结构试验用穿心伺服作动器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及土木工程结构加载试验系统技术领域，尤其是一种结构试验用作动器。
【背景技术】
[0002]现有的土木工程结构试验加载系统，尤其土木工程压剪试验系统，从公开报道的看，常规的加载方法是在试件上端面布置一组或几组分配承载梁，梁两端放置穿心轴压千斤顶，拉杆穿过千斤顶后通过底部铰接固定在反力地基或自反力框架上，穿心轴压千斤顶的作用是模拟重力载荷；水平方向布置伺服作动器模拟剪力；穿心千斤顶和伺服作动器按加载方案对试件进行加载。
[0003]现有技术的缺陷是:由于穿心千斤顶采用的是手动液压加载，只能手动控制千斤顶的油压来控制施加的载荷，由于试样在临界失稳时加载力与变形不再线性或单调相关，此时无法再通过控制加载力来控制试样的变形，容易导致试件突然破坏，甚至发生失控倾覆的危险。
【发明内容】
[0004]为了克服已有结构试验用作动器的在临界失稳时无法控制加载力导致试样突然破坏、安全性较低、适用性较差的不足，本发明提供一种在临界失稳时有效控制加载力避免试样突然破坏、安全性较高、适用性良好的结构试验用穿心伺服作动器。
[0005]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:
[0006]一种结构试验用穿心伺服作动器，包括伺服作动器缸体，所述伺服作动器缸体内可滑动地安装活塞，所述活塞与活塞杆连接，所述活塞和活塞杆均带有供加载拉杆穿过的穿心过孔，所述活塞杆的前端面与负荷传感器连接，所述加载拉杆密封穿过所述穿心过孔后与所述负荷传感器连接，所述伺服作动器缸体的侧面安装位移传感器，所述位移传感器与所述活塞杆联动。
[0007]进一步，所述位移传感器固定在导向机构上，所述导向机构与所述活塞杆同步运动。
[0008]优选的，所述导向机构包括导向环、导向座和导向杆，所述导向环与所述活塞杆固定连接，所述导向环一圈开有导向孔和位移传感器安装孔，所述伺服作动器缸体的侧面安装两个导向座，所述导向杆固定在所述导向孔内并穿过一个所述导向座，所述位移传感器安装在所述位移传感器安装孔内并穿过另一个导向座。
[0009]再进一步，所述伺服作动器缸体的底部、活塞杆和负荷传感器端面分别安装用于固定在结构试验的加载梁的连接附件。
[0010]更进一步，所述活塞杆的前端面与连接盘的一面固定，所述连接盘的另一面与负荷传感器固定连接。
[0011]所述伺服作动器缸体包括后端盖、作动缸筒和前端盖，所述后端盖与作动缸的后端连接，前端盖与作动缸的前端连接，活塞可滑动地套装在作动缸内，所述加载拉杆通过密封套管穿过所述穿心过孔。当然，后端盖、作动缸筒也可以呈一体设置。
[0012]所述活塞和活塞杆呈一体。当然，活塞与活塞杆也可以分体设置，只要将两者固定连接在一起即可。
[0013]本发明的技术构思为:穿心伺服作动器设计用于代替原来的手动穿心千斤顶为试件提供轴向加载力，与常规伺服作动器相同的油缸活塞设计与制作工艺，保证穿心伺服作动器具有极低的摩擦力和零间隙泄漏，可以和标准的伺服作动器一样完成闭环控制加载试验。
[0014]作动器不仅具有穿心千斤顶所有的功能，而且在配置负荷传感器的基础上，配置了位移传感器，试验过程中，计算机控制系统可以通过伺服阀控制穿心伺服作动器的动作，不仅能实现多个穿心作动器的同步平行加载，还可以在检测到试样变形与载荷出现异常时，保持穿心伺服作动器加载头的输出位移不变。这样，不但能实现土木工程结构压剪试验加载，而且能很好的解决普通穿心千斤顶在临界失稳时无法控制加载力导致试样突然破坏的问题，使得整个试验过程可控，保障试验人员人身安全。组合使用时，可以满足多轴力同步、阶梯同步等复杂的加载试验要求。
[0015]本发明的有益效果主要表现在:在临界失稳时有效控制加载力避免试样突然破坏、安全性较高、适用性良好。
【附图说明】
[0016]图1是结构试验用穿心伺服作动器的结构图。
[0017]图2是图1的侧视图。
[0018]图3是图1的俯视图。
[0019]图4是柱抗震试验的实例图。
[0020]图5是框架结构抗震试验的实例图。
【具体实施方式】
[0021]下面结合附图对本发明作进一步描述。
[0022]参照图1?图5，一种结构试验用穿心伺服作动器，包括伺服作动器缸体1，所述伺服作动器缸体1内可滑动地安装活塞2，所述活塞2与活塞杆3连接，所述活塞2和活塞杆3均带有供加载拉杆穿过的穿心过孔4，所述活塞杆3的前端面与负荷传感器5连接，所述加载拉杆密封穿过所述穿心过孔4后与所述负荷传感器5连接，所述伺服作动器缸体1的侧面安装位移传感器6，所述位移传感器6与所述活塞杆3联动。
[0023]进一步，所述位移传感器6固定在导向机构上，所述导向机构与所述活塞杆3同步运动。
[0024]优选的，所述导向机构包括导向环7、导向座11和导向杆8，所述导向环7与所述活塞杆3固定连接，所述导向环7 —圈开有导向孔和位移传感器安装孔，所述伺服作动器缸体1的侧面安装两个导向座11，所述导向杆8固定在所述导向孔内并穿过一个所述导向座，所述位移传感器6安装在所述位移传感器安装孔内并穿过另一个导向座11。
[0025]再进一步，所述伺服作动器缸体1的底部、活塞杆3和负荷传感器5端面分别安装用于固定结构试验的加载梁的连接附件。
[0026]更进一步，所述活塞杆3的前端面与连接盘9的一面固定，所述连接盘9的另一面与负荷传感器5固定连接。
[0027]所述伺服作动器缸体1包括后端盖、作动缸筒和前端盖，所述后端盖与作动缸的后端连接，前端盖与作动缸筒的前端连接，活塞2可滑动地套装在作动缸内，所述加载拉杆通过密封套管10穿过所述穿心过孔。当然，后端盖、作动缸筒也可以呈一体设置。
[0028]所述活塞2和活塞杆3呈一体。
[0029]本实施例中，所述穿心伺服作动器采用与通用伺服作动器相同的加工工艺，采用进口密封件及导向环。与普通伺服作动器不同的是穿心伺服作动器活塞与活塞杆采用一体式结构并带有穿心过孔4，活塞杆3与负荷传感器5连接在一起。
[0030]将本实施例的结构试验用穿心伺服作动器应用到柱抗震试验装置中，所述柱抗震试验装置包括反力地基12、穿心杆17及背紧底梁15、承载分配梁13、水平伺服作动器16和穿心伺服作动器18，所述穿心杆及背紧底梁固定安装在反力地基上，所述穿心杆及背紧底梁上安装试件14 (柱)，所述试件的上端安装承载分配梁13，承载分配梁13的上端安装穿心伺服作动器18，穿心杆17下端与背紧底梁15固定，穿过所述承载分配梁13及穿心伺服作动器18，通过螺母与负荷传感器连接，所述试件14的侧面与水平伺服作动器16的伸缩端铰接，所述水平伺服作动器14的另一端铰接在反力墙上。
[0031]将本实施例的结构试验用穿心伺服作动器应用到框架结构抗震试验装置中，所述框架结构抗震试验装置反力地基12、穿心杆17及背紧底梁15、承载分配梁13、水平伺服作动器16和穿心伺服作动器18，多个所述穿心杆17及背紧底梁15固定安装在反力地基上，多个所述穿心杆及背紧底梁上安装试件14(框架结构)，所述框架结构的各个柱的上端承载分配梁13，承载分配梁的上端安装穿心伺服作动器18，穿心杆17下端与背紧底梁15固定，穿过承载分配梁13及穿心伺服作动器，通过螺母与负荷传感器连接，所述框架结构的各根梁的侧面与水平伺服作动器16的伸缩端铰接，所述水平伺服作动器的另一端铰接在反力墙上。
[0032]实际试验的时候，电液伺服控制器通过伺服阀控制伺服油源通过穿心伺服作动器对试样施加垂向载荷，可以实现垂向载荷与位移的电液伺服闭环控制和位置与负载保持控制，可以实现多台穿心伺服作动器载荷的梯级同步加载或异步加载。另外，在控制器检测到试样失稳或临街破坏或者到达设定的控制条件是停止加载，转入位置保持控制，防止大型混凝土结构试样的突然失稳破坏和因此造成的危险。
【主权项】
1.一种结构试验用穿心伺服作动器，其特征在于:包括伺服作动器缸体，所述伺服作动器缸体内可滑动地安装活塞，所述活塞与活塞杆连接，所述活塞和活塞杆均带有供加载拉杆穿过的穿心过孔，所述活塞杆的前端面与负荷传感器连接，所述加载拉杆密封穿过所述穿心过孔后与所述负荷传感器连接，所述伺服作动器缸体的侧面安装位移传感器，所述位移传感器与所述活塞杆联动。2.如权利要求1所述的结构试验用穿心伺服作动器，其特征在于:所述位移传感器固定在导向机构上，所述导向机构与所述活塞杆同步运动。3.如权利要求2所述的结构试验用穿心伺服作动器，其特征在于:所述导向机构包括导向环、导向座和导向杆，所述导向环与所述活塞杆固定连接，所述导向环一圈开有导向孔和位移传感器安装孔，所述伺服作动器缸体的侧面安装两个导向座，所述导向杆固定在所述导向孔内并穿过一个所述导向座，所述位移传感器安装在所述位移传感器安装孔内并穿过另一个导向座。4.如权利要求1?3之一所述的结构试验用穿心伺服作动器，其特征在于:所述伺服作动器缸体的底部、活塞杆和负荷传感器端面分别安装用于固定在结构试验的加载梁的连接附件。5.如权利要求1?3之一所述的结构试验用穿心伺服作动器，其特征在于:所述活塞杆的前端面与连接盘的一面固定，所述连接盘的另一面与负荷传感器固定连接。6.如权利要求1?3之一所述的结构试验用穿心伺服作动器，其特征在于:所述伺服作动器缸体包括后端盖、作动缸筒和前端盖，所述后端盖与作动缸的后端连接，前端盖与作动缸的前端连接，活塞可滑动地套装在作动缸内，所述加载拉杆通过密封套管穿过所述穿心过孔。7.如权利要求1?3之一所述的结构试验用穿心伺服作动器，其特征在于:所述活塞和活塞杆呈一体。
【专利摘要】一种结构试验用穿心伺服作动器，包括伺服作动器缸体，所述伺服作动器缸体内可滑动地安装活塞，所述活塞与活塞杆连接，所述活塞和活塞杆均带有供加载拉杆穿过的穿心过孔，所述活塞杆的前端面与负荷传感器连接，所述加载拉杆密封穿过所述穿心过孔后与所述负荷传感器连接，所述伺服作动器缸体的侧面安装位移传感器，所述位移传感器与所述活塞杆联动。本发明提供一种在临界失稳时有效控制加载力避免试样突然破坏、安全性较高、适用性良好的结构试验用穿心伺服作动器。
【IPC分类】F15B15/20, F15B15/14
【公开号】CN105317778
【申请号】CN201510750640
【发明人】李建华, 秦谚, 黄劲辉, 乔书庆
【申请人】杭州邦威机电控制工程有限公司
【公开日】2016年2月10日
【申请日】2015年11月5日