一种应用于高速大载荷的多功能压剪试验机的制作方法

本实用新型属于压剪试验装置领域，更具体地，涉及一种多功能压剪试验机。

背景技术：

随着减隔震技术的高速发展，其越来越多的应用于超高层、大跨度建筑及桥梁领域，该类产品通常需要进行大型足尺原型结构试验。同时，国内外相关行业标准对于产品在高载荷、高速度下的动态试验提出了更加苛刻的要求。因此，基于大型结构模型的试验研究和高性能试验设备的需求日益凸显。

目前国内的大型剪切试验机，虽然已具备大载荷负载能力，但大部分功能较为单一，一般只能施加静态力进行单向剪切试验，缺乏高速剪切试验的能力，且试验设备体积庞大，操作使用复杂，对场地要求高，在操控自动化、智能化方面较为欠缺，无法达到高精度和高稳定性。

技术实现要素：

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本实用新型提供了一种应用于高速大载荷的多功能压剪试验机，其能够实现高载荷、高速度条件下高精度、高稳定性的试验，同时减小试验机体积、降低机器成本。

为实现上述目的，按照本实用新型，提供了一种应用于高速大载荷的多功能压剪试验机，其特征在于，包括主框架结构、工作台、竖向驱动油缸和水平驱动油缸，其中，

所述主框架结构包括相互垂直的水平框架结构和竖向框架结构并且它们通过混凝土浇筑为一体，所述水平框架结构有两个并且它们左右对称分布在所述竖向框架结构的两侧，每个所述水平框架结构均包括两块混凝土墙和将两块所述混凝土墙连接在一起的钢横梁，每块所述混凝土墙均竖直设置；所述竖向框架结构整体呈“回”字形，所述竖向框架结构的中部设有预留孔，以用于容纳放置工作台和竖向驱动油缸；

所述水平驱动油缸一端与所述移动台通过铰接相连，另一端与所述水平框架结构上钢横梁铰接相连；所述竖向驱动油缸的一端与所述竖向框架结构底部固定连接，另一端与所述主工作台下表面保持接触；

所述工作台包括自下而上依次设置主工作台、下滑板、聚四氟乙烯耐磨板、上滑板、移动台以及上连接板，其中所述主工作台位于竖向驱动油缸上方并与所述竖向驱动油缸固定连接，以用于承载竖向载荷；所述下滑板位于所述主工作台上方并与所述主工作台固定连接；所述聚四氟乙烯耐磨板位于上滑板和下滑板之间，所述聚四氟乙烯耐磨板的表面设置有储脂槽并填充有硅脂；所述移动台位于所述上滑板上方并与所述上滑板固定连接，所述移动台两端分别铰接一所述水平驱动油缸；所述上连接板固定在所述竖向框架结构在预留孔处的内壁上并且位于所述工作台的上方，以用于与所述工作台配合实现对试件的压紧和固定。

优选地，所述多功能压剪试验机还包括一系列蓄能器组，每组所述蓄能器组包括高压压力容器、胶囊、气阀和球阀，所述胶囊装在所述高压压力容器的壳体内并且其内充有惰性气体；所述气阀装在所述高压压力容器顶端，以供给所述胶囊充气；所述球阀装在所述高压压力容器底端，以用于液压油的充排；所述蓄能器组的球阀通过液压管道分别与所述竖向驱动油缸和水平驱动油缸连接。

优选地，所述主框架结构内部设置有预应力棒，以用于承载竖直方向和水平方向的载荷及减小试验过程中主框架结构的变形。

优选地，所述竖向框架结构在预留孔处的内壁上设置有预埋钢板。

优选地，所述竖向框架结构内部设置有移动轨道和移动小车，所述移动轨道设置于所述竖向框架结构在预留孔处的内壁上并通过所述预埋钢板固定；所述移动小车安装在所述移动轨道上并且其能通过所述移动台顶起以上下运动。

优选地，多功能压剪试验机还包括油缸悬挂系统，所述油缸悬挂系统包括悬挂梁、钢丝绳、承载鞍、配重块和导轨，其中所述悬挂梁固定在所述水平框架结构的两块混凝土墙的顶部并且这两块混凝土墙位于所述竖向框架结构的同一侧，并且在所述悬挂梁上固定有一组导轨和配重块，所述导轨竖直设置，所述配重块安装在所述导轨上，所述钢丝绳两端钢索索节分别连接两侧配重块，钢丝绳通过所述承载鞍托起所述水平驱动油缸。

优选地，所述水平驱动油缸放置于工作台两侧并且其数量可为2个或4个，所述竖向驱动油缸的数量为4个或6个。

优选地，每个所述水平驱动油缸和竖向驱动油缸上均装有伺服控制阀，以用于控制液压油的流量，每个所述水平驱动油缸和竖向驱动油缸上均装有位移传感器和力传感器。

总体而言，通过本实用新型所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

1)本实用新型的多功能压剪试验机能够进行各种工况下的静压力、动压力、剪切力试验，并引入蓄能器组能进行大载荷下的高速试验，具备有结构合理、功能多样的特点。

2)本实用新型的主框架结构采用混凝土结构，节省了试验机立体空间，节约了成本，同时该结构在高载荷下能减小试验机主体框架变形，减小了试验误差。

3)本实用新型采用涂覆有硅脂的聚四氟乙烯耐磨板，在减小试验机摩擦力的前提下，能保证即使在高速运动下，试验平台具有稳定性。

4)本实用新型采用新型悬挂系统托置水平驱动油缸，合理改善水平作动器的重力分布，即使在水平驱动油缸高速作动时，也能通过配重块位置的调节，保持油缸的稳定，从而提高了试验的精度。

附图说明

图1是本实用新型试验机的整体结构俯视示意图；

图2是本实用新型试验机的整体结构断面示意图；

图3是本实用新型试验机的工作台断面示意图；

图4是本实用新型试验机悬挂系统断面示意图。

在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，图中：1-水平框架结构；2-竖向框架结构；3-水平混凝土墙I；4-水平混凝土墙II；5-钢横梁I；6-钢横梁II；7-竖向驱动油缸；8-主工作台；9-下滑板；10-聚四氟乙烯耐磨板；11-上滑板；12-移动台；13-上连接板；14-铰接孔；15-水平驱动油缸；16-预应力棒；17-预埋钢板；18-移动轨道；19-移动小车；20-悬挂梁；21-钢丝绳；22-承载鞍；23-配重块；24-导轨；25-减震垫片；26-伺服控制阀；27-蓄能器组；28-高压压力容器；29-胶囊；30-气阀；31-球阀；32-液压管道。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

参照图1-图4，一种应用于高速大载荷的多功能压剪试验机，其主要组成模块包括有主框架结构、工作台、竖向驱动油缸15、水平驱动油缸7和蓄能器组27。

所述主框架结构包括水平框架结构1、竖向框架结构2，所述水平框架结构1和竖向框架结构2相互垂直，由混凝土浇筑为一体，混凝土内部还预制了高张力预应力棒16，保证了试验机整体的稳定性，并能减小大载荷受力时试验机框架的变形；所述水平框架结构分两部分，左右对称分布在竖向框架结构两侧，分别由两面水平混凝土墙I 3和水平混凝土墙II 4与两端的钢横梁I 5和钢横梁II 6连接而成；所述竖直混凝土框架呈“回”字形，中间部分留有预留孔用作工作台空间和放置竖向驱动油缸7。

参照图3，所述工作台位于竖向混凝土框架结构2的内部，组成部分包括主工作台8、下滑板9、聚四氟乙烯耐磨板10、上滑板11、移动台12以及上连接板13，其中所述主工作台8位于竖向驱动油缸7的上方；所述下滑板9位于主工作台8上部，并通过螺栓与其锁紧；所述聚四氟乙烯耐磨板10位于上滑板11与下滑板9中间，所述氟乙烯耐磨板10表面设置有储脂槽并填充硅脂，该设计有利于减小相对滑动过程中的摩擦力，同时聚四氟乙烯耐磨板10能够承受较大的竖向载荷；所述移动台12位于所述上滑板11上方，并通过螺栓锁紧，移动台12两端均设计有铰接孔14，以用于与两端的水平驱动油缸15铰接；为了便于试验平台快速的输送大尺寸、大重量试验样品，在竖向混凝土框架结构2上还有移动轨道18及移动小车19，所述移动轨道18设置于所述竖向框架结构2在预留孔处的内壁上并通过所述预埋钢板固定，所述移动小车19安装在所述移动轨道18上并且其通过所述移动台12承接以上下移动。

所述竖向驱动油缸7的一端与所述竖向混凝土框架1底部固定连接，另一端与所述主工作台8下表面接触；两个所述水平驱动油缸15一端分别与所述移动台12通过铰接相连，另一端与所述水平框架结构1上的钢横梁I 5和钢横梁II 6相连；参照图4所示，为了保证高速试验过程中，水平驱动油缸15的平衡稳定，本实用新型设计有油缸悬挂系统，该系统中，利用一悬挂梁20固定在水平框架结构1的水平混凝土墙I 3和水平混凝土墙II 4之间，并在悬挂梁20两侧混凝土墙外侧各固定有一组导轨24及配重块23，将钢丝绳21两端钢索分别连接两侧配重块23，钢丝绳中间利用承载鞍22托起水平驱动油缸15，在配重块23的重力作用下，水平驱动油缸15被承载鞍22托起而处于平稳状态，在高速试验过程中，水平驱动油缸15与移动台12铰接处随着移动台12的运动会上下移动，配重块23能够利用重力在导轨24上同步上下移动，从而合理调节钢丝绳21伸出长度，使得承载鞍22可以平稳的托起水平驱动油缸，为了减小震动，承载鞍22上面还可放置橡胶减震垫片25。

所述水平驱动油缸15放置于工作台两侧，数量可以为2个或4个；所述竖向驱动油缸7的数量可以为4个或6个；其数量根据油缸所能驱动载荷大小决定。

所述每个水平驱动油缸15和竖向驱动油缸7都装有伺服控制阀26，以便控制液压油的流量，每个油缸都装有位移传感器和力传感器，以便实时监控作动器位移和受力，所述位移传感器的运动方向与驱动油缸的轴线方向平行。

所述蓄能器组27包括高压压力容器28、胶囊29、气阀30、球阀31，所述胶囊29装在所述高压压力容器28的壳体中，内充惰性气体，所述气阀30装在压力容器顶端，所述球阀31装在压力容器底端，蓄能器组的个数可以为多组，以便满足高速试验的容量与流量需求；所述蓄能器组27与竖向驱动油缸7、水平驱动油缸15之间通过液压管道32联通。

当所述竖向驱动油缸7作动时，会顶起整个工作台，直至试验样品与上连接板13接触，竖向混凝土框架承受竖向载荷，即可进行大载荷静压试验；当所述水平驱动油缸15作动时，工作台上的移动台12利用上滑动板11和下滑动板9之间的相对滑动产生位移，即可进行剪切试验；与此同时，利用蓄能器组存储的液压能，短时间内将高压压力容器28里的液压油快速释放出，并通过液压管道与驱动油缸相连，水平驱动油缸7利用伺服控制阀26精准控制流量和流速，能实现高速动载试验。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。