专利名称：一种双向多通道工事静力液压加载试验装置的制作方法
技术领域：
本使用新型涉及一种液压静力加载装置，尤其涉及一种可程序控制的横向和垂向双向多通道工事静力液压加载试验装置，能够通过程序控制，对工事结构和构件进行横向和垂向同时双向多点均布大变形加载，并自动记录其加载数据和曲线。
背景技术：
工事结构和构件的承载能力是工事研制中的一项重要内容，是保障工事结构稳定的关键指标。目前，对工事构件承载能力的测试主要采用野外化爆加载和气囊加载的方式测量。野外化爆加载是根据工事设计指标，计算一定距离上爆炸冲击波压力，采用炸药爆炸的方法对工事加载，通过传感器测量工事的承载压力和变形量；气囊加载是使用压缩空气或高压氮气结构施加均布荷载。压缩空气和高压氮气是通过橡胶气囊给结构施加荷载的，为了提高气囊的试验压力荷载，结构的四周应砌筑支承边墙，使结构、支承边墙和地面将气囊包围在其中，达到增高气体荷载压力的目的。这两种方式都存在一定的局限性，野外化爆加载方法只能测量到动载荷下的工事承载能力，无法检测工事各阶段的承载性能；气囊加载方法虽加载简便，但测试手段落后，需要人工测量和计算，不能通过计算机实现数据的同步采集和加载曲线的绘制。
发明内容为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种工事静力试验加载装置，其包括承载框架、油源、控制器和作动器等，其特征在于:承载框架作为主要受力构件，试验中承受加载的反作用力，控制器(POP-Μ型控制软件和PA201控制板卡)通过控制油源的动作调整承载框架上的作动器油缸伸缩的输出载荷，并实时采集、显示压力数据，同时通过RS232接口输出到数据采集仪的控制计算机。在上述技术方案中，所述承载框架主要由上横梁、下横梁、立柱以及连接附件等构成，通过螺栓连接。框架内空间的上、下面及两个立面分布有间距为IOOmm的安装孔，以方便作动器和试样的固定和位置调节。在上述技术方案中，所述作动器安装在承载框架内部，垂向5个、横向3个。作动器后端法兰与框架固定，保证了作用力的稳定性；前端球铰与试件接触，此种接触方法的灵活性可减轻由于试样表面不平整产生的侧向力对作动器的损伤，同时保证试验过程中，在试件受力变形的情况下作用力仍均匀作用。在上述技术方案中，油源主要包括动力(主电机和油泵)、冷却(循环泵和冷却器)、储油油箱、控制(电控柜)以及伺服阀、管件等部分。系统采用恒压变量油源，使得在长时保压时只需要很小的流量，但系统压力可以很大。冷却部分使用风冷却器。采用横向和垂向2只moog伺服阀加载，保证横向和垂向各油缸压力一致性。与伺服油源安装在一起的集成式电控柜除了控制电机的启停，还为伺服阀、位移传感器提供电源，在控制器的控制下，可实现超载停机保护输出等操作。[0007]本实用新型取得了以下有益技术效果1.用于各种工事构件的静力加载；2.可实现横向和垂向双向均布加载；3.操作简便，实时采集并绘制加载曲线。

图1为本实用新型的静力液压加载试验装置的一实施例的结构示意图；图2为本实用新型的静力液压加载试验装置的油源结构示意图；图3为本实用新型的连接加载模型的正视图；图4为本实用新型的连接加载模型的侧视图。图中标记1_控制器；2_油源；3_承载框架；4_作动器；5_动力装置；6_冷却装置；7-储油油箱；8-伺服阀。
具体实施方式
为了便于本领域普通技术人员理解和实施本实用新型，
以下结合附图及具体实施方式
对本实用新型作进一步的详细描述。如图1-2所示，本实用新型的工事静力加载试验装置，包括控制器1、油源2、承载框架3和作动器4，控制器I在对油源2的伺服阀8进行控制的同时采集加载压力，油源2的伺服阀8通过调节流量实现作动器4的伸出和缩回，从而对试件进行静力加载。其中伺服阀8优选采用moog伺服阀。其加载压力和加载时间可由计算机控制，例如可通过计算机程序控制将试件加载到O.1MPa，保持一段时间，再继续加载到O. 2MPa，直到试件破坏。承载框架3主要由钢结构组成，包括两个垂直地面的立柱、连接两个立柱顶部的上横梁、连接两个立柱底部的下横梁以及连接附件等，钢结构通过螺栓连接，框架内空间的上、下面及两个立面分布有间距为IOOmm的安装孔，以方便作动器和试样的固定和位置调节。承载框架作为主要受力构件，承受在工事构件加载试验时的作用力，保证加载的平稳，承载框架3安装时应采用地脚螺丝与坚固地面连接。根据不同的使用要求，进行框架结构的受力和变形计算和连接螺栓的抗拉抗剪强度计算，承载框架的指标应满足有关设计使用要求。作动器4以可滑动方式安装在承载框架3内侧，根据使用要求，垂向和横向可分别安装多个作动器4，优选地在承载框架3的垂向设置5个作动器4、在承载框架3的横向设置3个作动器4。但垂向的多个作动器和横向的多个作动器均只分别受一个伺服阀8控制，即垂向的多个作动器一起受一个moog伺服阀控制,横向的多个作动器一起受另一个moog伺服阀控制，从而保证同一方向上的多个作动器所施加的压力均等。当试样受水平推力时，垂向作动器可在承载框架3的横梁上沿推力方向跟动，以保证垂向力始终垂直施加；当试样同时受垂向试验力时，横向作动器可沿承载框架3的立柱上下跟动，以保证水平力始终水平施加。作动器前端内置传感器，伺服阀内置油压传感器，将压力实时传输到主控计算机内，绘制载荷与变形曲线。作动器后端通过螺栓与框架固定连接，保证试验时压力的平稳；作动器的前端通过球铰接与一平台(或试验要求的加载模型)连接，同一方向上的作动器可联动，实现作用范围内的均布荷载；作动器还可单独控制或任意组合控制，满足不同试件尺寸的需要。油源2主要包括动力装置5、冷却装置6、储油油箱7、控制装置以及伺服阀8、管件等部分，动力装置5包括主电机和油泵，冷却装置6包括循环泵和冷却器，控制装置包括电控柜。分别由横向和垂向的2只moog伺服阀控制加载，保证横向和垂向各油缸压力一致性。与伺服油源安装在一起的集成式电控柜除了控制电机的启停，还为伺服阀、位移传感器提供电源，在控制器的控制下，可实现超载停机保护输出等操作。因为系统是静力加载，所以油源2采用具有低噪音和能耗指标的恒压变量液压油源。恒压变量油源的特点是具有伺服变量功能，因为本系统的特点是长时保压，而系统在长时保压时只需要很小的流量，但系统压力可以很大，所以采用恒压变量液压系统具有最小的能耗和系统噪音。该控制器I由POP-M型控制软件和PA201控制板卡及配套设备组成，通过控制油源2的动作调整承载框架3上的作动器4油缸伸缩的输出载荷，并实时采集、显示压力数据，同时可以通过RS232接口将数据输出到数据采集仪的控制计算机。控制器I控制作动器4的加载方式和压力，同时通过安装于作动器4和伺服阀8上的传感器采集压力和变形等测量数据并实时记录压力-变形曲线。冷却装置6使用风冷却器，方便可靠。采用计算机控制系统分别控制横向和垂向2只moog伺服阀加载，保证横向和垂向各油缸压力一致性。与伺服油源安装在一起的集成式电控柜除了控制电机的启停，还为伺服阀、位移传感器提供电源，通过与计算机通讯还可实现超载停机保护输出等操作。油源配有液位、油压、油温、滤油器堵塞指示装置，配有风冷却循坏过滤系统。每个作动器4包括液压伸缩杆和连接加载模型，液压伸缩杆和连接加载模型之间由球形万向轴承连接，使得连接加载模型的对称轴心可相对于液压伸缩杆的轴线转动一定角度范围，连接加载模型结构如图3-4所示。作动器4的后端通过法兰与承载框架3固定，保证了作用力的稳定性；作动器4的前端通过球性万向轴承连接的连接加载模型与试件接触，此种接触方法的灵活性可减轻由于试样表面不平整产生的侧向力对作动器的损伤，同时保证试验过程中，在试件受力变形的情况下作用力仍均匀作用。该静力加载试验装置的使用方法为，根据不同的试验要求，选用合适位置和数量的作动器及作动器前端的连接加载模型，将试件放置到合适的位置并固定，保证作动器能准确作用到试件上。开启控制器和油源，通过控制作动器的运动，将作动器运动到与构件接触并在控制器上显示有压力时停止动作；根据试验要求选取开环、闭环和程序控制等方式对构件进行加载试验，必要时开启油泵冷却风扇，通过控制器采集压力-变形数据，并绘制曲线，完成工事构件的加载试验。实际上，当该静力加载试验装置对试件进行加载时，试件会发生一定的形变，但是由于一般进行加载实验的试件都为刚性构件，因此其形变都非常微小，即便如此，在设置作动器4的位置时，也需考虑这种形变的影响，一般而言，需要使不同作动器前端的连接加载模型之间间隔一定的间隙，使得试件形变后，不同作动器前端的连接加载模型之间不相接触。每一至二年更换液压油及过滤器，使用指定牌号的液压油，并通过精度不低于
10μ的过滤设备净化后方可注入油箱；液压油的注入量以液面到达液位计中间位置为宜，定期拧紧连接部位的螺栓、螺钉和螺母，长期不使用本设备时，应作防锈防潮处理。[0027]以上实施例仅为本实用新型的一种实施方式。其具体结构和尺寸可根据实际需要进行相应的调整。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。
权利要求1.一种双向多通道工事静力液压加载试验装置，其包括承载框架、油源、控制器和作动器，其特征在于: 所述油源包括动力装置、冷却装置、储油油箱、控制装置以及伺服阀、管件； 所述作动器为多个，分别以可滑动方式安装在所述承载框架内侧的垂直方向和水平方向； 所述控制器在对油源的伺服阀进行控制的同时采集加载压力，油源的伺服阀通过调节流量实现作动器的伸出和缩回，从而对试件进行静力加载。
2.根据权利要求1所述的双向多通道工事静力液压加载试验装置，其特征在于:所述承载框架包括通过螺栓连接的上横梁、下横梁、立柱以及连接附件。
3.根据权利要求1所述的双向多通道工事静力液压加载试验装置，其特征在于:所述油源为恒压变量油源。
4.根据权利要求1所述的双向多通道工事静力液压加载试验装置，其特征在于:所述作动器前端内置传感器，所述伺服阀内置油压传感器，所述控制器控制所述作动器的加载方式和压力，同时采集并实时记录压力-变形曲线。
5.根据权利要求1所述的双向多通道工事静力液压加载试验装置，其特征在于:每个作动器包括液压伸缩杆和连接加载模型，液压伸缩杆和连接加载模型之间由球形万向轴承连接，所述作动器的后端通过螺栓与框架固定连接，前端通过球性万向轴承连接的连接加载模型与试件接触，实现作用范围内的均布荷载。
6.根据权利要求1所述的双向多通道工事静力液压加载试验装置，其特征在于:垂直方向设置的多个作动器一起受一个伺服阀控制，水平方向设置的多个作动器一起受另一个moog伺服阀控制，以保证同一方向上的多个作动器所施加的压力均等。
7.根据权利要求6所述的双向多通道工事静力液压加载试验装置，其特征在于:在所述承载框架的垂直方向上设置5个作动器、 在承载框架的水平方向上设置3个作动器。
专利摘要本实用新型涉及一种双向多通道工事静力液压加载试验装置，包括承载框架、油源、控制器和作动器等，所述承载框架上安装对工事结构和构件实施加载的作动器；所述作动器按垂向和横向两个方向安装；所述油源包括动力、冷却、储油、控制以及伺服阀等部分，在所述控制器的控制下，通过两只伺服阀分别控制所述垂向和横向的作动器工作。本实用新型提供的双向多通道工事静力液压加载试验装置可进行编程控制，实现结构和构件的连续、阶段和保持加载，同时实时对加载压力以及用配套的量测系统实现位移、应变的同步采集。
文档编号G01M99/00GK202916111SQ20122063338
公开日2013年5月1日 申请日期2012年11月27日 优先权日2012年11月27日
发明者伍俊, 易治, 庄铁栓, 肖玲, 赵骞, 闫鹏 申请人:中国人民解放军总参谋部工程兵科研三所