发明内容
针对现有技术中的缺陷,本发明提供一种摆臂式支腿疲劳试验装置及试验方法,用以实现结构简单,方便对单一部件测试,地面积更小使用方便,自动化程度高的技术效果。
为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:
一种摆臂式支腿疲劳试验装置,包括工件固定台、作动筒以及应变片;
所述工件固定台上安装有用以安装被测工件的安装端,所述作动筒的底座上安装有荷载传感器,并利用所述荷载传感器呈一角度安装于地面上,且所述工件固定台与所述荷载传感器之间位置固定,所述作动筒的伸缩杆利用球铰安装于被测工件的尾端,所述应变片粘贴于被测工件的疲劳寿命危险区,其中所述作动筒的控制端、所述荷载传感器以及所述应变片电连接于控制装置上。
作为一种改进的方案,所述工件固定台包括第一固定板以及支撑座,所述支撑座固接于所述第一固定板的上端面,所述第一固定板的下端面安装于地面上,所述安装端安装于所述支撑座的侧壁上。
作为一种改进的方案,所述安装端包括铰接座,所述铰接座的一端固接于所述支撑座的侧壁上,所述铰接座上开设有铰接孔,且所述铰接孔的轴线垂直于地面,所述铰接孔内插装有用以连接被测工件的铰接轴。
作为一种改进的方案,所述铰接座的上方与下方还分别设有辅助板,所述辅助板固接于支撑座的侧壁上,且所述辅助板开设有与所述铰接孔同轴的通孔,所述辅助板与所述铰接座之间设有安装区域,被测工件通过所述安装区域利用铰接轴铰接于所述铰接座上。
作为一种改进的方案,所述第一固定板的边沿围设有第一固定孔,并通过所述第一固定孔利用地脚螺栓安装于地面上。
作为一种改进的方案,所述第一固定板的一侧还设有第二固定板,所述第二固定板上安装所述荷载传感器,所述第二固定板的边沿上围设有第二固定孔,并通过所述第二固定孔利用地脚螺栓安装于地面上。
作为一种改进的方案,球铰包括座体与球体,所述球体活动安装于所述座体内,所述座体上开设有安装孔,所述作动筒的伸缩杆穿过所述安装孔与所述球体固接,所述座体通过第三固定板安装于被测工件的尾端。
作为一种改进的方案,所述第三固定板的边沿围设有第三固定孔,并通过所述第三固定孔利用螺栓连接于被测工件的尾端。
本发明同时还提供了一种摆臂式支腿疲劳实验装置的试验方法,包括如下步骤:
S1、试验准备阶段
首先根据混凝土摆臂式泵车支腿的受力数学模型,再结合支腿的设计结构,计算出泵车支腿承受的反力的最大值和最小值;作为设定所述作动筒的最大值和最小值的依据;
其次根据摆臂式支腿的受力数学模型计算出承受的侧向力矩方位和大小;结合泵车支腿承受的反力的最大值,计算出θ角的方位和大小,作为安装作动筒的位置的依据;
S2、试验加载阶段
所述工件固定台通过所述地脚螺栓安装于地面上,被测工件通过所述销轴固定在工件固定台的安装端上;所述作动筒的底座部分连接载荷传感器后与地面成θ角,并利用所述地脚螺栓固定在地面上,作动筒的活塞杆端通过球铰与被测工件的尾端固定,所述应变片粘贴于被测工件的疲劳寿命危险区;试验装置安装完成后,启动试验装置,所述控制装置按设定的脉冲频率控制作动筒交替输出最大值和最小值的脉冲载荷,作用在被测工件的尾端;
其次载荷传感器采集载荷力的大小并传送到所述控制装置,所述控制装置记录并存储载荷力的大小,同时开始记录脉冲输出的次数;同时应变片采集被测工件的疲劳寿命危险区域的变形量并传送到所述控制装置并记录存储;
再次与预先设定的允许被测工件的极限变形量进行比较,如果此时所述应变片的变形量小于预先设定的允许被测工件的极限变形量,则开始下一次的疲劳试验,如此循环操作,连续对被测工件进行试验;
从次随着疲劳试验的进行,摆臂式泵车支腿逐步达到它的疲劳寿命,并最终失效断裂,此时所述应变片采集到的被测工件变形量也会大大超出预先设定的允许被测工件的极限变形量,经过所述控制装置进行比较运算,停止进行疲劳试验;
S3、试验完成整理阶段
首先记录的脉冲输出次数即为被测工件的疲劳寿命,其次记录并存储的载荷力大小、被测工件变形量以及试验次数的曲线,其中载荷力大小、被测工件变形量以及试验次数即为被测工件的载荷、变形图谱。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
摆臂式支腿疲劳试验装置,包括工件固定台、作动筒以及应变片;工件固定台上安装有用以安装被测工件的安装端,作动筒的底座上安装有荷载传感器,并利用荷载传感器呈一角度安装于地面上,且工件固定台与荷载传感器之间位置固定,作动筒的伸缩杆利用球铰安装于被测工件的尾端,应变片粘贴于被测工件的疲劳寿命危险区,其中作动筒的控制端、荷载传感器以及应变片电连接于控制装置上,基于以上结构,其中被测工件是单一的部件,现有的试验装置是几个部件一起试验,本方案的试验结果能够准确的反映单一被测工件的疲劳寿命,而现有的试验装置往往不能准确反映某一特定部件的疲劳寿命;本方案的试验装置与现有技术的试验装置比较,由于只试验摆臂式泵车支腿这一特定的部件,结构更简洁,成本更低,占地面积更小,实用性更强;本方案的试验装置采用了控制装置,实时采集被测工件的变形量,并将采集到的应变片的变形量与预先设定的允许工件的极限变形量进行比较运算,可以实现试验过程的无人值守,自动化程度高;本方案的试验装置的试验结果不仅有被测工件的疲劳寿命,还有被测工件的载荷、变形图谱,试验数据能更好的用来对被测工件的结构设计和焊缝设计进行分析改进。
工件固定台包括第一固定板以及支撑座,支撑座固接于第一固定板的上端面,第一固定板的下端面安装于地面上,安装端安装于支撑座的侧壁上,基于以上结构,支撑座固接于第一固定板上,且安装端安装于支撑座的侧壁上,稳定性高,保证测试过程中的稳定性。
安装端包括铰接座,铰接座的一端固接于支撑座的侧壁上,铰接座上开设有铰接孔,且铰接孔的轴线垂直于地面,铰接孔内插装有用以连接被测工件的铰接轴,铰接座的上方与下方还分别设有辅助板,辅助板固接于支撑座的侧壁上,且辅助板开设有与铰接孔同轴的通孔,辅助板与铰接座之间设有安装区域,被测工件通过安装区域利用铰接轴铰接于铰接座上,基于以上结构,将被测工件利用铰接轴铰接于安装端上方便安装与拆卸,其中设有辅助板可以保证被测工件的安装稳定性,设计合理,使用方便。
第一固定板的边沿围设有第一固定孔,并通过第一固定孔利用地脚螺栓安装于地面上,第一固定板的一侧还设有第二固定板,第二固定板上安装荷载传感器,第二固定板的边沿上围设有第二固定孔,并通过第二固定孔利用地脚螺栓安装于地面上。基于以上结构,第一固定板和第二固定板的边沿分别利用地脚螺栓固定于地面上,固定牢固,工作稳定。
球铰包括座体与球体,球体活动安装于座体内,座体上开设有安装孔,作动筒的伸缩杆穿过安装孔与球体固接,座体通过第三固定板安装于被测工件的尾端,第三固定板的边沿围设有第三固定孔,并通过第三固定孔利用螺栓连接于被测工件的尾端,基于以上结构,设有球铰方便实现与被测工件的安装以及角度的调节。
本发明同时还提供了一种摆臂式支腿疲劳实验装置的试验方法,包括如下步骤:
S1、试验准备阶段
首先根据混凝土摆臂式泵车支腿的受力数学模型,再结合支腿的设计结构,计算出泵车支腿承受的反力的最大值和最小值;作为设定作动筒的最大值和最小值的依据;
其次根据摆臂式支腿的受力数学模型计算出承受的侧向力矩方位和大小;结合泵车支腿承受的反力的最大值,计算出θ角的方位和大小,作为安装作动筒的位置的依据;
S2、试验加载阶段
工件固定台通过地脚螺栓安装于地面上,被测工件通过销轴固定在工件固定台的安装端上;作动筒的底座部分连接载荷传感器后与地面成θ角,并利用地脚螺栓固定在地面上,作动筒的活塞杆端通过球铰与被测工件的尾端固定,应变片粘贴于被测工件的疲劳寿命危险区;试验装置安装完成后,启动试验装置,控制装置按设定的脉冲频率控制作动筒交替输出最大值和最小值的脉冲载荷,作用在被测工件的尾端;
其次载荷传感器采集载荷力的大小并传送到控制装置,控制装置记录并存储载荷力的大小,同时开始记录脉冲输出的次数;同时应变片采集被测工件的疲劳寿命危险区域的变形量并传送到控制装置并记录存储;
再次与预先设定的允许被测工件的极限变形量进行比较,如果此时应变片的变形量小于预先设定的允许被测工件的极限变形量,则开始下一次的疲劳试验,如此循环操作,连续对被测工件进行试验;
从次随着疲劳试验的进行,摆臂式泵车支腿逐步达到它的疲劳寿命,并最终失效断裂,此时应变片采集到的被测工件变形量也会大大超出预先设定的允许被测工件的极限变形量,经过控制装置进行比较运算,停止进行疲劳试验;
S3、试验完成整理阶段
首先记录的脉冲输出次数即为被测工件的疲劳寿命,其次记录并存储的载荷力大小、被测工件变形量以及试验次数的曲线,其中载荷力大小、被测工件变形量以及试验次数即为被测工件的载荷、变形图谱;基于以上方法,
本方案的试验装置采用了控制装置,实时采集被试工件的变形量,并将采集到的应变片的变形量与预先设定的允许工件的极限变形量进行比较运算,可以实现试验过程的无人值守,自动化程度高,以及试验装置的试验结果不仅有被试工件的疲劳寿命,还有被试工件的载荷、变形图谱,试验数据能更好的用来对被试工件的结构设计和焊缝设计进行分析改进。
综上,本发明实现了结构简单,方便对单一部件测试,地面积更小使用方便,自动化程度高的技术效果。操作控制简便,易于大规模制造与安装,应用范围广。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案,因此只作为示例,而不能以此来限制本发明的保护范围。
如图1所示,一种摆臂式支腿疲劳试验装置,包括工件固定台、作动筒10以及应变片6;工件固定台上安装有用以安装被测工件7的安装端,作动筒10的底座上安装有荷载传感器11,并利用荷载传感器11呈一角度安装于地面1上,且工件固定台与荷载传感器11之间位置固定,作动筒10的伸缩杆利用球铰9安装于被测工件7的尾端,应变片6粘贴于被测工件7的疲劳寿命危险区,其中作动筒10的控制端、荷载传感器11以及应变片6电连接于控制装置上。
在本实施例中,其中被测工件7是单一的部件,现有的试验装置是几个部件一起试验,本方案的试验结果能够准确的反映单一被测工件7的疲劳寿命,而现有的试验装置往往不能准确反映某一特定部件的疲劳寿命;本方案的试验装置与现有技术的试验装置比较,由于只试验摆臂式泵车支腿这一特定的部件,结构更简洁,成本更低,占地面1积更小,实用性更强;本方案的试验装置采用了控制装置,实时采集被测工件7的变形量,并将采集到的应变片6的变形量与预先设定的允许工件的极限变形量进行比较运算,可以实现试验过程的无人值守,自动化程度高;本方案的试验装置的试验结果不仅有被测工件7的疲劳寿命,还有被测工件7的载荷、变形图谱,试验数据能更好的用来对被测工件7的结构设计和焊缝设计进行分析改进。
在本实施例中,工件固定台包括第一固定板14以及支撑座3,支撑座3固接于第一固定板14的上端面,第一固定板14的下端面安装于地面1上,安装端安装于支撑座3的侧壁上,支撑座3固接于第一固定板14上,且安装端安装于支撑座3的侧壁上,稳定性高,保证测试过程中的稳定性。
在本实施例中,安装端包括铰接座4,铰接座4的一端固接于支撑座3的侧壁上,铰接座4上开设有铰接孔,且铰接孔的轴线垂直于地面1,铰接孔内插装有用以连接被测工件7的铰接轴5,铰接座4的上方与下方还分别设有辅助板13,辅助板13固接于支撑座3的侧壁上,且辅助板13开设有与铰接孔同轴的通孔,辅助板13与铰接座4之间设有安装区域,被测工件7通过安装区域利用铰接轴5铰接于铰接座4上,将被测工件7利用铰接轴5铰接于安装端上方便安装与拆卸,其中设有辅助板13可以保证被测工件7的安装稳定性,设计合理,使用方便。
在本实施例中,第一固定板14的边沿围设有第一固定孔,并通过第一固定孔利用地脚螺栓2安装于地面1上,第一固定板14的一侧还设有第二固定板12,第二固定板12上安装荷载传感器11,第二固定板12的边沿上围设有第二固定孔,并通过第二固定孔利用地脚螺栓2安装于地面1上。第一固定板14和第二固定板12的边沿分别利用地脚螺栓2固定于地面1上,固定牢固,工作稳定。
在本实施例中,球铰9包括座体与球体,球体活动安装于座体内,座体上开设有安装孔,作动筒10的伸缩杆穿过安装孔与球体固接,座体通过第三固定板8安装于被测工件7的尾端,第三固定板8的边沿围设有第三固定孔,并通过第三固定孔利用螺栓连接于被测工件7的尾端,设有球铰9方便实现与被测工件7的安装以及角度的调节。
在本实施例中,其中控制装置为PLC控制柜,其中PLC控制柜为市面上所常见的,以及PLC控制柜内部程序均属于本领域技术人员所公知,所以在此不做赘述,其中作动筒10为脉冲作动筒10,并通过液压管路与能产生脉动载荷的液压站和PLC控制柜连接,其中应变片6、脉冲作动筒10以及荷载传感器11与PLC控制柜的电连接方式为市面常见,且属于本领域技术人所公知的,其中脉冲作动筒10利用荷载传感器11呈一角度安装于地面1上,该角度便为θ角,通过摆臂式支腿的受力数学模型计算出承受的侧向力矩方位和大小;结合泵车支腿承受的反力的最大值,计算出θ角的方位和大小,作为安装作动筒10的位置的依据。
本发明同时还提供了一种摆臂式支腿疲劳试验装置的试验方法,包括如下步骤:
S1、试验准备阶段
首先根据混凝土摆臂式泵车支腿的受力数学模型,再结合支腿的设计结构,计算出泵车支腿承受的反力的最大值和最小值;作为设定作动筒的最大值和最小值的依据;
其次根据摆臂式支腿的受力数学模型计算出承受的侧向力矩方位和大小;结合泵车支腿承受的反力的最大值,计算出θ角的方位和大小,作为安装作动筒的位置的依据;
S2、试验加载阶段
工件固定台通过地脚螺栓安装于地面上,被测工件通过销轴固定在工件固定台的安装端上;作动筒的底座部分连接载荷传感器后与地面成θ角,并利用地脚螺栓固定在地面上,作动筒的活塞杆端通过球铰与被测工件的尾端固定,应变片粘贴于被测工件的疲劳寿命危险区;试验装置安装完成后,启动试验装置,控制装置按设定的脉冲频率控制作动筒交替输出最大值和最小值的脉冲载荷,作用在被测工件的尾端;
其次载荷传感器采集载荷力的大小并传送到控制装置,控制装置记录并存储载荷力的大小,同时开始记录脉冲输出的次数;同时应变片采集被测工件的疲劳寿命危险区域的变形量并传送到控制装置并记录存储;
再次与预先设定的允许被测工件的极限变形量进行比较,如果此时应变片的变形量小于预先设定的允许被测工件的极限变形量,则开始下一次的疲劳试验,如此循环操作,连续对被测工件进行试验;
从次随着疲劳试验的进行,摆臂式泵车支腿逐步达到它的疲劳寿命,并最终失效断裂,此时应变片采集到的被测工件变形量也会大大超出预先设定的允许被测工件的极限变形量,经过控制装置进行比较运算,停止进行疲劳试验;
S3、试验完成整理阶段
首先记录的脉冲输出次数即为被测工件的疲劳寿命,其次记录并存储的载荷力大小、被测工件变形量以及试验次数的曲线,其中载荷力大小、被测工件变形量以及试验次数即为被测工件的载荷、变形图谱,本方案的试验装置采用了控制装置,实时采集被试工件的变形量,并将采集到的应变片的变形量与预先设定的允许工件的极限变形量进行比较运算,可以实现试验过程的无人值守,自动化程度高,以及试验装置的试验结果不仅有被试工件的疲劳寿命,还有被试工件的载荷、变形图谱,试验数据能更好的用来对被试工件的结构设计和焊缝设计进行分析改进。
最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围,其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。