工程橡膠支座耐久試驗機的研制

張宇翔，姬戰(zhàn)國，袁慶一

(長春機械科學研究院有限公司，吉林 長春 130103)

?

工程橡膠支座耐久試驗機的研制

張宇翔，姬戰(zhàn)國，袁慶一

(長春機械科學研究院有限公司，吉林 長春 130103)

摘要：介紹了一種新型工程橡膠支座耐久試驗機，敘述了該試驗機的需求背景。依據(jù)試驗機的結構特點和試驗結果曲線，闡述了該試驗機易于試驗觀察、試驗頻率高、行程大等優(yōu)點。

關鍵詞：工程橡膠支座；壓剪試驗機；液壓系統(tǒng)

1引言

隨著我國建筑行業(yè)的不斷發(fā)展，建筑的安全性變得十分重要，尤其是地震等災害，使得人們對建筑的抗震性更加重視。對于建筑的抗震性，除了結構和材料的合理性之外，使用具有較強抗震性的工程橡膠及工程橡膠支座是非常重要的。此前可供此類制品進行耐久性能試驗的設備只有低速、低行程的普通橡膠壓剪試驗機，但由于其速度低、行程小的原因，已不能滿足現(xiàn)有工程橡膠支座的發(fā)展需要?，F(xiàn)在，工程橡膠支座耐久試驗需要速度更大、行程更長的試驗機。在此背景下，研制了1000t工程橡膠支座耐久試驗機，并用于工程橡膠生產(chǎn)廠家。

2試驗機的簡介及試驗要求

圖1　球式工程橡膠支座

工程橡膠支座具有很好的抗震能力主要是因為橡膠的抗壓和抗剪切能力非常突出，工程橡膠在受到剪切力時能產(chǎn)生巨大的變形，且在剪切力消失時變形能夠恢復，這種能力被廣泛地使用在建筑工程上面，橡膠支座形狀見圖1、圖2。

圖2　盆式工程橡膠支座

為檢驗工程橡膠支座的這種能力，需要用到工程橡膠支座耐久試驗機。試驗方式主要是給工程橡膠試樣加載一個最大10000kN的垂向壓力，并在保證垂向壓力不變的同時，加載一個側向力推動工程橡膠支座，最大側向力為2100kN，最大位移距離為±800mm，要求側向位移在最大頻率1Hz的正弦波速度控制下進行試驗，不同試樣有不同的要求。試樣在垂向壓力和側向力下產(chǎn)生巨大變形，反復十幾次到幾十次之后，試樣仍能保持外形完好及受力性能，則試樣視為合格，否則為不合格產(chǎn)品(具體試驗要求見表1)。

表1　試驗頻率、行程、周期要求

3試驗機組成及工作原理

本試驗機主要由主機、液壓油源站、控制系統(tǒng)3部分構成。

3.1主機結構

主機為試驗加載平臺，主要由垂向加載缸、上橫梁、移動橫梁、滑動平臺、輥排、下橫梁、立柱、斜拉筋、側向加載缸等部件組成，具體見圖3和圖4。

圖3　主機左視圖

圖4　主機主視圖

3.2主機框架受力分析

主機框架用Inventor軟件進行分析(見圖5)，分析結果顯示符合受力要求。

圖5　主機框架受力分析

3.3油源原理

液壓油源負責為主機提供動力液壓油，根據(jù)試驗要求，在試驗時需要較大的流量，但由于一次試驗側向運行周期次數(shù)不多，為節(jié)約能源，油源采用蓄能器提供補充流量方式設計，補充流量的公式如下：

式中，V0為所需蓄能器容積；P0為充氣壓力，按0.9P1>P0>0.25P2充氣；VX為蓄能器工作容積；P1為系統(tǒng)最低壓力；P2為系統(tǒng)最高壓力；n為指數(shù)，等溫時n=1，絕熱時n=1.4。

根據(jù)公式計算得出，油源在300L/min的油泵供油情況下仍需要1600L蓄能器供油才能滿足試驗要求，油源需要配置冷卻循環(huán)水系統(tǒng)，油源原理圖如圖6所示。

圖6　油源原理圖

3.4控制系統(tǒng)

圖7　控制框圖

操作人員用計算機設置試驗要求，控制試驗過程、觀察試驗數(shù)據(jù)?？刂葡到y(tǒng)由計算機、控制器、位移傳感器、負荷傳感器等部分組成，控制框圖如圖7所示。

4試驗結果

該試驗機現(xiàn)已由用戶使用，實際使用后得到的試驗數(shù)據(jù)曲線如圖8、圖9所示。試驗數(shù)據(jù)表明，該試驗機研制成功。

圖8　時間-位移曲線

圖9　時間-負載曲線

5結束語

試驗結果表明，試驗數(shù)據(jù)符合用戶的要求，試驗方法符合橡膠物理試驗方法標準手冊內(nèi)容，工程橡膠支座耐久試驗機研制成功，有著非常廣闊的應用前景。

參考文獻

[1]成大先,王德夫,等.機械設計手冊(第五版)[M].化學工業(yè)出版社,2011.

[2]王益群,高殿榮.液壓工程師技術手冊[M].化學工業(yè)出版社，2013.

[3]橡膠物理試驗方法標準實用手冊[M].中國標準出版社,2011.

[收稿日期]2016-06-20

[作者簡介]張宇翔(1981—)，男，吉林長春人，工程師，主要研究方向：非標試驗機。

中圖分類號：TH87

文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1674-3407.2016.02.021

Development of Engineering Rubber Bearing Endurance Testing Machine

Zhang Yuxiang, Ji Zhanguo, Yuan Qingyi

(Changchun Research Institute for Mechanical Science Co., Ltd. Changchun 130103,Jilin, China)

Abstract：A new type of engineering rubber bearing endurance testing machine is introduced in the paper, and the requirement background of the testing machine is described. According to the structural characteristics of the testing machine and the curve of the testing results, the advantages of the testing machine, such as easy experiment observation, large travel and high frequency, are described.

Keywords:engineering rubber bearing; compression-shear testing machine; hydraulic system