加载装置及用该装置给两弹性元件同时加载轴向力的方法

摘要

本发明涉及一种加载装置及用该装置给两弹性元件同时加载轴向力的方法，属于弹性元件扭转疲劳试验技术领域。本发明利用力的平行四边形法则设计了一种加载装置及用该装置给两弹性元件同时加载轴向力的方法，其采用一个激振器给两个弹性元件同时加载两个大小相同的轴向力，使两弹性元件被加载的轴向力大小相等，方向相反。且该方案只需用一个激振器施加垂向力，经过平行四边形杆系后，就能给两个被试件施加同样大小的轴向载荷，且根据杆系的夹角角度，可以调整轴向力的大小。这样对轴向、径向都需加载的扭转疲劳试验来说，减少了一个轴向加载的激振器。

说明书

技术领域

本发明涉及弹性元件扭转疲劳试验技术领域，具体涉及一种试验 加载装置及用该装置给两个弹性元件同时加载轴向力的方法。

背景技术

弹性元件，如橡胶衬套，限位器，弹性支撑，挂胶履带销等，已 经运用到车辆悬挂，发动机支座和其它需要减振、隔振等的各种机械 装置中。为了检验弹性元件的质量，必须对弹性元件进行扭转疲劳试 验。目前的多轴试验台，如天津市斯顿机电传动科技有限公司的橡胶 轴套耐久度试验机，或者是MTS公司的轴套和多轴弹性体试验台，一 次有一个被试件进行试验，径向、轴向分别加激振器激励，疲劳扭转 试验时，还要增加扭转激振器。

因此，如何解决弹性元件扭转疲劳试验时轴向加载困难的问题， 同时减少激振器的数量成为了亟待解决的技术问题。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是：如何设计一种加载装置及用该装置 给两弹性元件同时加载轴向力的方法，以解决弹性元件扭转疲劳试验 时轴向加载困难的问题，同时减少激振器的数量。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种加载装置，该装置用 于给两个弹性元件同时加载轴向力；

当所述两个弹性元件之间的中部位置没有空间时，该装置包括如 下结构：

前部杆系、后部杆系和第一激励器，所述前部杆系位于两个弹性 元件的一侧，所述后部杆系位于两个弹性元件的另一侧，所述前部杆 系与后部杆系通过第一弹性元件的第一夹具以及第二弹性元件的第 二夹具连接；所述前部杆系包括前部第一、第二、第三、第四和第五 杆，所述后部杆系包括后部第一、第二、第三、第四和第五杆；所述 前部杆系与第一、第二夹具组成前部平行四边形杆系，所述后部杆系 与第一、第二夹具组成后部平行四边形杆系；所述前部平行四边形杆 系中，所述前部第一、第三、第四杆与所述第一夹具组成平行四边形， 所述前部第二、第三、第五杆与所述第二夹具组成平行四边形；所述 后部平行四边形杆系中，所述后部第一、第三、第四杆与所述第一夹 具组成平行四边形，所述后部第二、第三、第五杆与所述第二夹具组 成平行四边形；所述前部第三杆与后部第三杆通过水平杆连接，所述 水平杆的中点还铰接有下部杆；所述第一激励器用于向所述下部杆加 载垂向力；

当所述两个弹性元件之间的中部位置有空间时，该装置包括如下 结构：

位于两个弹性元件之间的第三杆系，以及第二激励器，所述第三 杆系包括第六、第七、第八、第九和第十杆；所述第三杆系与第一、 第二夹具组成第一平行四边形杆系；所述第一平行四边形杆系中，所 述第六、第八、第九杆与所述第一夹具组成平行四边形，所述第七、 第八、第十杆与所述第二夹具组成平行四边形；所述第六、第七、第 八杆通过第一铰接件铰接，前部第三、第四、第五杆通过第二铰接件 铰接；所述第二激励器用于在所述第一铰接件上部或第二铰接件下部 施加垂向力。

优选地，当所述两个弹性元件之间的中部位置没有空间时，所述 前部第一、第二、第三杆通过第三铰接件铰接，所述前部第三、第四、 第五杆通过第四铰接件铰接；所述后部第一、第二、第四、第五杆分 别与后部第三杆通过销子连接。

优选地，当所述两个弹性元件之间的中部位置没有空间时，所述 前部第四杆与前部第五杆间的夹角与后部第四杆与前部第五杆间的 夹角相同，且角度可调。

本发明还提供了一种利用所述的加载装置给两个弹性元件同时 加载轴向力的方法，

当所述两个弹性元件之间的中部位置没有空间时，该方法包括以 下步骤：

S1、利用所述第一激励器给所述下部杆加载垂向力F；

S2、通过角度传感器测得前部第四杆与前部第五杆间的夹角α， 通过受力分析利用α、F求出沿前部杆系和后部杆系的力的轴向和径 向分量；

当所述两个弹性元件之间的中部位置有空间时，该方法包括以下 步骤：

S1’、利用所述第二激励器在所述第一铰接件上部或第二铰接件 下部施加垂向力F’；

S2’、通过角度传感器测得第九杆与第十杆间的夹角α’，通过受 力分析利用α’、F’求出沿第三杆系的力的轴向和径向分量。

(三)有益效果

本发明利用力的平行四边形法则设计了一种加载装置及用该装 置给两弹性元件同时加载轴向力的方法，其采用一个激振器给两个弹 性元件同时加载两个大小相同的轴向力，使两弹性元件被加载的轴向 力大小相等，方向相反，对试验台机座而言，这两个轴向力是内力， 不会给机座施加外力，对试验台上其它的加载装置影响较小，不需要 给试验台增加更多的装置。且该方案只需用一个激振器施加垂向力， 经过平行四边形杆系后，就能给两个被试件施加同样大小的轴向载 荷，且根据杆系的夹角角度，可以调整轴向力的大小。这样对轴向、 径向都需加载的扭转疲劳试验来说，减少了一个轴向加载的激振器。

附图说明

图1为本发明实施例一的装置前视图；

图2为本发明实施例一的装置后视图；

图3为本发明实施例一的装置左视图；

图4为本发明实施例一的装置俯视图；

图5为本发明实施例二的装置前视图；

图6为本发明实施例二的装置俯视图。

具体实施方式

为使本发明的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实 施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。

本发明提供了一种加载装置，该装置用于弹性元件径向轴向同时 加载做疲劳扭转试验时，对两个弹性元件被试件同时施加轴向载荷；

当所述两个弹性元件之间的中部位置没有空间时，该装置包括如 下结构：

前部杆系、后部杆系和第一激励器，所述前部杆系位于两个弹性 元件的一侧，所述后部杆系位于两个弹性元件的另一侧，所述前部杆 系与后部杆系通过第一弹性元件的第一夹具以及第二弹性元件的第 二夹具连接；所述前部杆系包括前部第一、第二、第三、第四和第五 杆，所述后部杆系包括后部第一、第二、第三、第四和第五杆；所述 前部杆系与第一、第二夹具组成前部平行四边形杆系，所述后部杆系 与第一、第二夹具组成后部平行四边形杆系；所述前部平行四边形杆 系中，所述前部第一、第三、第四杆与所述第一夹具组成平行四边形， 所述前部第二、第三、第五杆与所述第二夹具组成平行四边形；所述 后部平行四边形杆系中，所述后部第一、第三、第四杆与所述第一夹 具组成平行四边形，所述后部第二、第三、第五杆与所述第二夹具组 成平行四边形；所述前部第三杆与后部第三杆通过水平杆连接，所述 水平杆的中点还铰接有下部杆；所述第一激励器用于向所述下部杆加 载垂向力；

所述前部第一、第二、第三杆通过第三铰接件铰接，所述前部第 三、第四、第五杆通过第四铰接件铰接；所述后部第一、第二、第四、 第五杆分别与后部第三杆通过销子连接。所述前部第四杆与前部第五 杆间的夹角与后部第四杆与前部第五杆间的夹角相同，且角度可调。

当所述两个弹性元件之间的中部位置有空间时，该装置包括如下 结构：

位于两个弹性元件之间的第三杆系，以及第二激励器，所述第三 杆系包括第六、第七、第八、第九和第十杆；所述第三杆系与第一、 第二夹具组成第一平行四边形杆系；所述第一平行四边形杆系中，所 述第六、第八、第九杆与所述第一夹具组成平行四边形，所述第七、 第八、第十杆与所述第二夹具组成平行四边形；所述第六、第七、第 八杆通过第一铰接件铰接，前部第三、第四、第五杆通过第二铰接件 铰接；所述第二激励器用于在所述第一铰接件上部或第二铰接件下部 施加垂向力。

本发明还提供了一种利用所述的加载装置给两个弹性元件同时 加载轴向力的方法，

当所述两个弹性元件之间的中部位置没有空间时，该方法包括以 下步骤：

S1、利用所述第一激励器给所述下部杆加载垂向力F；

S2、通过角度传感器测得前部第四杆与前部第五杆间的夹角α， 通过受力分析利用α、F求出沿前部杆系和后部杆系的力的轴向和径 向分量；

当所述两个弹性元件之间的中部位置有空间时，该方法包括以下 步骤：

S1’、利用所述第二激励器在所述第一铰接件上部或第二铰接件 下部施加垂向力F’；

S2’、通过角度传感器测得第九杆与第十杆间的夹角α’，通过受 力分析利用α’、F’求出沿第三杆系的力的轴向和径向分量。

下面以本发明在履带销子挂胶的疲劳扭转试验中的运用进行举 例说明。

如图1所示，为两个弹性元件之间的中部位置没有空间时加载装 置的结构实施例。图中17为履带销子，1和7为履带销子挂胶的两个被 试弹性元件(胶套)，两个胶套之间的中部位置没有空间。杆件3与4、 4与5、9与4、4与11铰接，杆件12与13、13与15、14与13、16与13间 通过销子连接。杆件4和13通过水平杆20连接，下部杆10与水平杆的 中点铰接。利用平行四边形杆系结构，当激振器通过下部杆10加载垂 向力F时，杆件4和13会受到垂向力，经过前部杆系3、4、5、9、11 以及两被试件的夹具2和6组成的前部(正面)平行四边形杆系，以及 后部杆系12、13、14、15、16以及两被试件的夹具2和6组成的后部(反 面)平行四边形杆系，就能够给两被试件胶套1和胶套7施加大小相等， 方向相反的轴向力。即，受力T1＝T2，T3＝T4，T1与T3大小相等，方 向相反，且随着杆9与杆11所夹角α的大小变化，α越大，轴向力也 越大。采用本方法，在施加轴向力的同时，还给被试件1和7施加径向 载荷，它是沿前部杆系3、4、5、9、11和后部杆系12、13、14、15、 16的作用力的径向分力，径向分力在图1中显示为垂向，对被试件1 和7则是径向力。通过角度传感器测得角α，通过受力分析利用α、F 就能求出沿前部杆系和后部杆系的力的轴向和径向分量。

图2为本发明实施例一在履带销子挂胶的疲劳扭转试验的结构简 图的后视图。后部杆系14、16、15、13、12与前部杆系3、4、5、9、 11相对于销子轴线对称布置。

图3为本发明实施例一在履带销子挂胶疲劳扭转试验的结构简图 的左视图。

运用这种方法时，可灵活根据试验台空间尺寸，将激振器放在试 验台上部，通过龙门架支撑激振器给杆系，使杆4和杆13受垂向力， 也是可行的。

图5为本发明实施例二的前视图，图6为其俯视图，为两个弹性元 件之间的中部位置有空间时加载装置的结构实施例。其中，两被试件 1与7的固结体(履带销子)21与8的中部有空间，适当改造夹具2和6 后，可将单面的杆系3、4、5、9、11布置在夹具的中部，这样省去了 一组杆系，各个杆之间铰接，通过在铰接件18上部或者铰接件19下部 施加垂向力，使两被试件1和7有轴向力加载。调整杆件9与11的夹角 α，则两被试件所受的轴向力也会随之变化。

由以上实施例可以看出，本发明利用力的平行四边形法则设计了 一种加载装置及用该装置给两弹性元件同时加载轴向力的方法，其采 用一个激振器给两个弹性元件同时加载两个大小相同的轴向力，使两 弹性元件被加载的轴向力大小相等，方向相反，对试验台机座而言， 这两个轴向力是内力，不会给机座施加外力，可使试验台机座不受激 振器加载的轴向力的影响，对试验台上其它的加载装置影响较小，不 需要给试验台增加更多的装置。且该方案只需用一个激振器施加垂向 力，经过平行四边形杆系后，就能给两个被试件施加同样大小的轴向 载荷，且根据杆系的夹角角度，可以调整轴向力的大小。这样对轴向、 径向都需加载的扭转疲劳试验来说，减少了一个轴向加载的激振器， 减少了试验成本。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领 域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以 做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。