本發(fā)明屬于抗疲勞實驗技術(shù)領(lǐng)域，具體是涉及一種大型懸臂式承載結(jié)構(gòu)的自平衡式抗疲勞試驗臺。

背景技術(shù)：

大型懸臂結(jié)構(gòu)件在工作過程中會承受彎曲疲勞載荷，在拉應(yīng)力區(qū)域內(nèi)的應(yīng)力集中或焊接位置容易發(fā)生疲勞失效，所以在新結(jié)構(gòu)定型前需要進行疲勞試驗。一般對大型懸臂試樣進行疲勞試驗時，通常是利用螺栓把試樣固定端直接錨固在鋼蓋板地基上，懸臂端承受疲勞載荷時，由于懸臂臂長的影響，使固定端錨固點的局部載荷較大，在長時間疲勞試驗載荷作用下，與試件相連接的地基區(qū)域的載荷工況惡劣，地基容易破壞，進而影響試驗結(jié)果。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提供一種大型懸臂式承載結(jié)構(gòu)的自平衡式抗疲勞試驗臺，實現(xiàn)了對大試樣的疲勞試驗，并且保護了地基不受破壞。

為了達到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

包括與疲勞試驗機相連的承載架，以及用于安裝試件固定端的工裝體，工裝體的左端安裝在承載架上，工裝體的右端固定在地基上；工裝體的左端上安裝有用于安裝試件懸臂端的施力架，施力架位于作動器的正下方；施力架通過聯(lián)鉸與作動器相鉸接，且施力架和作動器的鉸接中心與工裝體和承載架的連接中心均在作動器的油缸軸線上。

進一步地，承載架包括兩個在同一水平面上并列設(shè)置的承載板，承載板的下底面固定安裝在疲勞試驗機底部的橫梁上；工裝體安裝在承載板的上側(cè)面上。

進一步地，工裝體的底部包括從右往左依次相連的第一底板、第二底板、第三底板和第四底板；工裝體的前側(cè)包括相連的第一側(cè)板和第三側(cè)板，后側(cè)包括相連的第二側(cè)板和第四側(cè)板，第一側(cè)板和第二側(cè)板相互平行，第三側(cè)板和第四側(cè)板相互平行；第三側(cè)板和第四側(cè)板位于第一底板的兩側(cè)且長度小于第一底板的長度；其中，試件的固定端安裝在第三側(cè)板和第四側(cè)板上，第一底板上安裝有用于支撐試件的支撐裝置，施力架固定安裝在第四底板上；第四底板安裝在承載架上。

進一步地，支撐裝置包括安裝在第一底板上的三個撐板；試件的中部連接試件支撐桿的上端，第一底板上安裝有用于固定試件支撐桿下端的第一試件座板；第一底板上還安裝有第二試件座板和第三試件座板，三個撐板、第一試件座板、第二試件座板和第三試件座板依次交替設(shè)置。

進一步地，第一底板的下側(cè)安裝固定座板，固定座板上安裝有用于緊固的調(diào)整墊片和壓板。

進一步地，第一側(cè)板和第二側(cè)板上對稱焊接若干根第一加強筋和若干根第二加強筋，第一加強筋位于第四底板的兩側(cè)，第二加強筋分布于第三底板、第二底板以及第一底板的兩側(cè)；相鄰的第一加強筋和相鄰的第二加強筋之間間隔為1750mm～7200mm；工裝體的棱邊上焊接有若干角鋼。

進一步地，第三側(cè)板和第四側(cè)板的右端連接第一加強板；第三側(cè)板和第四側(cè)板上開設(shè)銷軸孔，并分別固定安裝鉸座，鉸座通過鉸軸與試件的固定端相鉸接；鉸座上套接銷軸連接套，銷軸連接套和第一加強板之間安裝第二加強板；鉸座的周向安裝若干根用于加強銷軸連接套的第三加強筋。

進一步地，第一底板上安裝限位支架，限位支架的上端安裝限位角鋼；第四底板和承載架之間設(shè)置墊板。

進一步地，試件的懸臂端通過試件銷軸鉸接在施力架上，試件銷軸的端部設(shè)置端蓋。

進一步地，作動器采用疲勞試驗機液壓伺服作動器。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益的技術(shù)效果：

本發(fā)明通過設(shè)置承載架與疲勞試驗機相連接，工裝體的左端與疲勞試驗機立柱下方的承載架橫梁連接，工裝體的右端與地基緊固，試件的固定端與工裝體相連接，施力架與試件左側(cè)的懸臂端相連接，疲勞試驗機豎向的作動器活塞桿的前端與施力架鉸接，并且鉸接中心和工裝體與承載架之間的連接中心沿作動器油缸軸線共線，使豎向作動器載荷對工裝體和試件的整體結(jié)構(gòu)不產(chǎn)生彎矩作用，實現(xiàn)疲勞加載時，工裝體右端與地基的固定端處不受豎向疲勞載荷影響。本發(fā)明能夠滿足懸臂結(jié)構(gòu)試件進行疲勞試驗時，作動器產(chǎn)生的疲勞載荷不會通過試件傳遞到工裝體右側(cè)的地基上，相對于現(xiàn)有懸臂結(jié)構(gòu)試件的疲勞加載工裝，保護了試件下方地基的安全，達到了實驗?zāi)康?，特別適合于大尺寸試件或大荷載的疲勞試驗，避免了試件下方地基承受疲勞載荷。

進一步地，本發(fā)明通過設(shè)置三個試件座板，能夠適用于液壓挖掘機的動臂和斗桿的疲勞試驗；三個撐板和三個試件座板依次交替設(shè)置，使工裝體結(jié)構(gòu)更牢固。

進一步地，本發(fā)明通過設(shè)置固定座板、調(diào)整墊片和壓板，能夠方便地緊固工裝體右端，便于試驗進行。

進一步地，本發(fā)明通過設(shè)置第一加強筋，能夠有效承擔(dān)疲勞試驗機產(chǎn)生集中力的影響；通過設(shè)置第二加強筋，增強結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

進一步地，本發(fā)明通過設(shè)置第一加強板，用于連接第三側(cè)板和第四側(cè)板；通過設(shè)置銷軸連接套，保護鉸座；通過設(shè)置第二加強板和第三加強筋，以加固和加強銷軸連接套。

進一步地，本發(fā)明通過設(shè)置限位支架，防止試件有過大振動；通過設(shè)置墊板，起減震作用。

附圖說明

圖1為本發(fā)明試件工裝總裝配的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為圖1的俯視圖。

圖3為本發(fā)明工裝體的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為圖3的俯視圖。

圖5為圖4的a-a視圖。

圖6為圖1的b—b視圖。

圖7為圖1的e—e視圖。

圖8為圖1的d—d視圖。

圖9為圖3的c—c視圖。

其中：1—聯(lián)鉸；2—施力架；3—試件；4—試件支撐桿；5—端蓋；6—試件銷軸；7—鉸軸；8—固定座板；9—調(diào)整墊片；10—壓板；11—舉升油缸鉸軸；12—舉升油缸檔環(huán)；13—支座；14—連接桿；15—限位支架；16—工裝體；17—承載板；18—第二螺桿；19—第一加強筋；20—角鋼；21—第二加強筋；22—第一側(cè)板；23—第三側(cè)板；24—鉸座；25—第一加強板；26—第二加強板；27—第一撐板；28—第一試件座板；29—第二撐板；30—第一底板；31—第二試件座板；32—第三撐板；33—第三試件座板；34—第二底板；35—第三底板；36—第四底板；37—墊板；38—第四側(cè)板；39—作動器；40—銷軸連接套；41—第三加強筋。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步詳細說明。

以下以作動器39所在一端為左，且作動器39位于施力架2的上方，僅為了更清楚地描述本發(fā)明，而不是對本發(fā)明的限定。

如圖1至圖2所示，本發(fā)明包括承載架、安裝在承載架上的工裝體16、試件3、施力架2，承載架通過螺栓與疲勞試驗機立柱下方的橫梁相連接，工裝體16的左端通過第一螺桿固定在承載架上，工裝體16的右端通過螺栓與地基上的t型槽緊固，試件3為懸臂結(jié)構(gòu)疲勞試件，試件3的右端通過銷軸孔與工裝體16實現(xiàn)連接，施力架2通過試件銷軸6與試件3的懸臂端相連接，施力架2的下底面通過螺栓固定在承載板17上；承載架上端安裝作動器39，作動器39采用疲勞試驗機液壓伺服作動器，作動器39端部的聯(lián)鉸1與施力架2的上底面通過螺栓連接實現(xiàn)疲勞加載，施力架2和作動器39的鉸接中心與工裝體16和承載架的連接中心均在作動器39的油缸軸線上，實現(xiàn)在對試件3進行疲勞試驗時，地基不會受到破壞。承載架包括兩個在同一水平面上并列設(shè)置的承載板17和36個第二螺桿18，承載板17上底面通過螺栓固定在工裝體16上，承載板17下底面通過第二螺桿18用一組螺栓緊固在疲勞試驗機底部的橫梁上。施力架2上安裝的兩個聯(lián)鉸1用于和疲勞試驗機液壓伺服作動器39連接。

如圖3至圖5所示，工裝體16包括四個側(cè)板、四個底板、三個撐板、三個試件座板、兩個加強板、墊板37。

四個側(cè)板分別為第一側(cè)板22、第二側(cè)板、第三側(cè)板23和第四側(cè)板38，第一側(cè)板22和第二側(cè)板相互平行，第三側(cè)板23和第四側(cè)板38相互平行。第一側(cè)板22和第二側(cè)板的左端均位于第四底板36側(cè)部，右端分別和第三側(cè)板23、第四側(cè)板38相接，并且第一側(cè)板22和第三側(cè)板23焊接為一個整體，第二側(cè)板和第四側(cè)板38焊接為一個整體。

第一側(cè)板22和第二側(cè)板之間設(shè)置連接桿14，起加固的作用，第一側(cè)板22和第二側(cè)板上分別開設(shè)有四個銷軸孔，其中三個用于連接懸臂式試件，剩余的一個銷軸孔與試件支撐桿4的下端連接；第三側(cè)板23和第四側(cè)板38上開設(shè)銷軸孔，并分別固定一個鉸座24，實現(xiàn)與試件3連接。

工裝體16底部由四個底板拼接組成，四個底板包括從右向左依次相連的第一底板30、第二底板34、第三底板35和第四底板36，第一底板30放置于地基上，第二底板34水平設(shè)置且和地基之間留有15mm左右的間隙；第三底板35傾斜設(shè)置，第四底板36高于第一底板30和第二底板34。

第一底板30用于固定試件3，第一底板30上，從右向左依次焊接有第一撐板27、第一試件座板28、第二撐板29、第二試件座板31、第三撐板32和第三試件座板33，第一撐板27、第二撐板29和第三撐板32用于支撐試件3，比如，當(dāng)試件3為液壓挖掘機的斗桿時，第三撐板32起支撐作用，試件3為液壓挖掘機的動臂時，第一撐板27和第二撐板29起支撐作用。第一試件座板28、第二試件座板31和第三試件座板33用于安裝試件3，其中，在試件3是液壓挖掘機的斗桿時，第二試件座板31和第三試件座板33共同起到安裝支撐作用，在試件3是液壓挖掘機的動臂時，第一試件座板28即可起到安裝支撐作用。第一撐板27、第二撐板29和第三撐板32與三個試件座板交錯布置，使工裝體16結(jié)構(gòu)更牢固。

第三側(cè)板23和第四側(cè)板38的長度小于第一底板30的長度，且分別位于第一底板30兩側(cè)。四個側(cè)板和四個底板對應(yīng)相連。

第一底板30的右部安裝有第一加強板25和第二加強板26，第一加強板25用于連接第三側(cè)板23和第四側(cè)板38右端的端部，第二加強板26用于加固銷軸連接套40，兩個銷軸連接套40套裝在兩個鉸座24上，保護鉸座24；第一底板30的右端通過螺栓與地基上的t型槽緊固。第四底板36通過螺桿固定在承載架上，第四底板36用于固定施力架2。

試件3的中部連接試件支撐桿4的上端，試件支撐桿4的下端安裝在支座13上，支座13固定安裝在第一試件座板28上。

第一底板30上安裝限位支架15，限位支架15的上端安裝限位角鋼，保證試件3和限位支架15之間存在一定距離，防止試件3有過大振動。

墊板37的上底面與第四底板36的下底面連接，墊板37的下底面與試驗臺架的承載板17連接，起減震作用，四根第一加強筋19兩兩對稱焊接在第一側(cè)板22和第二側(cè)板的左側(cè)部，可承擔(dān)橫梁產(chǎn)生的集中力。

工裝體16的棱邊上多處焊接有角鋼20，且工裝體16上均勻安裝若干根豎直的第二加強筋21，相鄰加強筋之間的距離在1750mm～7200mm范圍內(nèi)浮動，第一加強筋19、第二加強筋21和角鋼20貫穿于工裝體16，起加強緊固作用，增強側(cè)板的穩(wěn)定性，第三加強筋41傾斜安裝在鉸座24上，在180°范圍內(nèi)均勻布置，用于加強銷軸連接套40。

如圖6所示，試件3與施力架2鉸接處安裝有端蓋5和試件銷軸6。

如圖7所示，鉸座24通過鉸軸7與試件3的右端鉸接，通過鉸軸7固定試件3右端的豎直位置，試件3可以繞鉸軸7轉(zhuǎn)動；第一底板30的右端下側(cè)安裝固定座板8，固定座板8的下面安裝有10個調(diào)整墊片9，固定座板8的上面安裝有兩個壓板10，用以調(diào)整工裝體16右端的高度。

如圖8所示，試件支撐桿4和試件3鉸接處安裝舉升油缸鉸軸11和舉升油缸檔環(huán)12，試件支撐桿4和試件3通過舉升油缸鉸軸11實現(xiàn)連接，兩個舉升油缸檔環(huán)12限制舉升油缸鉸軸11的軸向運動，使連接可靠。

如圖9所示，第二加強筋21的兩端支撐著兩個鉸座24，鉸座24的鉸孔內(nèi)安裝銷軸7與試件3鉸接，鉸座24上焊接安裝有第三加強筋41。

本發(fā)明的工作過程為：

疲勞試驗機底部的橫梁安裝在立柱上，作動器39垂直懸空在試驗機上方，可對試件3施加豎直方向的力，工裝體16的左端安裝在承載板17上，承載板17用36個螺桿安裝在試驗機底部的橫梁上，工裝體16的右端與地面自然接觸，試件3與施力架2鉸接，得到可進行懸臂結(jié)構(gòu)端部加載的自平衡式抗疲勞試驗臺。

根據(jù)所選的試件3，選擇試件座板，然后通過銷軸使試件3與工裝體16鉸接，試件3的左端與施力架2鉸接，通過調(diào)節(jié)施力架2上的螺栓，使施力架2與試件3固定，工裝體16的左端通過螺栓與兩個承載板17連接，承載板17通過螺桿固定在試驗機底部的橫梁上，工裝體16的右端通過地腳螺栓與地面固定連接，當(dāng)所有工序準備好后，可以通過作動器39對試件3進行疲勞試驗。

本發(fā)明能夠滿足懸臂結(jié)構(gòu)試件進行疲勞試驗時，疲勞載荷不會傳遞到地基上，保護了地基安全，達到了實驗?zāi)康摹?/p>