超低频简谐振动位移与拉弯复合应变综合测试装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种超低频简谐振动位移与拉弯复合应变综合试验装置，该装置由一个框架结构和框架底板上的两套机构组成。一套是由两组对心曲柄滑块机构、一台可调速电机和通过板梁挂钩垂直悬挂于框架结构上的一对试验工件组成：另一套由简谐振动机构、一台可调速电机和通过板梁挂钩垂直悬挂于框架结构上的一个试验工件组成。试验工件配置有砝码套件，将砝码放上砝码托盘可对试验工件进行加载。本发明专利技术不仅能发生频率和幅度可控的简谐振动位移与拉弯复合应变信号，还能实现多频信号和单频信号的同步对比。

Combined testing device for combined displacement and tension bending strain of ultra low frequency harmonic vibration

The invention provides an ultra-low frequency harmonic vibration displacement and tension bending composite strain test device, which is composed of a frame structure and two sets of mechanisms on the bottom board of the frame. A set is composed of two groups of slider crank mechanism, a motor and a hook hanging on the vertical plate beam through the frame structure of a test component: another by harmonic vibration mechanism, a motor and a test workpiece through plate girder vertical hanging on the hook on the frame composition. The test piece is equipped with a weight kit, the weight is placed on the weight tray, and the test workpiece can be loaded. The invention not only can generate simple harmonic vibration displacement and stretch bending compound strain signal with controllable frequency and amplitude, but also can realize synchronous comparison between multi frequency signals and single frequency signals.

【技术实现步骤摘要】
超低频简谐振动位移与拉弯复合应变综合测试装置
本专利技术涉及超低频动静动态测试系统，具体是一种超低频简谐振动位移与拉弯复合应变综合测试装置。
技术介绍
目前，超低频位移振动和拉伸与弯曲复合应变试验装置的频率不够单一，并且信号收集比较单调。超低频位移振动和拉伸与弯曲复合应变试验装置采用机械机构使部件产生往复运动。由于驱动机构的运动行程和运动频率可知，因此可以提供振幅和频率已知的振动信号，但是此装置产生的是多频信号，多频信号就是信号在频域上可以划分成不同的频段，每个频段都有各自的中心频率。一般从时域上看很难看出来，只能从频域上分析。现有超低频位移振动和拉伸与弯曲复合应变试验装置能为振动和应变综合试验以及测试系统或仪器的调试和标定提供超低频振动位移和应变物理信号，但是对于信号的收集线路比较单一，无法提供多路信号收集分析对比，因此对于收集信号的准确性和稳定性无法确定。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有知识的缺陷，提供一种超低频简谐振动和拉伸与弯曲复合应变综合测试试验平台。该试验装置不仅能发生频率和幅度可控的简谐振动单频信号，还可同步对比分析多频信号和单频信号，也能发生频率和应变可控的动静态应变应力信号。并且该装置还可以作为标定平台，为测试系统或仪器的调试和标定提供标准的超低频简谐振动和应变物理信号。通过改变加速度传感器的数量以及安装位置，该装置还可实现简谐振动机构的两轴加速度的同步测量。本专利技术采用的技术方案是：试验装置主体为一具有一定质量且基础稳固的钢质框架结构，在其两根上横梁上，一根上横梁两端分别固定一个板梁挂钩，另一根上横梁只在一端固定一个板梁挂钩，在不同上横梁上位于同一端的两个板梁挂钩的连线与上横梁互相垂直。钢质框架结构设置于框架底板上，框架底板上布置两套机构。一套是由两组对心曲柄滑块机构和第一可调速电机组成，第一可调速电机的输出轴与上横梁平行，且与两根上横梁的距离相等，在初始位置状态下，两组对心曲柄滑块机构关于第一可调速电机输出轴对称。另一套由简谐振动机构和一台参数一样的第二可调速电机组成，第二可调速电机与第一可调速电机相对布置，其输出轴同样与上横梁平行。第一可调速电机和第二可调速电机通过框架底板上的螺孔固定。框架底板上的螺孔以20mm×20mm的间隔均匀分布，不同大小的电机均可通过合适的螺孔固定在底板上，因此可根据试验需要选择电机的型号，从而满足不同的调速范围要求，同时也可配置不同的辅助设备满足不同的实验需求。其中简谐振动机构由第二可调速电机、曲柄、直线轴承、短光轴框架及长光轴、滑块及轨道、传感器安装架和若干支架构成，其结构组成为：第二可调速电机的输出轴与上横梁平行，且与两根上横梁的距离相等，输出轴与曲柄连接，曲柄通过轴承与短光轴框架连接，短光轴框架与长光轴固定连接，短光轴框架由轨道上的滑块支撑，长光轴由一个支架和直线轴承支撑，长光轴可与试验工件连接。试验工件通过板梁挂钩以自由悬挂或者是螺栓紧固的形式垂直悬挂于钢质框架结构上。试验工件的基本形状一定，尺寸大小和材质可变。试验工件配置有砝码套件，将砝码放上砝码托盘对试验工件进行加载，载荷每500N一级，范围从0-3000N。将试验工件固定在框架结构上，同时将试验工件与简谐振动机构前端的长光轴通过连杆相互连接，使试验工件正好与地面垂直，开启调速电机带动曲柄转动，曲柄通过直线轴承带动短光轴框架在拥有滑块的轨道上滑动，与短光轴框架相连的长光轴由一直线轴承支撑着随着短光轴框架一起往复运动，试验工件则在连杆推动下发生强迫振动，从而产生长光轴轴向上的简谐振动和试验工件的拉弯复合应变。在试验中，电机可从静态（0Hz）调整到电机的额定转速，电机转速决定着振动频率的大小，通过配置激光传感器可准确测得电机转动周期，从而得出振动频率，实现产生频率已知的超低频简谐振动和拉弯复合应变的目的。若在长光轴的轴向和径向分别布置加速度传感器则可以实现两轴加速度信号的同步测量。除此之外，还可将简谐振动机构与对心曲柄滑块机构的振动情况进行对比，同步分析多频信号和单频信号的联系与差异。有益效果本专利技术的有益效果是将简谐振动信号发生器和拉弯复合应变信号发生器的功能结合起来，除了可进行常规的静态应变测试外，通过调节电机转速可实现超低频物理信号的发生，为超低频结构振动和应变测试系统提供调试和标定平台，此外还可进行两轴加速度的同步测量，多频信号与单频信号同步对比分析，在振动的教学试验和大型结构工程测试等领域有很高的可应用性。附图说明图1是本专利技术试验装置的结构总图，I区域表示曲柄滑块机构，II区域表示简谐振动机构；图2是本专利技术试验装置的主视图；图3是本专利技术试验装置的左视图；图4是图2本专利技术试验装置的A-A方向视图，表示曲柄滑块机构，A-A为图2在中线处向左的剖线；图5是图1本专利技术试验装置的B-B方向视图，表示简谐振动机构，B-B为图1在中线处向右的剖线；图中，I曲柄滑块机构，II简谐振动机构，1上横梁，2上加固梁，3上支架，4支腿，5下横梁，6底板，7试验工件，8板件挂钩，9砝码挂钩，10激光传感器，11砝码支杆，12砝码托盘，13第一电机主轴，14电机支架，15导轨支架，16导轨，17第二可调电机，18曲柄，19长光轴直线轴承，20长光轴，21导轨滑块，22传感器安装架，23低频加速度传感器，24位移传感器磁轴，25磁致伸缩位移传感器，26直线轴承，27短光轴，28短光轴框架，29导轨座（含导轨），30紧固装置，31顶杆，32滑块，33连杆，34圆盘（曲柄），35第一可调电机，36电容加速度传感器。具体实施方式结合附图对具体实施例进行说明。实施例一：超低频简谐振动位移和拉弯复合应变综合试验装置如图1和图2具有一定质量且基础稳固的钢质框架结构由支腿4、下横梁5、底板6、上支架3、上加固梁2组成。基础稳固的钢质框架结构在其只有一端固定板件挂钩8的一根上横梁1上，垂直悬挂试验工件7，并在试验工件上配置砝码配件（包括砝码挂钩9、砝码支杆11和砝码托盘12），将试验工件的下端与长光轴20顶端连接，如图1在框架底板上布置简谐振动机构II和第二可调电机17，第二可调电机的输出轴与上横梁1平行，且与两根上横梁的距离相等，输出轴与曲柄18连接，如图5曲柄通过直线轴承26和短光轴27与短光轴框架28连接，短光轴框架28与图1中长光轴20固定连接，短光轴框架28由导轨支架15和导轨16上的导轨滑块21支撑，长光轴20由一个支架和直线轴承19支撑，且与试验工件7连接。磁致伸缩位移传感器25的位移传感器磁轴24与长光轴20平行放置，通过长光轴顶端的传感器支架22安装磁环，形成闭环回路。低频加速度传感器23和电容加速度传感器36与长光轴20轴向顶端的传感器支架22相固定连接。激光传感器10与第二可调电机17相平行放置，与曲柄18上的反光片相对应。如图1，在基础稳固的钢质框架结构的框架底板上布置曲柄滑块机构I和第一可调电机35，第一可调电机35由电机支架14支撑且与第二可调电机17相对布置，第一电机主轴13与上横梁1平行，第一电机主轴13与圆盘（曲柄）34连接，圆盘（曲柄）34通过连杆33与导轨座（含导轨）29上的滑块32相连接，滑块通过顶杆31和紧固装置30与试验工件连接。实施例二：两轴加速度信号同步测量装置如图1在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超低频简谐振动位移与拉弯复合应变综合测试装置，其特征在于具有一定质量且基础稳固的钢质框架结构，在其两根上横梁上，一根上横梁两端分别固定一个板梁挂钩，另一根上横梁只在一端固定一个板梁挂钩，在不同上横梁上位于同一端的两个板梁挂钩的连线与上横梁互相垂直；框架底板上布置两套机构；一套机构是由两组对心曲柄滑块机构和第一可调速电机组成，第一可调速电机的输出轴与上横梁平行，且与两根上横梁的距离相等，在初始位置状态下，两组对心曲柄滑块机构关于第一可调速电机输出轴对称；另一套机构由简谐振动机构和一台参数与第一可调速电机一样的第二可调速电机组成，第二可调速电机与第一可调速电机相对布置，其输出轴同样与上横梁平行；第一可调速电机和第二可调速电机通过框架底板上的螺孔固定；简谐振动测试机构由第二可调速电机、曲柄、直线轴承、短光轴框架及长光轴、滑块及轨道、磁致伸缩位移传感器、低频加速度传感器、电容加速度传感器、激光传感器、传感器安装架和若干支架构成；第二可调速电机的输出轴与上横梁平行，且与两根上横梁的距离相等，输出轴与曲柄连接，曲柄通过轴承与短光轴框架连接，短光轴框架与长光轴固定连接，短光轴框架由轨道上的滑块支撑，长光轴由一个支架和直线轴承支撑，长光轴可与试验工件连接；磁致伸缩位移传感器与长光轴平行放置，通过长光轴顶端的传感器支架安装磁环，形成闭环回路；低频加速度传感器和电容加速度传感器与长光轴轴向顶端的传感器支架相固定连接；激光传感器与第二可调电机相平行放置，与曲柄上的反光片相对应。...

【技术特征摘要】
1.一种超低频简谐振动位移与拉弯复合应变综合测试装置，其特征在于具有一定质量且基础稳固的钢质框架结构，在其两根上横梁上，一根上横梁两端分别固定一个板梁挂钩，另一根上横梁只在一端固定一个板梁挂钩，在不同上横梁上位于同一端的两个板梁挂钩的连线与上横梁互相垂直；框架底板上布置两套机构；一套机构是由两组对心曲柄滑块机构和第一可调速电机组成，第一可调速电机的输出轴与上横梁平行，且与两根上横梁的距离相等，在初始位置状态下，两组对心曲柄滑块机构关于第一可调速电机输出轴对称；另一套机构由简谐振动机构和一台参数与第一可调速电机一样的第二可调速电机组成，第二可调速电机与第一可调速电机相对布置，其输出轴同样与上横梁平行；第一可调速电机和第二可调速电机通过框架底板上的螺孔固定；简谐振动测试机构由第二可调速电机、...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡雄，崔释匀，陈晴岚，张冰倩，
申请(专利权)人：上海海事大学，
类型：发明
国别省市：上海,31