专利名称：钢管脚手架扣件力学性能试验机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及力学性能试验装置，具体说是涉及一种钢管脚手架扣件力学性能试验机。
背景技术：
钢管扣件式脚手架是广泛应用在各种建筑物、基础设施施工工地上的必不可少的一种脚手架。因此，钢管扣件质量的好坏直接关系到建筑工人的人身安全问题。为此国家专门为此制定了GB15831-1995号《钢管脚手架扣件》国家标准。但截止目前为止，还尚无专用的钢管脚手架扣件力学性能试验设备被用来对钢管脚手架扣件进行力学性能试验。而多是采用液压式万能材料试验机和百分表进行力学性能试验，全部力学性能试验项目须采用多机在不同的地方来完成。
另由于现有的试验设备多是采用人工手控的方式进行加荷，很难保证恒定的加荷速度，而扣件力学性能试验对加荷速度的要求非常敏感，因此现有技术难以达到恒定的加荷速度这一基本要求。
再者，由于现有技术的试验装置自动化程度较低，而需要作出的四种型式七类试验按一个常规样本大小计，共需做八十类次试验，期间还需要进行人工加荷、人工读取力及位移值、人工记录，这又需耗费大量人力及时间。
发明内容本实用新型的目的正是针对上述现有技术中所存在的不足之处而提供一种结构新颖、合理，能耗低、效率高的钢管脚手架扣件力学性能试验机。
本实用新型的目的可通过下述措施来实现本实用新型所述试验机包括机架、设置在机架上的用于驱动压架装置以及柔索运动的力发生装置，以及位于机架上方的工作台；所述压架装置包括与力发生装置相结合的压架底板、安装在压架底板上的压架体和安装在压架体上的压头；所述工作台上部设置有夹持装置及上框架，该夹持装置包括快速夹具，与快速夹具相连的夹板；所述上框架上设置有上吊环，在压架体中上部设置有下吊环，在上框架上设置有数字量具一和数字量具三，所述工作台的下部与力检测装置相连接，其两侧各设置有一侧翼，其中一侧翼的一端设置有数字量具二，另一侧翼上和工作台上设置有的过轮组；所述柔索的一端用于连接试验组件，另一端依次绕经过轮组、固定在压架体上的过轮，然后向上折返固定在机架上的柔索固定板上。
本实用新型中所述力检测装置包括上固定板、力传感器以及下固定板，上固定板上部与工作台相连，下部与力传感器相连；下固定板上部与力传感器相连，下部与总固定板相连。
本实用新型在压架底板的水平延伸段的端部通过直线轴承安装有一直线轴，所述直线轴上端与总固定板相结合，其下端固定在底固定板上。
在本实用新型中所述也可将柔索一端固定在压架装置上的挂件上，另一端穿过过轮组钩挂于直角扣件扭转刚度性能试验组件的横管的一端。
在本实用新型中所述压架装置上连接一横梁，横梁上设有横梁压头。
本实用新型中所述力发生装置包括力矩电机、滚珠丝杠、滚珠丝母，所述滚珠丝杠的下端穿过底固定板与减速装置相连，减速装置与力矩电机相连，滚珠丝杠的上端与总固定板相结合，总固定板固定在机架上；所述压架装置中的压架底板通过连接件与所述滚珠丝母相连。
本实用新型中所述力发生装置也可采用液压升降机构来实现，当然也可采用其它任意公知的可驱动所述压架装置上下位移的机构来实现。
本实用新型的钢管脚手架扣件力学性能试验机可单机自动完成全部钢管脚手架扣件力学性能试验项目；尤其是恒定的加荷速度更适合扣件试验对加荷速度敏感的要求。
本实用新型的工作原理及优点如下打开电控开关，通过触摸液晶显示屏进入所需试验页面，装夹试验组件，触摸[开始]按键，试验自动开始。CPU通过力传感器检测到力值后，依试验方法对力矩电机进行PWM控制，不断调整力矩电机输出转矩，力矩电机转矩通过减速装置及滚珠丝杠传递转化成压头的直线压力或柔索的拉力。压力或拉力按规定的恒定加荷速度增长，CPU在不同的工作点从数字量具采集所需要的位移值，并将试验结果通过液晶触摸屏和微型打印机显示打印出来。省却了人工读取力及位移值、人工记录，效率高。采用力矩电机PWM控制技术以及合理的PID控制算法，性能先进，无触点，功耗低。最大功率仅为0.1kW。加荷速度稳定，扣件力学性能试验对加荷速度是敏感的，恒定的加荷速度是扣件力学性能试验的基本要求。
图1是本实用新型的主视图。
图2是本实用新型的夹持装置。
图3是本实用新型的测控原理图。
图4是采用本实用新型的试验机做直角扣件扭转刚度性能试验时的结构简示图。
图5是采用本实用新型的试验机做直角扣件扭转刚度性能试验时的第二种实施方式的结构简示图。
图6是采用本实用新型的试验机做直角扣件扭转刚度性能试验时的第三种实施方式的结构简示图。
图7是采用本实用新型的试验机做直角扣件扭转刚度性能试验时的第四种实施方式的结构简示图。
图8是采用本实用新型的试验机做直角扣件扭转刚度性能试验时的第五种实施方式的结构简示图。
图9是采用本实用新型的试验机做直角扣件扭转刚度性能试验时的第六种实施方式的结构简示图。
图10是采用本实用新型的试验机做直角扣件扭转刚度性能试验时的第七种实施方式的结构简示图。
图11、图11-1是采用本实用新型的试验机做直角扣件扭转刚度性能试验时的第三种实施方式的一种变换对比图。
图12是采用本实用新型的试验机做直角扣件扭转刚度性能试验时串接力检测装置二方法示意图。
图13是采用本实用新型的试验机做直角扣件扭转刚度性能试验时串接力检测装置二方法示意图。
图中1是上吊环，2是上框架，3是数字量具一，4是下吊环，5是压头，6是压架体，7是试验组件，8是快速夹具，9是工作台，10是上固定板，11是摇柄，12是力传感器，13是过轮组，14是柔索，15是侧翼，16是柔索固定板，17是下固定板，18是机架，19是过轮，20是压架底板，21是滚珠丝杠，22是减速装置，23是底固定板，24是力矩电机，25是直线轴，26是直线轴承，27是滚珠丝母，28是总固定板，29是夹板，30是数字量具二，31是电控柜，32是微型打印机，33是电控开关，34是液晶显示屏，35是数字量具三，36是直角扣件扭转刚度性能试验的组件——横管，37是线缆，38是挂件，39是力发生装置二，40是连接件，41是横梁，42是横梁压头，43是施力压件，44是力检测装置二。
具体实施方式
本实用新型以下将结合实施例(附图)作进一步描述如图1所示，本实用新型的钢管脚手架扣件力学性能试验机包括力发生装置、工作台9、力检测装置、电控柜31。所述力发生装置包括力矩电机24、滚珠丝杠21、滚珠丝母27、与滚珠丝母27相连的压架装置以及柔索14；所述滚珠丝杠21的下端穿过底固定板23与减速装置22相连，减速装置22与力矩电机24相连，滚珠丝杠21的上端与总固定板28相结合，总固定板28固定在机架18上；所述压架装置包括与滚珠丝母27相结合的压架底板20、安装在压架底板20上的压架体6和通过连接螺栓安装在压架体6上的压头5；与滚珠丝杠平行设置的起导向作用的直线轴25通过直线轴承26安装在压架底板20的水平延伸段的端部，所述直线轴25上端与总固定板28相结合，其下端固定在底固定板23上；压架装置的上下运动是通过力发生装置中的力矩电机24驱动减速装置22，进而带动滚珠丝杠21转动，滚珠丝杠21的转动借助滚珠丝母27传递给压架底板20从而带动压架装置上、下运动而实现的；用于连接试验组件的柔索14依次绕经固定设置在另一侧翼15上和工作台9上的过轮组13、固定在压架体6上的过轮19，然后向上折返固定在机架18上的柔索固定板16上。
所述工作台9下部与力检测装置相连接，两侧连有侧翼15，上部焊连夹持装置(如图2所示)及上框架2；所述侧翼15一端固定有数字量具二30，数字量具二30用于测量直角扣件扭转刚度性能试验的扭转形变量，另一端固定有过轮组13；所述夹持装置包括快速夹具8，与快速夹具8相连的夹板29，扳动快速夹具8的手柄，带动夹板29转动用以夹持试验组件；所述上框架2上固定的上吊环1与焊连在所述压架体6中上部的下吊环4用于对接扣件抗拉试验时的钩挂，上框架2上固定的数字量具一3和数字量具三35用于测量直角扣件、旋转扣件抗滑性能试验以及对接扣件抗拉性能试验时的位移。工作台9上还设有摇柄11，用于调整试验组件处于合适的试验位置。
所述力检测装置包括上固定板10、力传感器12以及下固定板17，用于试验时力值检测。上固定板10上部与工作台9相连，下部与力传感器12相连；下固定板17上部与力传感器12相连，下部与总固定板28相连。所述电控柜31用于试验过程中数据采集与控制，其外部设置有液晶显示屏34、微型打印机32、电控开关33，其内部测控原理图见图3。所述电控柜31内部的CPU通过力传感器检测到力值后，对力矩电机24进行PWM控制，不断调整力矩电机24输出转矩，并在不同的工作点从数字量具采集所需要的位移值，并将试验结果通过液晶触摸屏34和微型打印机32显示打印出来。
更具体说，所述工作台9(见图4所示)的侧翼15，一端固定有数字量具二30，用于自动采集直角扣件扭转刚度性能试验时的扭转形变量(可以是角度值或位移值)，并通过线缆37将数据传递给CPU；侧翼15的另一端固定有过轮组13，柔索14一端通过柔索固定板16固定在机架18上部，柔索14另一端穿过过轮19及过轮组13钩挂于直角扣件扭转刚度性能试验组件的横管36的一端，把压架装置的向下运动产生的力传递给横管36；CPU通过对力矩电机24进行PWM控制使压架装置向下移动，带动柔索14向横管36施力，逐级加荷，并逐级采集对应的形变量，试验完成后，力矩电机24向反方向运转，柔索14拉力解除。柔索14钩挂于横管36的施力点，该施力点距工作台9中心的距离叫扭转力臂，其大小随结构而定，施力值也要随之发生变化，保证扭转力矩＝扭转力臂×施力值，符合试验所要求的扭转力矩值；不难看出如果依据试验要求，扭转力臂可以变小，施力点可以在过轮19正上方，那么过轮组13是可以省却的，因为过轮组13主要目的是改变力的方向，使施力既满足试验要求，又不致使力检测装置产生偏载，影响测力准确度。同样，形变量检测点也可以随结构而定，但若数字量具二30输出的是位移值，则需要将其换算成符合试验要求的等效的位移值，若数字量具二30输出的是角度值，则不需要换算。
本实用新型中所述的也可以是如图5所示的结构，即工作台9上的侧翼15的另一端固定有过轮组13，柔索14一端固定在压架装置上的挂件38上，另一端穿过过轮组13钩挂于直角扣件扭转刚度性能试验组件的横管36的一端，把压架装置的向下运动产生的力传递给横管36。
也可以采用如图6所示的结构，即过轮组13固定在机架18上，柔索14一端固定在压架装置上的挂件38上，另一端穿过过轮组13钩挂于直角扣件扭转刚度性能试验组件的横管36的一端，把压架装置的向下运动产生的力传递给横管36。
还可以采用如图7所示的结构，即工作台9上的侧翼15的另一端固定有过轮组13，柔索14一端固定在压架装置上的挂件38上，另一端穿过过轮组13钩挂于直角扣件扭转刚度性能试验组件的横管36的一端，把力发生装置二39的力传递给横管36。
图8所示也是可以采用的结构之一，即力发生装置二39通过连接件40直接对直角扣件扭转刚度性能试验组件的横管36施力。
同样也可采用如图9所示的结构，即在压架装置上连接一横梁41，横梁41上设有横梁压头42，压架装置向下运动通过横梁压头42向直角扣件扭转刚度性能试验组件的横管36施力。
还可采用如图10所示的结构，即在直角扣件扭转刚度性能试验组件的横管36施力点上方，放置力发生装置二39，力发生装置二39下设施力压件43，通过对力发生装置二39的控制向横管36施力。
本实用新型仍可以采用变换实施方式中过轮组13的过轮数目，以及变换柔索14穿过过轮的方式来改变压架装置上升时为施力过程，当压架装置下降时则为柔索14拉力解除过程。图11-1为图6所示实施方式的一种变换对比。
当然可以在上述结构中的柔索14中或在横梁压头42、施力压件43上方采用串接力检测装置二44的结构，如图12及图13所示，如此将提高力检测准确度。
本实用新型中所述的柔索14也可以是其它具有弯曲功能可以改变拉力方向的力传递物，如链条等。
权利要求1.一种钢管脚手架扣件力学性能试验机，所述试验机包括机架(18)、设置在机架(18)上的用于驱动压架装置以及柔索(14)运动的力发生装置，以及位于机架(18)上方的工作台(9)；所述压架装置包括与力发生装置相结合的压架底板(20)、安装在压架底板(20)上的压架体(6)和安装在压架体(6)上的压头(5)，所述工作台(9)上部设置有夹持装置及上框架(2)，该夹持装置包括快速夹具(8)，与快速夹具(8)相连的夹板(29)；所述上框架(2)上设置有上吊环(1)，在压架体(6)中上部设置有下吊环(4)，在上框架(2)上设置有数字量具一(3)和数字量具三(35)，其特征在于所述工作台(9)的下部与力检测装置相连接，其两侧各设置有一侧翼(15)，其中一侧翼(15)的一端设置有数字量具二(30)，另一侧翼(15)上和工作台(9)上设置有的过轮组(13)；所述柔索(14)的一端用于连接试验组件，另一端依次绕经过轮组(13)、固定在压架体(6)上的过轮(19)，然后向上折返固定在机架(18)上的柔索固定板(16)上。
2.根据权利要求1所述的钢管脚手架扣件力学性能试验机，其特征在于所述力检测装置包括上固定板(10)、力传感器(12)以及下固定板(17)，上固定板(10)上部与工作台(9)相连，下部与力传感器(12)相连；下固定板(17)上部与力传感器(12)相连，下部与总固定板(28)相连。
3.根据权利要求1所述的钢管脚手架扣件力学性能试验机，其特征在于在压架底板(20)的水平延伸段的端部通过直线轴承(26)安装有一直线轴(25)，所述直线轴(25)上端与总固定板(28)相结合，其下端固定在底固定板(23)上。
4.根据权利要求1所述的钢管脚手架扣件力学性能试验机，其特征在于柔索(14)一端固定在压架装置上的挂件(38)上，另一端穿过过轮组(13)钩挂于直角扣件扭转刚度性能试验组件的横管(36)的一端。
5.根据权利要求1所述的钢管脚手架扣件力学性能试验机，其特征在于压架装置上连接一横梁(41)，横梁(41)上设有横梁压头(42)。
6.根据权利要求1所述的钢管脚手架扣件力学性能试验机，其特征在于所述力发生装置包括力矩电机(24)、滚珠丝杠(21)、滚珠丝母(27)，所述滚珠丝杠(21)的下端穿过底固定板(23)与减速装置(22)相连，减速装置(22)与力矩电机(24)相连，滚珠丝杠(21)的上端与总固定板(28)相结合，总固定板(28)固定在机架(18)上；所述压架装置中的压架底板(20)通过连接件与所述滚珠丝母(27)相连。
专利摘要一种钢管脚手架扣件力学性能试验机，包括设置在机架(18)上的用于驱动压架装置以及柔索(14)运动的力发生装置，以及工作台(9)；压架装置包括压架底板(20)、安装在压架底板上的压架体(6)和安装在压架体上的压头(5)，工作台(9)上部设置有夹持装置及上框架(2)，该夹持装置包括快速夹具(8)，与快速夹具(8)相连的夹板(29)；在上框架(2)上设置有数字量具一(3)和数字量具三(35)，工作台的下部与力检测装置相连接，其两侧各设置有一侧翼(15)，其中一侧翼的一端设置有数字量具二(30)，另一侧翼上和工作台上设置有的过轮组(13)；所述柔索(14)的一端用于连接试验组件，另一端依次绕经过轮组(13)、固定在压架体上的过轮(19)，然后向上折返固定在机架上的柔索固定板(16)上。
文档编号G01M13/00GK2784904SQ200420075379
公开日2006年5月31日 申请日期2004年12月14日 优先权日2004年12月14日
发明者尚廷东, 张海霞 申请人:尚廷东