导向组件、垂向加载装置及垂向加载方法

摘要

本发明涉及一种导向组件、垂向加载装置及垂向加载方法，属于垂向加载试验装置技术领域。该导向组件包括第一环形套、第二环形套及直线滚子轴承。第一环形套位于相邻的两个第二环形套之间，第一环形套和第二环形套同轴设置且形成用于穿设加载心轴的导向孔，第二环形套的内表面开设有多个凹槽，凹槽沿第二环形套的轴向延伸，直线滚子轴承设置于凹槽内且一一对应，直线滚子轴承与加载心轴间隙配合。应用上述导向组件的垂向加载装置，有效避免了由侧向力导致的加载心轴的偏转；该垂向加载方法，可有效传递垂向载荷、防止侧向力，可实现作动器的大载荷和大位移加载，试验精度高，完全满足各类垂向加载试验。

权利要求

1.一种导向组件，用于安装在导向横梁上且进行垂向加载，其特征在于，包括至少一个第一环形套、至少两个第二环形套及多个直线滚子轴承，所述第一环形套位于相邻的两个所述第二环形套之间，所述第一环形套和所述第二环形套同轴设置且形成用于穿设加载心轴的导向孔，所述第二环形套的内表面开设有多个凹槽，所述多个凹槽沿所述第二环形套的周向分布，所述凹槽沿所述第二环形套的轴向延伸，所述直线滚子轴承设置于所述凹槽内且一一对应，所述直线滚子轴承与所述加载心轴间隙配合。

2.根据权利要求1所述的导向组件，其特征在于，所述直线滚子轴承的远离第二环形套的一面开设有多个第一固定孔，所述第一固定孔为沉头孔，所述第一固定孔沿所述导向孔的径向贯穿所述直线滚子轴承，所述第二环形套的内表面设置有与所述第一固定孔配合的第二固定孔，第二固定孔位于所述凹槽内并沿所述第二环形套的径向朝向所述第二环形套的外表面延伸。

3.根据权利要求1所述的导向组件，其特征在于，多个所述凹槽沿所述第二环形套的周向旋转对称。

4.一种垂向加载装置，其特征在于，包括导向横梁、至少一个加载心轴和至少一个权利要求1-3任意一项所述的导向组件；

所述导向横梁设置有至少一个装配孔，所述装配孔被构造成沿竖向贯穿所述导向横梁，所述导向组件的数量与所述装配孔的数量相等，所述导向组件嵌设于所述装配孔内，所述导向孔与所述装配孔同轴设置，所述加载心轴的数量与所述导向组件的数量相等，所述加载心轴穿设于所述导向孔内，所述加载心轴与所述直线滚子轴承之间具有间隙。

5.根据权利要求4所述的垂向加载装置，其特征在于，所述间隙为0.23mm-0.27mm。

6.根据权利要求5所述的垂向加载装置，其特征在于，所述间隙为0.25mm。

7.根据权利要求4所述的垂向加载装置，其特征在于，所述加载心轴与所述直线滚子轴承之间设置有润滑脂。

8.根据权利要求4所述的垂向加载装置，其特征在于，所述垂向加载装置还包括固定组件，所述固定组件包括两个挡板，所述两个挡板分别位于所述装配孔的两端，所述挡板与所述导向横梁可拆卸的连接，所述挡板用于限制所述导向组件沿所述装配孔的轴向移动。

9.根据权利要求4所述的垂向加载装置，其特征在于，所述加载心轴包括心轴本体和承接部，所述承接部包括两个承接板，所述两个承接板分别位于所述心轴本体的两端且所述承接板与所述心轴本体连接，其中一个所述承接板设置有多组连接孔，所述连接孔用于所述加载心轴与加载装置连接。

10.一种垂向加载方法，其特征在于，包括支架、至少一个作动器和权利要求4-9任意一项所述的垂向加载装置，所述作动器的数量与所述导向组件的数量相等，所述作动器对应所述加载心轴设置，所述作动器与所述导向横梁分别固定于所述支架，所述垂向加载方法包括：将待测试件放置于位于所述加载心轴下方的工作台上，通过所述作动器对所述加载心轴施加垂向力，所述加载心轴抵接于所述待测试件并传递垂向载荷。

说明书

导向组件、垂向加载装置及垂向加载方法

技术领域

[0001] 本发明涉及了垂向加载试验装置技术领域，具体而言，涉及一种导向组件、垂向加载装置及垂向加载方法。

背景技术

[0002] 随着试验技术不断进步和试验装备的不断改进，越来越多的产品需要做大载荷和大位移的垂向试验。在使用作动器做大载荷、大位移的垂向试验时，由于作动器的两头都是活动球铰，原有的试验方法无法规避侧向力，在垂向试验中，很容易引起球铰的转动，导致整个加载系统失稳。轻者又得重新安装调试，花费大量的时间和劳动力；重者使试验失效。

发明内容

[0003] 本发明的目的在于针对上述问题，提供一种导向组件，能够有效保证加载心轴垂向加载，防止加载心轴偏转，使上述问题得到改善。

[0004] 本发明的目的还在于提供一种垂向加载装置，有效避免了由侧向力导致的加载心轴的偏转，大大降低了待测试件工装组装的调整组装劳动强度，提高了工作效率。

[0005] 本发明的目的在于还提供一种垂向加载方法，可有效传递垂向载荷，并且能防止侧向力，可实现作动器的大载荷和大位移加载，试验精度高，完全满足各类垂向加载试验。

[0006] 本发明是这样实现的：

[0007] 本发明的实施例提供了一种导向组件，用于安装在导向横梁上且进行垂向加载，包括至少一个第一环形套、至少两个第二环形套及多个直线滚子轴承。第一环形套位于相邻的两个第二环形套之间，第一环形套和第二环形套同轴设置且形成用于穿设加载心轴的导向孔，第二环形套的内表面开设有多个凹槽，多个凹槽沿第二环形套的周向分布，凹槽沿第二环形套的轴向延伸，直线滚子轴承设置于凹槽内且一一对应，直线滚子轴承与加载心轴间隙配合。

[0008] 在本发明可选的实施例中，直线滚子轴承的远离第二环形套的一面开设有多个第一固定孔，第一固定孔为沉头孔，第一固定孔沿导向孔的径向贯穿直线滚子轴承，第二环形套的内表面设置有与第一固定孔配合的第二固定孔，第二固定孔位于凹槽内并沿第二环形套的径向朝向第二环形套的外表面延伸。

[0009] 在本发明可选的实施例中，多个凹槽沿第二环形套的周向旋转对称。

[0010] 本发明的实施例还提供了一种垂向加载装置，包括导向横梁、至少一个加载心轴和至少一个上述任意一项的导向组件；导向横梁设置有至少一个装配孔，装配孔被构造成沿竖向贯穿导向横梁，导向组件的数量与装配孔的数量相等，导向组件嵌设于装配孔内，导向孔与装配孔同轴设置，加载心轴的数量与导向组件的数量相等，加载心轴穿设于导向孔内，加载心轴与直线滚子轴承之间具有间隙。

[0011] 在本发明可选的实施例中，间隙为0.23mm-0.27mm。

[0012] 在本发明可选的实施例中，间隙为0.25mm。

[0013] 在本发明可选的实施例中，加载心轴与直线滚子轴承之间设置有润滑脂。

[0014] 在本发明可选的实施例中，垂向加载装置还包括固定组件，固定组件包括两个挡板，两个挡板分别位于装配孔的两端，挡板与导向横梁可拆卸的连接，挡板用于限制导向组件沿装配孔的轴向移动。

[0015] 在本发明可选的实施例中，加载心轴包括心轴本体和承接部，承接部包括两个承接板，两个承接板分别位于心轴本体的两端且承接板与心轴本体连接，其中一个承接板设置有多组连接孔，连接孔用于加载心轴与加载装置连接。

[0016] 本发明的实施例还提供了一种垂向加载方法，包括支架、至少一个作动器和上述任意一项的垂向加载装置，作动器的数量与导向组件的数量相等，作动器对应加载心轴设置，作动器与导向横梁分别固定于支架，垂向加载方法包括：将待测试件放置于位于加载心轴下方的工作台上，通过作动器对加载心轴施加垂向力，加载心轴抵接于待测试件并传递垂向载荷。

[0017] 与现有技术相比，本发明的有益效果为：

[0018] 该导向组件能够有效保证加载心轴垂向加载，防止加载心轴偏转。

[0019] 应用导向组件的垂向加载装置，有效避免了由侧向力导致的加载心轴的偏转，大大降低了待测试件工装组装的调整组装劳动强度，提高了工作效率。

[0020] 该垂向加载方法，可有效传递垂向载荷，并且能防止侧向力，可实现作动器的大载荷和大位移加载，试验精度高，完全满足各类垂向加载试验。

附图说明

[0021] 为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

[0022] 图1为本发明的第一实施例的导向组件的结构示意图；

[0023] 图2为本发明的第二实施例的垂向加载装置的一种结构示意图；

[0024] 图3为本发明的第二实施例的垂向加载装置的另一种结构示意图；

[0025] 图4为本发明的第四实施例的试验装置的结构示意图。

[0026] 图标：1-导向组件；11-第一环形套；12-第二环形套；121-凹槽；13-直线滚子轴承；14-导向孔；2-垂向加载装置；21-导向横梁；211-装配孔；212-配重孔；22-加载心轴；221-心轴本体；222-承接部；223-连接孔；23-固定组件；3-作动器；4-支架；5-待测试件；6-工作台。

具体实施方式

[0027] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

[0028] 因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0029] 应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

[0030] 在本发明的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

[0031] 在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“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，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

[0032] 第一实施例

[0033] 请参照图1，本发明实施例提供一种导向组件1，用于安装在导向横梁21上且进行垂向加载，包括至少一个第一环形套11、至少两个第二环形套12及多个直线滚子轴承13。

[0034] 在本实施例中，导向组件1用于待测试件的垂向加载时防侧向力，与导向横梁配套使用，用于待测试件垂向加载试验。导向组件1包括两种环形套，第一环形套11和第二环形套12，两种环形套叠加于一切，两种环形套同轴设置并形成用于穿设加载心轴的导向孔14，第一环形套11位于相邻的两个第二环形套12之间，第二环形套12的内表面开设有竖向设置的凹槽121(凹槽121沿第二环形套12的轴向延伸)，凹槽121内设置有直线滚子轴承13，直线滚子轴承13与穿设于导向孔14内的加载心轴间隙配合，加载心轴垂向加载时，直线滚子轴承13能够限制加载心轴沿导向孔14的径向移动，从而抵消侧向力，实现垂向加载。

[0035] 下面对该导向组件1的各个部件的具体结构和相互之间的位置关系进行详细说明。

[0036] 导向组件1包括至少一个第一环形套11和至少两个第二环形套12，第一环形套11与第二环形套12叠加于一起形成用于穿设加载心轴的导向孔14，第一环形套11与第二环形套12同轴设置。第一环形套11位于相邻的两个第二环形套12之间。第一环形套11为定位用环形套，起到支撑位于第一环形套11两侧的第二环形套12的作用。第一环形套11与第二环形套12的数量可以为多个，使用者可以根据实际情况选取不同数量的第一环形套11和第二环形套12。

[0037] 作为本实施例的可选方式，如图1所示，第一环形套11的数量为一个，第二环形套12的数量为两个，两个第二环形套12分别位于第一环形套11的两侧。

[0038] 第二环形套12的内表面开设有多个凹槽121，多个凹槽121沿第二环形套12的周向分布，凹槽121沿第二环形套12的轴向延伸。凹槽121的数量、分布方式以及槽深，可以为多种形式，使用者可以根据实际情况选取不同的凹槽121。

[0039] 作为本实施例的可选方式，多个凹槽121沿第二环形套12的周向旋转对称，便于安装于凹槽121内的直线滚子轴承13对称分布。

[0040] 作为本实施例的可选方式，第二环形套12的凹槽121的数量为四个，四个凹槽121沿第二环形套12的周向旋转对称，凹槽121的数量决定直线滚子轴承13的数量，增加加载心轴与直线滚子轴承13的接触面，便于抵消加载心轴垂向加载时的侧向力。

[0041] 如图1所示，导向组件1还包括多个直线滚子轴承13，直线滚子轴承13设置于凹槽121内且一一对应，直线滚子轴承13与第二环形套12通过螺纹定位件连接，直线滚子轴承13与穿设于导向孔14内的加载心轴间隙配合。

[0042] 进一步地，螺纹定位件为定位螺钉，直线滚子轴承13的远离第二环形套12的一面(靠近加载心轴的一面)开设有多个第一固定孔，第一固定孔为沉头孔，第一固定孔沿导向孔14的径向贯穿直线滚子轴承13；第二环形套12的内表面设置有与第一固定孔配合的第二固定孔，第二固定孔的数量与第一固定孔的数量相等，第二固定孔位于凹槽121内并沿第二环形套12的径向朝向第二环形套12的外表面延伸。第一固定孔为沉头孔，可以防止定位螺钉的头部与加载心轴干涉，保护加载心轴。第一固定孔的数量可以为多个，使用者可以根据实际情况选取不同数量的第一固定孔。

[0043] 需要指出的是，第一固定孔可以为螺纹孔，也可以为通孔；第二固定孔为螺纹孔，用于与定位螺钉配合。

[0044] 本发明实施例的工作原理为：

[0045] 直线滚子轴承13的竖向设置，当穿设于导向孔14内的加载心轴与直线滚子轴承13接触时，可以使得加载心轴沿导向孔14的轴向滚动，同时，还可以抵消加载心轴的侧向力。

[0046] 第一环形套11的两侧设置第二环形套12，使得导向孔14的径向的两端均分布有直线滚子轴承13，当穿设于导向孔14内的加载心轴与直线滚子轴承13接触时受力平衡。

[0047] 该导向组件1能够有效保证加载心轴垂向加载，防止加载心轴偏转，具有良好的导向功能。

[0048] 第二实施例

[0049] 请参照图1和图2所示，本实施例提供了一种垂向加载装置2，包括导向横梁21、至少一个加载心轴22和至少一个第一实施例提供的导向组件1。

[0050] 在本实施例中，导向横梁21起到固定导向组件1的作用，导向组件1安装于导向横梁21内，加载心轴22穿设于导向孔14，加载心轴22与直线滚子轴承13之间具有间隙，加载心轴22能够沿导向孔14的轴向移动，作动器垂向作用于加载心轴22，有效避免由侧向力导致的加载心轴22偏转，避免调整组装。

[0051] 下面对该垂向加载装置2的各个部件的具体结构和相互之间的位置关系进行详细说明。

[0052] 导向横梁21设置有至少一个装配孔211，装配孔211被构造成沿竖向贯穿导向横梁21(当导向横梁21与固定装置连接时，装配孔211沿竖向贯穿导向横梁21)，导向组件1的数量与装配孔211的数量相等，导向组件1嵌设于装配孔211内，导向孔14与装配孔211同轴设置，通过限位件限制导向组件1沿装配孔211的径向移动。

[0053] 需要指出的是，装配孔211的数量可以为多个，相当于，导向横梁21可以装配多个导向组件1，同时进行多组垂向加载试验。

[0054] 作为本实施例的可选方式，如图2所示，装配孔211的数量为一个。

[0055] 进一步地，为了减轻导向横梁21的重量，导向横梁21设置有多个配重孔212，相当于，导向横梁21在制造的过程中，去除部分本体，减少自身重量。配重孔212的尺寸以及位置可以为多种形式，使用者可以根据不同的情况，选取不同的配重孔212。

[0056] 进一步地，垂向加载装置2还包括固定组件23，固定组件23起到限位件的作用，限制导向组件1沿装配孔211的轴向移动。固定组件23包括两个挡板，两个挡板分别位于装配孔211的两端，挡板与导向横梁21可拆卸的连接，挡板为环形板，挡板开设有通孔，通孔的直径大于加载心轴22的直径，小于装配孔211的直径，便于加载心轴22沿装配孔211的轴向移动，但限制导向组件1沿装配孔211的轴向移动。

[0057] 加载心轴22的数量与导向组件1的数量相等，加载心轴22穿设于导向孔14内，加载心轴22与直线滚子轴承13之间具有间隙，加载心轴22能够沿导向孔14的轴向移动。

[0058] 研究人员经大量试验获得加载心轴22与直线滚子轴承13之间的间隙不宜过大，也不宜过小，间隙选取为0.23mm-0.27mm。

[0059] 进一步地，为了增加加载心轴22与直线滚子轴承13的滑动效果，加载心轴22与直线滚子轴承13之间设置有润滑脂，润滑脂填充于间隙内，既可以填补加载心轴22与直线滚子轴承13之间的空隙，还可以提高加载心轴22的滑动效果，减少加载心轴22与直线滚子轴承13之间的摩擦力。

[0060] 如图1所示，加载心轴22包括心轴本体221和承接部222，承接部222包括两个承接板，两个承接板分别位于心轴本体221的两端，并且承接板与心轴本体221连接。为了加载心轴22与其他加载装置配合，其中一个承接板设置有多组连接孔223(如图3所示)。

[0061] 本发明实施例的工作原理为：

[0062] 将导向组件1嵌设于装配孔211内，在装配孔211的两端分别用挡板限制导向组件1的移动，挡板与导向横梁21螺纹连接，便于拆卸；将加载心轴22穿设于导向孔14内，加载心轴22与直线滚子轴承13间隙配合，在间隙内填充润滑脂，完成垂向加载装置2的装配。

[0063] 该垂向加载装置2，有效避免了由侧向力导致的加载心轴22的偏转，大大降低了调整待测试件工装组装的劳动强度，提高了工作效率。

[0064] 第三实施例

[0065] 研究人员经过研究，对本发明提供的垂向加载装置2，在上述第二实施例的基础上，还可作出下述可选的其他结构方案，具体说明如下：

[0066] 加载心轴22与直线滚子轴承13之间的间隙为0.25mm，当加载心轴22与直线滚子轴承13的间隙为0.25mm时，加载装置(如作动器)加载在加载心轴22上的垂向载荷能够有效传递至待测试件，并能防止侧向力。

[0067] 第四实施例

[0068] 本实施例提供了一种垂向加载方法，如图4所示，该垂向加载方法采用的试验装置包括支架4、至少一个作动器3和至少一个应用上述实施例的垂向加载装置2，作动器3与导向横梁21分别固定于支架4，作动器3的数量与导向组件1的数量相等，作动器3对应加载心轴22设置，该垂向加载方法包括：

[0069] 将待测试件5放置于位于加载心轴22下方的工作台6上，通过作动器3对加载心轴22施加垂向力，加载心轴22抵接于待测试件5并传递垂向载荷。

[0070] 该垂向加载方法，可向待测试件5传递垂向载荷，并且能防止侧向力，可实现作动器3的大载荷和大位移加载，试验精度高，完全满足各类垂向加载试验。

[0071] 需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例中的特征可以相互结合。

[0072] 以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。