圆柱配合结合面的刚度及非线性关系试验装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术的圆柱配合结合面的刚度及非线性关系试验装置，包括在框形试验台架侧壁内部沿水平中心线设置有轴向加载组件，轴向加载组件通过钢球与试件轴接触，在框形试验台架顶板向下沿竖直中心线设置有径向加载组件，径向加载组件的垂直加载件端头伸进试件壳体的外壳之中，试件壳体固定在框形试验台架下壁的上平面，试件轴与试件壳体通过圆柱配合结合面配合连接；在试件壳体上固定有多个位移传感器，各个位移传感器组件的测头对准试件轴。本发明专利技术还公开了利用上述装置进行进行圆柱配合结合面的刚度及非线性关系的试验方法。本发明专利技术装置及方法，适应多种情况下的圆柱配合结合面径向、轴向和倾斜刚度非线性关系试验，精确度高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于机械结构的结合面
，涉及轴与孔之间相配合的圆柱配合结合面，具体涉及一种圆柱配合结合面的刚度及非线性关系试验装置，本专利技术还涉及一种圆柱配合结合面的刚度及非线性关系试验方法。
技术介绍
公称直径相等的轴和孔之间相接触的表面为圆柱配合结合面，以下简称圆柱配合结合面，圆柱配合结合面分为固定圆柱配合结合面(如轴和孔压配合)与运动圆柱配合结合面两大类，其中的运动圆柱配合结合面又分为回转运动圆柱配合结合面(如回转滑动轴承的轴与孔之间动配合的回转运动圆柱配合结合面)和直线运动圆柱配合结合面(如油缸与活塞孔之间的直线运动圆柱配合结合面)。目前一般采用解析方法获取圆柱配合结合面刚度，解析方法及解析结果的可靠性应该用实验进行验证，但由于圆柱配合结合面存在于试验系统之中且其刚度特性呈非线性，因此对试验方法及试验装置要求非常严格，其加载和检测方法要严格保证期望模型的实现，需要将被试对象圆柱配合结合面的特性从试验系统的特性中分离出来，以保证试验的准确性，使得这种结合面相关的刚度检测试验由于试验方法和试验设备结构复杂，试验成本高，受到了很大的局限。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种圆柱配合结合面的刚度及非线性关系试验装置，克服了现有技术不能将被试对象圆柱配合结合面的特性完全从试验系统的特性中分离出来，以及由于设备结构复杂，试验成本高，导致实验装置应用局限性大的问题。本专利技术的另一目的是提供一种圆柱配合结合面的刚度及非线性关系试验的方法。本专利技术所采用的技术方案为，一种圆柱配合结合面的刚度及非线性关系试验装置，包括一个框形试验台架，在框形试验台架侧壁内部沿水平中心线设置有轴向加载组件， 轴向加载组件通过钢球与试件轴的一端接触，在框形试验台架顶板向下沿竖直中心线设置有径向加载组件，径向加载组件的垂直加载件端头伸进试件壳体的外壳竖直孔之中，框形试验台架下壁的上平面用于固定试验用的试件壳体，试件壳体通过圆柱配合结合面配合连接有试件轴；在试件壳体上固定有位移传感器al、a2、bl、b2、cl、c2、c3、c4 的安装支架，每个安装支架之中分别设置有位移传感器al、a2、bl、b2、cl、c2、c3、c4,各个位移传感器组件的测头对准试件轴。本专利技术所采用的第二技术方案为，利用上述的实验装置进行径向刚度及非线性关系试验的方法，利用一套装置，包括一个框形试验台架，在框形试验台架侧壁内部沿水平中心线设置有轴向加载组件，轴向加载组件通过钢球与试件轴的一端接触，在框形试验台架顶板向下沿竖直中心线设置有径向加载组件，径向加载组件的垂直加载件端头伸进试件壳体的外壳竖直孔之中，在试件壳体上固定有位移传感器al、a2、bl、b2、Cl、c2、c3、c4的安装支架，每个安装支架之中分别设置有位移传感器31、32、131儿2、(31、(32、(33、(34，各个位移传感器组件的测头对准试件轴，所述的轴向加载组件的结构是，沿水平方向设置，包括法兰套，法兰套的法兰盘固定扣压在框形试验台架一侧外壁上，法兰套的筒体伸入框形试验台架侧壁之内，法兰套的轴心通过螺纹连接有加载螺杆，加载螺杆伸入法兰套的筒体内的杆上设置有挡圈，挡圈的两面加载螺杆上设置有止推轴承、径向轴承，径向轴承一边的加载螺杆上设置有螺母，挡圈与套筒的端口固定连接，套筒与连接件、力传感器、水平加载件依次套接，水平加载件通过钢球与试件轴接触，所述的径向加载组件的结构是，包括垂直加载件，垂直加载件上方依次设置有力传感器b、连接件b、套筒b，力传感器b和连接件b通过螺钉b固定连接，套筒b下端口套压在连接件b上表面，套筒b的上端口固定连接有挡圈b，套筒b外表面套装有法兰套b的筒体，法兰套b上端的法兰盘挂靠在框形试验台架上壁的上平面，沿法兰套b的法兰盘轴心安装有加载螺杆b，加载螺杆b通过螺纹与法兰套b法兰盘连接，加载螺杆b向下穿过挡圈b， 在挡圈b两边的加载螺杆b分别安装有止推轴承b和径向轴承b，径向轴承b —边的加载螺杆b端头上设置有螺母b，按照以下步骤实施①调整使Fy的作用线与圆柱配合结合面的Z轴轴线正交且作用点在圆柱配合结合面的Z向中点，使I1 = I2 = L/2，即结合面偏移量e = 0，利用位移传感器al、a2、bl和 b2进行调整的监视，使位移传感器al和a2读数值变化一致，即δ al δ a2, bl和读数值变化为零，即δ bl 0，δ Μ 0，同时由力传感器b监视力传感器b其他分力近似为零，只有沿力传感器b的轴向分力，以保证只有径向力FJt用，②将位移传感器al、a2对称于试件壳体的圆柱孔的Z向中点布置，位移传感器al、a2的支架对称安装在试件壳体上且安装点靠近试件轴，以减少试件轴和试件壳体变形对检测结果的影响，同时用有限元计算试件轴和试件壳体变形，将其影响从检测结果中扣除，③放松轴向加载组件，使用径向加载组件进行加载，转动加载螺杆b向下微动，使得垂直加载件对试件轴施加径向载荷Fy，由力传感器b测出径向载荷FY，由位移传感器al、a2测出试件轴和试件壳体之间的径向相对位移Sal、Sa2，取Sy = ( δ al+δ a2)/2，即由式K径=Fy/δ y求出径向刚度K径。本专利技术所采用的第三技术方案为，利用上述的实验装置进行轴向刚度及非线性关系试验的方法，利用一套装置，包括一个框形试验台架，在框形试验台架侧壁内部沿水平中心线设置有轴向加载组件，轴向加载组件通过钢球与试件轴的一端接触，在框形试验台架顶板向下沿竖直中心线设置有径向加载组件，径向加载组件的垂直加载件端头伸进试件壳体的外壳竖直孔之中，在试件壳体上固定有位移传感器al、a2、bl、b2、cl、c2、c3、c4的安装支架，每个安装支架之中分别设置有位移传感器31、32、131儿2、(31、(32、(33、(34，各个位移传感器组件的测头对准试件轴，所述的轴向加载组件的结构是，沿水平方向设置，包括法兰套，法兰套的法兰盘固定扣压在框形试验台架一侧外壁上，法兰套的筒体伸入框形试验台架侧壁之内，法兰套的轴心通过螺纹连接有加载螺杆，加载螺杆伸入法兰套的筒体内的杆上设置有挡圈，挡圈的两面加载螺杆上设置有止推轴承、径向轴承，径向轴承一边的加载螺杆上设置有螺母，挡圈与套筒的端口固定连接，套筒与连接件、力传感器、水平加载件依次套接，水平加载件通过钢球与试件轴接触，所述的径向加载组件的结构是，包括垂直加载件，垂直加载件上方依次设置有力传感器b、连接件b、套筒b，力传感器b和连接件b通过螺钉b固定连接，套筒b下端口套压在连接件b上表面，套筒b的上端口固定连接有挡圈b，套筒b外表面套装有法兰套b的筒体，法兰套b上端的法兰盘挂靠在框形试验台架上壁的上平面，沿法兰套b的法兰盘轴心安装有加载螺杆b，加载螺杆b通过螺纹与法兰套b法兰盘连接，加载螺杆b向下穿过挡圈b， 在挡圈b两边的加载螺杆b分别安装有止推轴承b和径向轴承b，径向轴承b —边的加载螺杆b端头上设置有螺母b，按照以下步骤实施①调整使Fy的作用线与圆柱配合结合面的Z轴轴线正交且作用点在圆柱配合结合面的Z向中点，使I1 = I2 = L/2，即结合面偏移量e = 0，利用位移传感器al、a2、bl和 b2进行调整的监视，使位移传感器al和a2读数值变化一致，即δ al δ a2, bl和读数值变化为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：黄玉美，刘耀，惠烨，张广鹏，高创，
申请(专利权)人：西安理工大学，
类型：发明
国别省市：