力学性能检测用的力加载装置的制作方法

1.本实用新型涉及力学性能检测技术领域，尤其涉及一种大吨位多自由度转动双向无间隙的力学性能检测用的力加载装置。


背景技术：

2.力学性能检测中需要对被测物体进行力的加载，加载力的方向由于检测环境会产生变动，在力的加载中需要使用可以适应加载力方向的关节轴承或类似部件，以保证轴向拉力与试样同轴，因此关节轴承在力学测试领域应用广泛。但大吨位的关节轴承，即采用单转动自由度的重载轴承，其所有零件需采用一体式加工成型以实现重载，由此，其加工工艺复杂，对加工制造要求的精度高，使其造价特别的高甚至无法实现。而大吨位的正反双向无间隙加载球铰的加工实现更为困难。


技术实现要素：

3.为了解决上述技术问题中的至少一个，本实用新型实施例提供了一种力学性能检测用的力加载装置，满足大吨位多自由度加载力的要求，且加工制造成本低。
4.一种力学性能检测用的力加载装置，包括：
5.支撑座，用于安装在承载基础；
6.主体框架，通过第一重载轴承安装在所述支撑座，能相对所述支撑座绕所述第一重载轴承的轴线转动；以及
7.加载连接件，通过第二重载轴承安装在所述主体框架，能相对所述主体框架绕所述第二重载轴承的轴线转动；所述加载连接件用于与施力部件连接；
8.其中，所述第一重载轴承的轴线和所述第二重载轴承的轴线相互垂直；施力部件施加到所述加载连接件的力经所述第二重载轴承、所述主体框架和所述第一重载轴承传递至所述支撑座。
9.在一较佳实施方式中，第二重载轴承通过间隙消除板安装在所述主体框架；所述主体框架设有第一凹槽，所述第二重载轴承的轴承外圈的一部分嵌入在所述第一凹槽中；所述间隙消除板设有第二凹槽并通过紧固螺栓将所述第二凹槽压紧在所述轴承外圈的另一部分。
10.在一较佳实施方式中，所述轴承外圈为设有横断切口的环形，所述横断切口用于调整所述轴承外圈的外径以消除所述第二重载轴承的间隙。
11.在一较佳实施方式中，所述主体框架对应所述第一凹槽的两侧设有螺纹孔，所述间隙消除板对应所述第二凹槽的两侧设有螺栓孔，所述间隙消除板扣合在所述主体框架，使所述第二重载轴承的轴承外圈嵌装在所述第一凹槽和所述第二凹槽之间；所述紧固螺栓穿过所述螺栓孔与所述螺纹孔连接，将所述间隙消除板压紧所述轴承外圈。
12.在一较佳实施方式中，所述第一重载轴承通过间隙消除板安装在所述支撑座；所述支撑座设有第一凹槽，所述第一重载轴承的轴承外圈的一部分嵌入在所述第一凹槽中；
所述间隙消除板设有第二凹槽并通过紧固螺栓将所述第二凹槽压紧在所述轴承外圈的另一部分。
13.在一较佳实施方式中，所述轴承外圈为设有横断切口的环形，所述横断切口用于调整所述轴承外圈的外径以消除所述第一重载轴承的间隙。
14.在一较佳实施方式中，所述支撑座对应所述第一凹槽的两侧设有螺纹孔，所述间隙消除板对应所述第二凹槽的两侧设有螺栓孔，所述间隙消除板扣合在所述支撑座，使所述第一重载轴承的轴承外圈嵌装在所述第一凹槽和所述第二凹槽之间；所述紧固螺栓穿过所述螺栓孔与所述螺纹孔连接，将所述间隙消除板压紧所述轴承外圈。
15.本实用新型实施例的力加载装置通过将支撑座安装在承载基础上，将施力部件与加载连接件连接，通过施力部件向加载连接件施加大吨位的轴向力，加载连接件通过第二重载轴承将加载力传给主体框架，主体框架通过第一重载轴承将加载力传给支撑座。第一重载轴承和第二重载轴承分别可以绕自身轴线转动，从而，施力部件的轴向力方向可以允许多个不同方向的自由度，通过第一重载轴承和第二重载轴承进行转换解耦，满足大吨位多自由度加载力的要求，且相对于现有技术采用的加工困难、成本高的大吨位球铰，加工制造成本低。
附图说明
16.附图示出了本实用新型实施例的示例性实施方式，并与其说明一起用于解释本实用新型实施例的原理，其中包括了这些附图以提供对本实用新型实施例的进一步理解，并且附图包括在本说明书中并构成本说明书的一部分。
17.图1为本实用新型的力加载装置的示例性结构示意图；
18.图2为本实用新型的主体框架与间隙消除板的连接结构示意图；
19.图3为本实用新型的重载轴承的轴承外圈的示意图。
20.附图标记说明：
21.1、主体框架；11、第一凹槽；2、加载连接件；3、间隙消除板；31、第二凹槽；32、螺栓孔；4、支撑座；5、第二重载轴承；6、第一重载轴承；55、轴承外圈；56、横断切口。
具体实施方式
22.下面结合附图和实施方式对本实用新型实施例作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于解释相关内容，而非对本实用新型实施例的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型实施例相关的部分。
23.需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型实施例中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本实用新型实施例。
24.需要说明的是，文中的步骤编号，仅为了方便具体实施例的解释，不作为限定步骤执行先后顺序的作用。
25.本实用新型实施例提供了一种大吨位多自由度转动双向无间隙的力学性能检测用的力加载装置，在力学性能检测中替代现有的大吨位球铰，加工制造成本低。
26.参见图1，一种力学性能检测用的力加载装置，包括支撑座4、主体框架1、加载连接件2以及重载轴承。支撑座4用于安装在承载基础上。主体框架1通过第一重载轴承6安装在
支撑座4，能相对支撑座4绕第一重载轴承6的轴线转动。加载连接件2通过第二重载轴承5安装在主体框架1，能相对主体框架1绕第二重载轴承5的轴线转动；加载连接件2用于与施力部件连接。其中，第一重载轴承6的轴线和第二重载轴承5的轴线相互垂直；施力部件施加到加载连接件2的力经第二重载轴承5、主体框架1和第一重载轴承6传递至支撑座4。第一重载轴承6和第二重载轴承5均具有单转动自由度，也就是说只具有沿着自身轴线转动一个自由度，在下文中也称作单转动自由度重载轴承。根据力学性能检测的目的和检测条件，本领域技术人员可以得知支撑座4、主体框架1和加载连接件2可以采用的形式以及第一重载轴承6和第二重载轴承5采用的数量，例如，支撑座4采用支耳的形式，设置在主体框架1的相对两侧，相应的，每一侧的支撑座4与主体框架1之间均设置第一重载轴承6。同样，在加载连接件2的两侧均设置第一重载轴承6与主体框架1连接。
27.通过多个重载转动轴承的转动轴的垂直布置，实现了多自由度的加载，同时由多个轴承承受一个方向的加载负荷，使其可承受几倍于原轴承的额定载荷。
28.力学性能检测时，施加的轴向力可能是拉力也可能是压力，还可能是拉力-压力交替，设定拉力方向为正，压力方向为反，也就是正反双向过零加载，需要力加载装置消除间隙，实现无间隙加载。以下分别对第二重载轴承5和第一重载轴承6的间隙消除结构进行说明，两者结构相同，虽然是不同实施例，但可以相互结合。
29.在第二重载轴承5间隙消除结构的一种实施方式中，参见图2和图3，第二重载轴承5通过间隙消除板3安装在主体框架1。间隙消除板3在制作时可以采用一块整板切割成两块板体来形成，主体框架1设有第一凹槽11，第二重载轴承5的轴承外圈55的一部分嵌入在第一凹槽11中；间隙消除板3设有第二凹槽31并通过紧固螺栓将第二凹槽31压紧在轴承外圈55的另一部分。
30.进一步的，轴承外圈55为设有横断切口56的环形，相当于“c”形环，横断切口56用于调整轴承外圈55的外径以消除第二重载轴承5的间隙。
31.进一步的，主体框架1对应第一凹槽11的两侧设有螺纹孔，间隙消除板3对应第二凹槽31的两侧设有螺栓孔32，间隙消除板3扣合在主体框架1，使第二重载轴承5的轴承外圈55嵌装在第一凹槽11和第二凹槽31之间；紧固螺栓穿过螺栓孔32与螺纹孔连接，将间隙消除板3压紧轴承外圈55。
32.在第一重载轴承6间隙消除结构的一种实施方式中，第一重载轴承6通过间隙消除板3安装在支撑座4；支撑座4设有第一凹槽11，第一重载轴承6的轴承外圈55的一部分嵌入在第一凹槽11中；间隙消除板3设有第二凹槽31并通过紧固螺栓将第二凹槽31压紧在轴承外圈55的另一部分。
33.进一步的，轴承外圈55为设有横断切口56的环形，相当于“c”形环，横断切口56用于调整轴承外圈55的外径以消除第一重载轴承6的间隙。
34.进一步的，支撑座4对应第一凹槽11的两侧设有螺纹孔，间隙消除板3对应第二凹槽31的两侧设有螺栓孔32，间隙消除板3扣合在支撑座4，使第一重载轴承6的轴承外圈55嵌装在第一凹槽11和第二凹槽31之间；紧固螺栓穿过螺栓孔32与螺纹孔连接，将间隙消除板3压紧轴承外圈55。
35.通过上面实施例的间隙消除结构，本实用新型的力加载装置可实现“拉—拉”试验、“压—压”试验以及“拉—压”双向的过零试验。拉—拉试验时单转动自由度重载轴承间
隙呈扩大趋势，由夹紧装置(例如间隙消除板3)的紧固螺钉受力，由于紧固螺钉许用力值远大于使用力值，因此，满足进行“拉—拉”试验的要求。压—压试验时单转动自由度重载轴承间隙呈缩小趋势，由单转动自由度重载轴承受力，由于单转动自由度重载轴承许用力值远大于使用力值，满足进行“压—压”试验的要求。拉—压实验进行前需进行压向的预载，预载的载荷大于试验载荷，在预载时将间隙消除板3的紧固螺钉满扭矩拧紧，然后进行试验。当进行“拉—压”双向过零试验过程中，压向一直为单转动自由度重载轴承，没有间隙，当过零时，由于预载载荷的存在，隙消除板的紧固螺钉预载进行释放，由于预载大于试验载荷，紧固螺钉的预载不能完全释放，从而实现“拉—压”双向的过零试验无间隙加载。以上优点为一般的球铰等关节轴承无法实现的。本实用新型的力加载装置具有承载大、功能全、适用性广、加工制作简单、安装维护方便、成本低等优点。
36.为了更全面理解本实用新型的方案和效果，以下对本实用新型的一个优选实施例及其效果进行描述说明。施力部件连接在多自由度运动的加载连接件2上，加载连接件2通过单转动自由度重载轴承进行支撑，单转动自由度重载轴承的作用载荷全部承载到主体框架1上，同时主体框架1上具有对单转动自由度重载轴承进行消除间隙的间隙消除板3和紧固螺栓，此装置可在承载范围内，消除单转动自由度重载轴承的间隙，从而进行正反双向的无间隙加载。同时主体框架1通过单转动自由度重载轴承将载荷传递到支撑座4上，支撑座4安装在承载的基础上，同样的，在支撑座4上也存在可消除正反间隙的装置，保证可进行正反双向的加载装置。
37.当施力部件在加载连接件2上施加非轴向的反力时，轴线呈垂直交叉的两组单转动自由度重载轴承(第一重载轴承6和第二重载轴承5，以下同)同时跟随反向的方向进行“随动”，防止施力部件因非轴向载荷的作用而破坏，从而保护施力部件。因为轴线呈垂直交叉的两组单转动自由度重载轴承均具有间隙消除装置，可保证在间隙消除力范围内进行试验不会产生间隙，从而可进行“拉—拉”试验、“压—压”试验，亦可实现“拉—压”双向的过零试验。不会因轴承转动的间隙在“拉—压”试验时产生试验曲线上的“平台”现象，从而大大的增加了该力加载装置的应用范围，尤其使大吨位的正反双向过零加载试验的成为了可能。
38.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例/方式”、“一些实施例/方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例/方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本技术的至少一个实施例/方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例/方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例/方式或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例/方式或示例以及不同实施例/方式或示例的特征进行结合和组合。
39.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型实施例的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。同时，在本实用新型实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电性连接；可以是直接相连，也可以通
过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型实施例中的具体含义。
40.本领域的技术人员应当理解，上述实施方式仅仅是为了清楚地说明本实用新型实施例，而并非是对本实用新型实施例的范围进行限定。对于所属领域的技术人员而言，在上述公开的基础上还可以做出其它变化或变型，并且这些变化或变型仍处于本实用新型实施例的范围内。