一种底架支腿疲劳试验装置及方法
【专利摘要】本发明涉及建筑工程机械【技术领域】，特别涉及一种底架支腿疲劳试验装置及方法，用于测得底架支腿的疲劳性能。本发明公开的底架支腿疲劳试验装置包括：试验基台，试验时底架支腿支设于试验基台上；可拆卸地安装于底架支腿上的回转支撑件，且回转支撑件的中心与底架支腿的回转中心同轴；位于回转支撑件上且与回转支撑件枢接的转台；一端与转台铰接的加载臂；两端分别与所述加载臂和所述转台铰接的臂架致动器；以及两端分别与试验基台和加载臂另一端铰接的加载致动器，试验时加载致动器根据预先采集的载荷谱对底架支腿施加等效实际作业工况的试验载荷，以测得底架支腿的疲劳性能。
【专利说明】一种底架支腿疲劳试验装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及建筑工程机械【技术领域】，特别涉及一种底架支腿疲劳试验装置及方法。
【背景技术】
[0002]目前，在臂架类工程机械，如泵车、起重机的工作过程中，通常采用底架支腿来支撑上车，以泵车为例，其工作时是通过底架支腿来支撑上车及上车上的臂架，而泵车在输送混凝土时，因混凝土会对输送管道产生冲击而使得臂架在竖直方向和水平方向会产生低频振动，从而使得底架支腿会受到交变的作用力冲击，因而底架支腿在使用一定时间后会因疲劳损伤而出现裂纹、甚至断裂，进而会危及安全生产。
[0003]为了防止底架支腿出现上述问题，可以在底架支腿因疲劳损伤而出现裂纹或断裂之前更换新的底架支腿，因此，如何准确的测得底架支腿的疲劳性能成为当前急需解决的问题。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种底架支腿疲劳试验装置及方法，用于测得底架支腿的疲劳性能。
[0005]为了实现上述目的，本发明提供以下技术方案:
[0006]一种底架支腿疲劳试验装置，包括:
[0007]试验基台，试验时底架支腿支设于所述试验基台上；
[0008]可拆卸地安装于所述底架支腿上的回转支撑件，且所述回转支撑件的中心与所述底架支腿的回转中心同轴；
[0009]位于所述回转支撑件上且与所述回转支撑件枢接的转台；
[0010]加载臂，所述加载臂的一端与所述转台铰接；
[0011]以及臂架致动器和加载致动器，其中，所述臂架致动器分别与所述加载臂的臂身和所述转台铰接，以支撑所述加载臂；所述加载致动器分别与所述试验基台和所述加载臂的另一端铰接，试验加载时，所述加载致动器根据预先采集的载荷谱对所述底架支腿施加等效实际作业工况的试验载荷，以测得所述底架支腿的疲劳性能。
[0012]优选地，所述回转支撑件包括:
[0013]可拆卸地安装于底架支腿上的联接台；
[0014]位于所述联接台上的回转轴承，所述回转轴承的外圈与所述联接台固定连接，所述回转轴承的内圈与所述转台固定连接。
[0015]优选地，所述联接台包括:
[0016]相对设置的两个圆形法兰部，且在与所述底架支腿相连接的所述圆形法兰部上开设有可连接不同规格底架支腿的多组螺栓孔；
[0017]以及将所述两个圆形法兰部固定连接为一体的连接部。[0018]优选地，所述试验基台上设置有一圆环形轨道，所述底架支腿在支设于所述试验基台上时，所述底架支腿的回转中心与所述圆环形轨道的中心同轴；
[0019]在所述圆环形轨道中安装有一个可沿所述圆环形轨道移动的移动台，所述移动台与所述加载致动器铰接，且在试验加载时所述移动台固定在所述圆环形轨道上。
[0020]优选地，所述移动台包括:滑动安装于所述圆环形轨道上的移动轮，以及位于所述移动轮上且通过销轴与所述移动轮铰接的基座，所述基座与所述加载致动器固定连接。
[0021]优选地，所述加载致动器通过一个由两个半圆形盘拼成的连接法兰和数个螺栓固定在所述基座上。
[0022]较佳地，所述圆环形轨道包括:同轴的外环轨道和内环轨道，且所述外环轨道和内环轨道相对的两个面分别开设有环形凹槽，所述移动轮滑动安装于所述两个环形凹槽中。
[0023]优选地，所述试验基台上设置有沿一圆形轨迹分布多个安装座，所述底架支腿在支设于所述试验基台上时，所述底架支腿的回转中心与所述圆环形轨迹的中心与对应；且在试验时所述加载致动器与其中一个所述安装座铰接。
[0024]进一步地，上述底架支腿疲劳试验装置还包括:分别与所述加载致动器和所述臂架致动器信号连接的控制器，所述控制器协同控制所述加载致动器和所述臂架致动器驱使所述加载臂在一定的角度范围内上下摆动。
[0025]本发明同时还提供了一种底架支腿疲劳试验方法，包括:试验准备阶段和试验加载阶段；其中，
[0026]所述试验准备阶段包括:将底架支腿支设于所述试验基台上；将回转支撑件可拆卸地安装于所述底架支腿上，且所述回转支撑件的中心与所述底架支腿的回转中心同轴；将转台枢装于所述回转支撑件上；将加载臂的一端与所述转台铰接；将臂架致动器分别与所述加载臂的臂身和所述转台铰接，以支撑所述加载臂；以及加载致动器分别与所述试验基台和所述加载臂的另一端铰接；以及采集等效实际作业工况的载荷谱；
[0027]试验加载阶段包括:所述加载致动器根据所述载荷谱对所述底架支腿施加试验载荷，以测得所述底架支腿的疲劳性能。
[0028]使用上述底架支腿疲劳试验装置对底架支腿进行疲劳试验时，首先采集等效实际作业工况的载荷谱以及将底架支腿支设于试验基台上，然后将回转支撑件固定安装于底架支腿上，将转台枢装于回转支撑件上，将加载臂铰接于转台上并由臂架致动器支撑，最后将加载致动器分别与试验基台和加载臂铰接；试验加载时，加载致动器根据预先采集的等效实际作业工况的载荷谱，通过加载臂对底架支腿施加等效实际工况的试验载荷，即通过模拟底架支腿在实际作业工况下的受力情况，从而准确地测得底架支腿的疲劳性能；其次，在对底架支腿进行疲劳试验过程中，可以找出底架支腿的设计缺陷或寿命薄弱处，从而可以优化底架支腿的设计，进而提高底架支腿的使用寿命；再次，上述底架支腿疲劳试验装置的结构简单，模拟加载操作简单，且可以在露天环境中进行底架支腿疲劳试验，使得更加贴近底架支腿的真实应用场合，有效地提高疲劳试验的可靠性。
【专利附图】
【附图说明】
[0029]图1为本发明实施例提供的一种底架支腿疲劳试验装置的主视图；
[0030]图2为图1中A区域的放大图；[0031]图3为图2中联接台的立体图；
[0032]图4为图1中B区域的放大图；
[0033]图5为图1中加载致动器与试验基台的一种连接关系图；
[0034]图6为图5中移动台的立体图；
[0035]图7为图6中C-C方向剖视图；
[0036]图8为图1中加载致动器与试验基台的另一种连接关系图。
[0037]附图标记:
[0038]1-试验基台， 11-外环轨道，12-内环轨道，
[0039]2-底架支腿， 3-回转支撑件，31-联接台，
[0040]32-回转轴承， 4-转台，5-加载臂，
[0041]6-臂架致动器， 7-加载致动器，71-油缸筒，
[0042]72-油缸杆， 8-移动台，81-移动轮，
[0043]82-基座， 83-连接法兰，9_安装座。
【具体实施方式】
[0044]为了测得底架支腿的疲劳性能，本发明提供了一种底架支腿疲劳试验装置，该底架支腿疲劳试验装置包括:用于安装底架支腿的试验基台，可拆卸地安装于底架支腿上的回转支撑件，与回转支撑件枢接的转台，一端与转台铰接的加载臂，两端分别与加载臂和转台铰接、以支撑加载臂的臂架致动器，以及分别与试验基台和加载臂的另一端铰接的加载致动器；试验加载时，加载致动器通过加载臂对底架支腿施加等效实际作业工况的试验载荷，以测得底架支腿的疲劳性能。
[0045]本发明提供的底架支腿疲劳试验装置适用于采用底架支腿来支撑上车的臂架类工程机械，如泵车和起重机等，为了描述方便，下文将以泵车的底架支腿为试验对象进行描述。
[0046]为了使本领域技术人员更好的理解本发明的技术方案，下面结合说明书附图对本发明实施例进行详细的描述。[0047]请参阅图1，为本发明实施例提供的一种底架支腿疲劳试验装置的主视图；该底架支腿疲劳试验装置包括:
[0048]试验基台1，试验时底架支腿2支设于试验基台I上；
[0049]可拆卸地安装于底架支腿2上的回转支撑件3，且回转支撑件3的中心与底架支腿2的回转中心同轴；
[0050]位于回转支撑件3上且与回转支撑件3枢接的转台4 ；
[0051]加载臂5,加载臂5的一端与转台4铰接；
[0052]以及臂架致动器6和加载致动器7，其中，臂架致动器6分别与加载臂5的臂身和转台4铰接，以支撑加载臂5 ;加载致动器7分别与试验基台I和加载臂5的另一端铰接，试验加载时，加载致动器7根据预先采集的载荷谱对底架支腿2施加等效实际作业工况的试验载荷，以测得底架支腿2的疲劳性能。
[0053]具体实施时，请参阅图2和图4，其中，图2为图1中A区域的放大图；图4为图1中B区域的放大图；作为试验对象的底架支腿2可由拖车或起重设备运送到试验基台I上，并将底架支腿2的各个支腿油缸打开以支撑起底架支腿2。在底架支腿2安装完成后，按照从下到上的顺序将回转支撑件3固定安装于底架支腿2上，将转台4枢装于回转支撑件3上，以及将加载臂5的一端铰接于转台4上，加载臂5相当于泵车中用于支撑混凝土输送管道的臂架，要求具有较佳的结构强度和耐久性能，在加载臂5的一端与转台4铰接后需要龙门吊或其它起重设备将其吊起；然后将臂架致动器6分别与加载臂5的臂身和转台4铰接，用以支撑加载臂5 ;最后将加载致动器7分别与试验基台I和加载臂5的另一端铰接。上述加载致动器7具体为油缸、气缸或由伺服电机驱动的丝杆传动机构、齿轮齿条传动机构，上述臂架致动器6具体为油缸、气缸或由伺服电机驱动的丝杆传动机构、齿轮齿条传动机构。在图1所示的底架支腿疲劳试验装置中，加载致动器7为油缸，该油缸的油缸筒71与试验基台I铰接，该油缸的油缸杆72与加载臂5的另一端铰接；或，该油缸的油缸筒71与加载臂5的另一端铰接，该油缸的油缸杆72与试验基台I铰接。在图1所示的底架支腿疲劳试验装置中，上述臂架致动器6为油缸，该油缸的油缸筒与转台4铰接，该油缸的油缸杆与加载臂5的臂身铰接；或，该油缸的油缸筒与加载臂5的臂身铰接，该油缸的油缸杆与转台4铰接。
[0054]需要说明的是，上述试验基台I可以为钢筋混凝土地基、铸铁基台或为具有一定强度和硬度的水平地面；此外，在上述底架支腿疲劳试验装置中，除底架支腿2外，其余各个部件的具有理想的强度和耐久性，即除底架支腿2的各个部件均具有远大于底架支腿2的使用寿命。
[0055]试验加载时，加载致动器7根据预先采集的载荷谱、通过加载臂5对底架支腿2施加等效实际作业工况的试验载荷；具体地，因底架支腿2作为泵车的最终承载部件，其受力情况可以通过工地实地测量，对测量后的力进行数据处理，即可得到等效实际工况的载荷谱，加载致动器7根据该载荷谱对底架支腿2施加试验载荷，来模拟底架支腿2在实际工况下的受力情况，从而可测得底架支腿2的疲劳性能；此外，在对底架支腿2进行疲劳试验过程中，可以找出底架支腿2在设计上的缺陷以及寿命薄弱处，从而可以优化底架支腿2的设计，进而可以达到提高底架支腿2使用寿命和使用安全性的目的；另外，通过协同控制加载致动器7和臂架致动器6驱使加载臂5在一定的角度范围内上下摆动，以改变加载臂5在同一回转角度内的弯矩，从而能够更接近实际工况地测得底架支腿2的疲劳性能。
[0056]值得一提的是，上述加载臂5重量通常会比泵车的臂架的重量小，为了保证试验的准确性，需要附加砝码或配重来消除加载臂5与泵车的臂架之间重量差值，砝码或配重可以悬挂在底架支腿2上或加载臂5上，具体的重量分配和设置位置可以通过测量油缸反力(通过测量油压计算出油缸反力)以及计算推导而确定，具体为本领域技术人员所熟知，故在此不作描述。不过，因砝码挂在加载臂5上时，砝码的重力也会产生附加弯矩，且所述附加弯矩的力臂会随着加载臂5的上下往复运动而变化，导致上述计算推导过程较复杂，因此，较佳的方案是砝码或配重挂在底架支腿2上，且可分成数个小砝码分散布置。
[0057]在上述实施方式中，回转支撑件3的底部与底架支腿2固定连接，且回转支撑件3的中心和底架支腿2的回转中心同轴，回转支撑件3的顶部与转台4枢接，使得转台4绕底架支腿2的回转中心线00转动，从而可以改变加载臂5的回转角度。请继续参阅图2，在一种优选实施方式中，回转支撑件3采用分体式结构；具体地，回转支撑件3包括:可拆卸地安装于底架支腿2上的联接台31，位于联接台31上的回转轴承32，回转轴承32的外圈与联接台31固定连接，回转轴承32的内圈与转台4固定连接；如此设计，在对不同规格的底架支腿2进行疲劳试验时，只需更换联接台31即可使回转支撑件3与底架支腿2匹配，即可以扩大上述底架支腿疲劳试验装置的适用范围。
[0058]请参阅图3，为图2中联接台的立体图；在一种优选实施方式中，联接台31包括:相对设置的两个圆形法兰部，且在与底架支腿2相连接的圆形法兰部上开设有可连接不同规格底架支腿2的多组螺栓孔；以及将两个圆形法兰部固定连接为一体的连接部；如此设计，可以使同一个联接台31匹配多种不同规格的底架支腿2，从而进一步地扩大上述底架支腿疲劳试验装置的适用范围。
[0059]在上述各实施方式中，加载致动器7直接与试验基台I铰接，例如在图1所示的底架支腿疲劳试验装置中，加载致动器7采用油缸，该油缸的油缸杆72 —端与试验基台I铰接，而该油缸的油缸筒71 —端则与加载臂5铰接。但不限于此，请参阅图5，为图1中加载致动器与试验基台的一种连接关系图；图6为图5中移动台的立体图；在一种优选实施方式中，上述试验基台I上设置有一圆环形轨道，底架支腿2在支设于试验基台I上时，底架支腿2的回转中心与圆环形轨道的中心同轴；并在所述圆环形轨道中安装有一个可沿圆环形轨道移动的移动台8，移动台8与加载致动器7铰接，且在试验加载时移动台8固定在所述圆环形轨道上。具体地，请参阅图7，为图6中C-C方向剖视图；在一种优选实施方式中，上述移动台8包括:滑动安装于所述圆环形轨道上的移动轮81，以及位于移动轮81上且通过销轴与移动轮81铰接的基座82，基座82与加载致动器7固定连接。在图7中，移动轮81为上部具有托架的圆盘，且托架上具有销轴孔，基座82通过销轴安装于移动轮81上，使得基座82可绕销轴在一定角度范围内转动。如此设计，可以改变加载臂5在同一回转角度内的弯矩，从而能够更接近实际工况地测得底架支腿2的疲劳性能，提高测试底架支腿2疲劳性能的准确性。
[0060]请继续参阅图6和图7，在一种优选所述方式中，上述加载致动器7通过一个由两个半圆形盘拼成的连接法兰83和数个螺栓固定在基座82上；如此设计，使加载致动器7易于安装在基座82上且连接稳固，此外还便于拆卸。
[0061]请继续参阅图4和图5，上述圆环形轨道包括:同轴的外环轨道11和内环轨道12，且外环轨道11和内环轨道12相对的两个面分别开设有环形凹槽，移动轮81滑动安装于所述两个环形凹槽中。在需要调整加载臂5的回转角度时，可以使移动轮81沿圆环形轨道相对运动，并在试验时使移动轮81固定在圆环形轨道上。上述移动轮81在圆环形轨道内的运动具体可由人力推动或由电机驱动，移动轮81可同过限位装置(如限位挡块或限位销)或制动装置停止在圆环形轨道上，具体为本领域技术人员所熟知，在此不作详细描述。
[0062]在上述实施方式中，可以测得加载臂5的回转角度范围在0°?360°内底架支腿2的疲劳性能，但在实际应用中，由于加载臂5的回转角度通常仅采用其中几个固定角度，因此，利用上述底架支腿疲劳试验装置对底架支腿进行疲劳试验时，只需测得几种典型的加载臂5的回转角度所对应的底架支腿2疲劳性能；请参阅图8，为图1中加载致动器与试验基台的另一种连接关系图；在一种优选实施方式中，上述试验基台I上设置有沿一圆形轨迹分布多个安装座9，底架支腿2在支设于试验基台I上时，底架支腿2的回转中心与所述圆环形轨迹的中心同轴；且在试验时加载致动器7与其中一个安装座9铰接。在图8中，试验基台I上沿一圆形轨迹均设有八个安装座9，在试验时，加载致动器7与其中一个安装座9铰接，如需要改变加载臂的回转角度时，可以使加载致动器7与当前安装座9分离，力口载臂5转过一定角度后，再使加载致动器7与另外一个安装座9铰接。
[0063]在上述各实施方式的基础上，上述底架支腿疲劳试验装置还包括:分别与加载致动器7和臂架致动器6信号连接的控制器(图中未画出)，所述控制器可协同控制加载致动器7和所述臂架致动器6驱使加载臂5在一定角度内的上下摆动。如此可以改变加载臂5在同一回转角度内的弯矩，从而能够更接近实际工况地测得底架支腿2的疲劳性能。
[0064]本发明实施例同时还提供了一种底架支腿疲劳试验方法，包括:试验准备阶段和试验加载阶段；其中，
[0065]试验准备阶段包括:将底架支腿2支设于试验基台I上；将回转支撑件3可拆卸地安装于底架支腿2上，且回转支撑件3的中心与底架支腿2的回转中心同轴；将转台4枢装于回转支撑件3上；将加载臂5的一端与转台4铰接；将臂架致动器6分别与加载臂5的臂身和转台4铰接，以支撑加载臂5 ;将加载致动器7分别与试验基台I和加载臂5的另一端铰接；以及采集等效实际作业工况的载荷谱；
[0066]试验加载阶段包括:加载致动器7根据载荷谱对底架支腿2施加试验载荷，以测得底架支腿2的疲劳性能。
[0067]综上所述，本发明提供的底架支腿疲劳试验装置，用于对底架支腿进行疲劳试验，以模拟底架支腿在实际作业工况下振动对底架支腿疲劳强度的影响，通过疲劳试验可以得到底架支腿的疲劳性能。此外，在对底架支腿进行疲劳试验的过程中，可以找出底架支腿的设计缺陷，从而可以优化底架支腿的设计，进而可以提高底架支腿退的可靠性和使用寿命。
[0068]显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
【权利要求】
1.一种底架支腿疲劳试验装置，其特征在于，包括: 试验基台，试验时底架支腿支设于所述试验基台上； 可拆卸地安装于所述底架支腿上的回转支撑件，且所述回转支撑件的中心与所述底架支腿的回转中心同轴； 位于所述回转支撑件上且与所述回转支撑件枢接的转台； 加载臂，所述加载臂的一端与所述转台铰接； 以及臂架致动器和加载致动器，其中，所述臂架致动器分别与所述加载臂的臂身和所述转台铰接，以支撑所述加载臂；所述加载致动器分别与所述试验基台和所述加载臂的另一端铰接，试验加载时，所述加载致动器根据预先采集的载荷谱对所述底架支腿施加等效实际作业工况的试验载荷，以测得所述底架支腿的疲劳性能。
2.如权利要求1所述的底架支腿疲劳试验装置，其特征在于，所述回转支撑件包括: 可拆卸地安装于底架支腿上的联接台； 位于所述联接台上的回转轴承，所述回转轴承的外圈与所述联接台固定连接，所述回转轴承的内圈与所述转台固定连接。
3.如权利要求2所述的底架支腿疲劳试验装置，其特征在于，所述联接台包括: 相对设置的两个圆形法兰部，且在与所述底架支腿相连接的所述圆形法兰部上开设有可连接不同规格底架支腿的多组螺栓孔； 以及将所述两个圆形法兰部固定连接为一体的连接部。
4.如权利要求1-3任一所述的底架支腿疲劳试验装置，其特征在于， 所述试验基台上设置有一圆环形轨道，所述底架支腿在支设于所述试验基台上时，所述底架支腿的回转中心与所述圆环形轨道的中心同轴； 在所述圆环形轨道中安装有一个可沿所述圆环形轨道移动的移动台，所述移动台与所述加载致动器铰接，且在试验加载时所述移动台固定在所述圆环形轨道上。
5.如权利要求4所述的底架支腿疲劳试验装置，其特征在于，所述移动台包括:滑动安装于所述圆环形轨道上的移动轮，以及位于所述移动轮上且通过销轴与所述移动轮铰接的基座，所述基座与所述加载致动器固定连接。
6.如权利要求5所述的底架支腿疲劳试验装置，其特征在于，所述加载致动器通过一个由两个半圆形盘拼成的连接法兰和数个螺栓固定在所述基座上。
7.如权利要求5所述的底架支腿疲劳试验装置，其特征在于，所述圆环形轨道包括:同轴的外环轨道和内环轨道，且所述外环轨道和内环轨道相对的两个面分别开设有环形凹槽，所述移动轮滑动安装于所述两个环形凹槽中。
8.如权利要求1-3任一所述的底架支腿疲劳试验装置，其特征在于，所述试验基台上设置有沿一圆形轨迹分布多个安装座，所述底架支腿在支设于所述试验基台上时，所述底架支腿的回转中心与所述圆环形轨迹的中心同轴；且在试验时所述加载致动器与其中一个所述安装座铰接。
9.如权利要求1所述的底架支腿疲劳试验装置，其特征在于，还包括:分别与所述加载致动器和所述臂架致动器信号连接的控制器，所述控制器协同控制所述加载致动器和所述臂架致动器驱使所述加载臂在一定的角度范围内上下摆动。
10.一种底架支腿疲劳试验方法，其特征在于，包括:试验准备阶段和试验加载阶段；其中， 所述试验准备阶段包括:将底架支腿支设于所述试验基台上；将回转支撑件可拆卸地安装于所述底架支腿上，且所述回转支撑件的中心与所述底架支腿的回转中心同轴；将转台枢装于所述回转支撑件上；将加载臂的一端与所述转台铰接；将臂架致动器分别与所述加载臂的臂身和所述转台铰接，以支撑所述加载臂；将加载致动器分别与所述试验基台和所述加载臂的另一端铰接；以及采集等效实际作业工况的载荷谱； 试验加载阶段包括 :所述加载致动器根据所述载荷谱对所述底架支腿施加试验载荷，以测得所述底架支腿的疲劳性能。
【文档编号】G01M13/00GK103674527SQ201310646273
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年12月4日 优先权日:2013年12月4日
【发明者】龚义群, 余德海, 杨钢 申请人:中联重科股份有限公司