载工作和测试工作。另外，本专利技术还提供一种如上所述的加载装置的控制方法，其特征在于：设定任意的所述第二重构阀为使相应的两个所述加载缸的无杆腔为连通或断开状态，以使相应的两个加载缸呈并联加载状态。可利用该第二重构阀实现机构构型的设定，实现任意两个加载缸之间的单独加载和并联加载。附图说明图1为本专利技术一个实施方式的模拟试验装置的结构示意图；图2为本专利技术一个实施方式的模拟试验装置去掉部分模拟围岩后的结构示意图；图3是本专利技术一个实施方式的模拟试验装置的加载器的结构示意图；图4是本专利技术一个实施方式的模拟试验装置中采用的模拟TBM掘进机的结构示意图；图5是本专利技术另一个实施方式的模拟试验装置中采用的模拟TBM掘进机的结构示意图。符号说明1-加载器(加载装置)；5-支承导轨；2-模拟围岩；2F、2B、2F’、2B’、2P-支承座板；2S、2T、2S’-模拟围岩面；3-模拟TBM掘进机；30-模拟刀盘；31-模拟支承环；32-第一模拟推进器；33-第一模拟支撑器；34-第二模拟推进器；35-第二模拟支撑器35；4-内力平衡器；41～45-撑杆；46-双头螺纹拉杆；47-螺母；1F-底座(固定基座)；1T-载荷传递器(活动基座)；1X-传力插销；1Q-加载缸；1C-无杆腔；1D-有杆腔；1QX、1QY-连接器(支点)；1K-变刚度器(第一重构阀)；1M-第二重构阀具体实施方式下面，结合附图以TBM掘进机模拟试验装置为例对本专利技术的加载装置的具体实施方式进行详细说明。图1是本专利技术一个实施方式的TBM掘进机模拟试验装置的结构示意图；图2为本专利技术一个实施方式的模拟试验装置去掉部分模拟围岩后的结构示意图；图3是作为本专利技术一个实施方式的将加载装置应用于TBM掘进机模拟试验装置时的结构示意图。如图1～图3所示，本实施方式的TBM掘进机模拟试验装置包括：加载器1、模拟围岩2、模拟TBM掘进机3、内力平衡器4、支承导轨5、模拟液压系统和模拟控制系统等功能模块。加载器1、模拟围岩2固定设置于作为支架的支承导轨5上。加载器1具有：竖直支承于支承导轨5上的底座1F；设置在底座1F后本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种加载装置，其特征在于：包括，/n固定基座，其设置在所述加载装置的一端；/n活动基座，其设置在所述加载装置的另一端；和/n设置在所述固定基座和活动基座之间的加载机构，/n所述加载机构包含6个加载缸，各所述加载缸的一端与所述固定基座侧轴支承连接，另一端与所述活动基座侧轴支承连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种加载装置，其特征在于：包括，
固定基座，其设置在所述加载装置的一端；
活动基座，其设置在所述加载装置的另一端；和
设置在所述固定基座和活动基座之间的加载机构，
所述加载机构包含6个加载缸，各所述加载缸的一端与所述固定基座侧轴支承连接，另一端与所述活动基座侧轴支承连接。


2.如权利要求1所述的加载装置，其特征在于：
所述6个加载缸每两个一组分为3组，各组加载缸围绕所述固定基座和所述活动基座的中心轴在周向上均匀分布，
各组所述各加载缸内的两个所述加载缸的一端在所述固定基座侧的轴支承连接支点之间的彼此间距，与另一端在所述活动基座侧轴支承支点之间的彼此间距不同。


3.如权利要求2所述的加载装置，其特征在于：
所述的轴支承连接支点为球铰链连接或万向铰链连接。


4.如权利要求2所述的加载装置，其特征在于：
所述加载缸具有无杆腔和有杆腔，
各所述加载缸设有第一重构阀，
所述第一重构阀在将所述无杆腔和有杆腔分别与各自的压力源相连接的第一状态；和将所述无杆腔、有杆腔与第一压力源相连接的第二状态之间切换。


5.如权利要求1、2或4所述的加载装置，其特征在于：
所述加载缸具有无杆腔和有杆腔，
在任意两个所述加载缸之间设有第二重构阀在连通相应的两个所述加载缸的无杆腔的状态；和...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘辛军，徐尤南，徐济宇，章登超，张静，高文海，余昌鑫，
申请(专利权)人：清华大学，华东交通大学，
类型：发明
国别省市：北京;11