本實用新型涉及一種對實際工作中主要受到橫向加載力和縱向加載力的裝置或組件進行縱向與橫向復合加載并進行測試的試驗裝置。

背景技術：

在實際工作中，許多裝置或組件均會受到橫向力和縱向力的沖擊，例如水下鉆井裝置、塔架、管柱等。在受力作用下，裝置會產生受力變形，應力集中等現象，對裝置本身結構造成一定損壞，導致裝置壽命降低，不能正常工作，甚至可能對人身造成一定傷害。因此，在投入實際使用之前，需對裝置進行加載試驗，保證裝置的強度、剛度等力學性能。雖然現在能夠利用相關軟件對裝置按照工況要求進行仿真，但結果是在理想狀態(tài)的前提下進行的，忽略了很多因素，例如材料的選用、加工過程、裝配過程等，對裝置的性能都有影響。

技術實現要素：

為了解決背景技術中所提到的技術問題，本實用新型提供一種可實現縱向與橫向復合加載的試驗裝置，所述的加載檢測裝置整體為框架式結構，牢固穩(wěn)定；各執(zhí)行機構模塊化，易于安裝；設有傳感器裝置，有效對試驗對象進行機械性能檢測。本實用新型的目的是，對即將投入實際工作的裝置進行加載，施加橫向加載力和縱向加載力，模擬實際工作中遇到的載荷，并通過相應傳感器對應力、應變等進行檢測，試驗結果具有參考價值，保證裝置的安全性和可靠性。

本實用新型的技術方案是：該種可實現縱向與橫向復合加載的試驗裝置包括整體框架、水平加載機構、豎直移動機構、豎直移動軌道、豎直加載機構和水平移動機構。其獨特之處在于：

所述的整體框架包括底板、第一矩形鋼管，第二矩形鋼管、第三矩形鋼管、第四矩形鋼管、豎直矩形鋼管、第一角鋼、第二角鋼、豎直移動安裝板。整體框架為鋼架結構，以第三矩形鋼管和第四矩形鋼管連接作為上平面、下平面，下方與底板連接，使用地腳螺栓固定；上平面連接第一矩形鋼管、第二矩形鋼管和第四矩形鋼管，用于安裝水平移動機構；上、下面之間連接豎直矩形鋼管，作為豎直支撐，保證框架穩(wěn)定性；框架左側連接第一角鋼、第二角鋼和豎直移動安裝板，便于豎直移動機構和豎直移動軌道的安裝。所述的豎直移動軌道包括豎直移動軌道限位槽和豎直移動軌道方孔。豎直移動軌道上下具有通孔，與豎直移動安裝板螺栓連接。完成豎直移動軌道與整體框架的連接。

所述的水平加載機構包括水平加載液壓缸、移動滑塊、第一位移傳感器安裝板、第一位移傳感器、第一拉壓傳感器、第一位移傳感器連接板和第一耳環(huán)。將移動滑塊沿豎直移動軌道限位槽置于豎直移動軌道中，水平加載液壓缸前方形法蘭結構與移動滑塊螺栓連接，液壓缸活塞桿從豎直移動軌道方孔伸出，不影響水平加載液壓缸的升降運動；第一拉壓傳感器一端與水平加載液壓缸的活塞桿連接，另一端與第一耳環(huán)連接，并在中間套入第一位移傳感器連接板；第一位移傳感器與移動滑塊上的第一位移傳感器安裝板螺栓連接。完成水平加載機構的組裝。

所述的豎直移動機構包括吊環(huán)、第一螺旋絲杠、第一螺旋螺母、豎直移動機構安裝板、大皮帶輪、小皮帶輪、電機安裝板和第一電機。所述的第一電機與豎直移動機構安裝板上的電機安裝板螺栓連接，在電機軸處連接小皮帶輪；所述的第一螺旋螺母外殼法蘭與豎直移動機構安裝板螺栓連接，內部上端與大皮帶輪采用鍵連接，中部為螺紋部分，與第一螺旋絲杠構成螺旋副；吊環(huán)為圓環(huán)結構，上端與第一螺旋絲杠下底板螺栓連接，水平加載液壓缸穿入吊環(huán)，吊環(huán)下端螺栓連接，保證吊環(huán)夾緊液壓缸；第一電機轉動，采用皮帶傳動，帶動第一螺旋螺母旋轉，第一螺旋絲杠開始升降運動，實現升降功能。完成豎直移動機構的組裝，同時完成水平加載機構與豎直移動機構的連接。

所述的豎直加載機構包括第三位移傳感器，豎直加載液壓缸，第二拉壓傳感器，第三位移傳感器連接板，第二耳環(huán)。所述的豎直加載液壓缸為后法蘭式液壓缸，第三位移傳感器與液壓缸法蘭側面螺栓連接；第二拉壓傳感器一端與液壓缸活塞桿連接，另一端與第二耳環(huán)連接，并在中間套入第三位移傳感器連接板。完成豎直加載機構的組裝。

所述的水平移動機構包括軸承座，上限位軌道，第二位移傳感器，第二位移傳感器安裝板，第二螺旋螺母，第二螺旋絲杠，第二位移傳感器連接板，聯軸器，第二電機，水平移動機構安裝板，移動小車。以水平移動機構安裝板為基礎，第二電機連接在水平移動機構安裝板右側，通過聯軸器與第二螺旋絲杠一端連接；第二螺旋絲杠兩端連接有軸承座，軸承座與水平移動機構安裝板連接，這樣固定了第二螺旋絲杠。所述的移動小車包括移動小車連接板，車身，車軸，車輪。第二螺旋絲杠上的第二螺旋螺母套入移動小車上的移動小車連接板上，并采用螺栓連接；移動小車連接板位于車身上，車身兩側各有兩個車軸，在車軸上安裝車輪，具有導向和移動功能；在第二螺旋絲杠兩側連接上限位軌道，位于車輪上方，保證移動小車在移動過程的穩(wěn)定性；所述的豎直加載機構與車身下方進行螺栓連接。完成水平移動機構的組裝，同時完成豎直加載機構與水平移動機構的連接。

將所述的豎直移動機構中豎直移動機構安裝板與整體框架中的第一角鋼和第二角鋼螺栓連接，完成豎直移動機構和水平加載機構與整體框架的連接；將所述的水平移動機構中的水平移動機構安裝板與整體框架上平面第一矩形鋼管、第二矩形鋼管和第四矩形鋼管螺栓連接，完成豎直加載機構與水平移動機構與整體框架的連接。這樣完成縱向與橫向復合加載的試驗裝置的整體組裝。

本實用新型具有如下有益效果：在進行加載試驗之前，將檢測對象安裝在裝置整體框架的下平面上，上端與豎直加載機構中的第二耳環(huán)進行連接，中間位置與水平加載機構中的第一耳環(huán)進行連接。開始實驗，啟動第一電機，電機轉動，通過小皮帶輪和大皮帶輪和第一螺旋螺母，將旋轉運動轉化為直線運動，第一螺旋絲杠進行升降運動，在吊環(huán)的作用下，水平移動機構能夠實現升降運動。同時移動滑塊能夠在豎直移動軌道的豎直移動軌道限位槽中滑動，保證了水平移動機構升降運動的穩(wěn)定性；控制水平加載液壓缸活塞桿的伸縮，能夠對實驗對象進行水平加載。由豎直移動機構和水平加載機構共同作用，實現對實驗對象進行不同位置、不同大小的水平加載力，并通過第一位移傳感器、第一拉壓傳感器檢測出水平加載力的大小和所發(fā)生位置變化等信息。同理，啟動第二電機，第二螺旋絲杠轉動，在第二螺旋螺母作用下，將旋轉運動轉化為直線運動，帶動移動小車實現水平移動，實現了豎直加載機構的水平移動。控制豎直加載液壓缸活塞桿的伸縮，能夠對實驗對象進行豎直加載。由水平移動機構和豎直加載機構的作用下，實現對實驗對象進行不同位置、不同大小的豎直加載力，并通過第三位移傳感器和第二拉壓傳感器檢測出豎直加載力的大小和所發(fā)生位置變化等信息。最終將檢測信號傳送給工控機，有工控機進行顯出輸出，并進行分析。

綜上所述，該種可實現縱向與橫向復合加載的試驗裝置整體為框架式結構，牢固穩(wěn)定；各執(zhí)行機構模塊化，易于安裝；設有傳感器裝置，有效對檢測對象進行機械性能檢測。加強了對受橫向縱向載荷組件的力學性能研究，對其進行加載試驗，分析裝置受載后的力學穩(wěn)定性和承載情況，對于保證各裝置在服役過程中的安全性、穩(wěn)定性有著重要作用。

附圖說明：

圖1是本實用新型的三維結構示意圖。

圖2是本實用新型的平面主視圖。

圖3是本實用新型所述的框架支撐結構示意圖。

圖4是本實用新型所述的水平加載機構和豎直移動機構結構示意圖。

圖5是本實用新型所述的豎直移動軌道結構示意圖。

圖6是本實用新型所述的豎直加載機構和水平移動機構結構示意圖。

圖7是本實用新型所述的移動小車結構示意圖。

圖中1-整體框架，2-水平加載機構，3-豎直移動機構，4-豎直移動軌道，5-豎直加載機構，6-水平加載機構，7-底板，8-第一矩形鋼管，9-第二矩形鋼管，10-第三矩形鋼管，11-第四矩形鋼管，12-豎直矩形鋼管，13-第一角鋼，14-第二角鋼，15-豎直移動安裝板，16-水平加載液壓缸，17-移動滑塊，18-第一位移傳感器安裝板，19-第一位移傳感器，20-第一拉壓傳感器，21-第一位移傳感器連接板，22-第一耳環(huán)，23-吊環(huán)，24-第一螺旋絲杠，25-第一螺旋螺母，26-豎直移動機構安裝板，27-大皮帶輪，28-小皮帶輪，29-電機安裝板，30-第一電機，31-豎直移動軌道限位槽，32-豎直移動軌道方孔，33-軸承座，34-上限位軌道，35-第二位移傳感器，36-第二位移傳感器安裝板，37-第二螺旋螺母，38-第二螺旋絲杠，39-第二位移傳感器連接板，40-聯軸器，41-第二電機，42-水平移動機構安裝板，43-移動小車，44-第三位移傳感器，45-豎直加載液壓缸，46-第二拉壓傳感器，47-第三位移傳感器連接板，48-第二耳環(huán)，49-移動小車連接板，50-車身，51-車軸，52-車輪。

具體實施方式：

下面結合附圖對本實用新型作進一步說明：

如圖1、圖2所示，該種加載裝置，包括整體框架1、水平加載機構2、豎直移動機構3、豎直移動軌道4、豎直加載機構5和水平移動機構6。其獨特之處在于：

結合圖3、圖5所示，所述的整體框架1包括底板7、第一矩形鋼管8，第二矩形鋼管9、第三矩形鋼管10、第四矩形鋼管11、豎直矩形鋼管12、第一角鋼13、第二角鋼14、豎直移動安裝板15。整體框架1為鋼架結構，以第三矩形鋼管10和第四矩形鋼管11連接作為上平面、下平面，下方與底板7連接，使用地腳螺栓固定；上平面連接第一矩形鋼管8、第二矩形鋼管9和第四矩形鋼管11，用于安裝水平移動機構6；上、下面之間連接豎直矩形鋼管12，作為豎直支撐，保證框架穩(wěn)定性；框架左側連接第一角鋼13、第二角鋼14和豎直移動安裝板15，便于豎直移動機構3和豎直移動軌道4的安裝。所述的豎直移動軌道4包括豎直移動軌道限位槽31和豎直移動軌道方孔32。豎直移動軌道4上下具有通孔，與豎直移動安裝板15螺栓連接。完成豎直移動軌道4與整體框架1的連接。

如圖4所示，所述的水平加載機構2包括水平加載液壓缸16、移動滑塊17、第一位移傳感器安裝板18、第一位移傳感器19、第一拉壓傳感器20、第一位移傳感器連接板21和第一耳環(huán)22。結合圖1至圖5所示，上述組件連接關系為：首先移動滑塊17沿豎直移動軌道限位槽31置于豎直移動軌道中，水平加載液壓缸16前方形法蘭結構與移動滑塊17螺栓連接，液壓缸活塞桿從豎直移動軌道方孔32伸出，不影響水平加載液壓缸16的升降運動；第一拉壓傳感器20一端與水平加載液壓缸16的活塞桿連接，另一端與第一耳環(huán)22連接，并在中間套入第一位移傳感器連接板21；第一位移傳感器19與移動滑塊17上的第一位移傳感器安裝板18螺栓連接。完成水平加載機構2的組裝。

再次結合圖4所示，所述的豎直移動機構3包括吊環(huán)23、第一螺旋絲杠24、第一螺旋螺母25、豎直移動機構安裝板26、大皮帶輪27、小皮帶輪28、電機安裝板29和第一電機30。上述組件連接關系：所述的第一電機30與豎直移動機構安裝板26上的電機安裝板29螺栓連接，在電機軸處連接小皮帶輪28；所述的第一螺旋螺母25外殼法蘭與豎直移動機構安裝板26螺栓連接，內部上端與大皮帶輪27采用鍵連接，中部為螺紋部分，與第一螺旋絲杠24構成螺旋副；吊環(huán)23為圓環(huán)結構，上端與第一螺旋絲杠24下底板螺栓連接，水平加載液壓缸16穿入吊環(huán)23，吊環(huán)23下端螺栓連接，保證吊環(huán)23夾緊液壓缸；第一電機30轉動，采用皮帶傳動，帶動第一螺旋螺母25旋轉，第一螺旋絲杠24開始升降運動，實現升降功能。完成豎直移動機構3的組裝，同時完成水平加載機構2與豎直移動機構3的連接。

結合圖6所示，所述的豎直加載機構5包括第三位移傳感器44，豎直加載液壓缸45，第二拉壓傳感器46，第三位移傳感器連接板47，第二耳環(huán)48。上述組件連接關系為：所述的豎直加載液壓缸45為后法蘭式液壓缸，第三位移傳感器44與液壓缸法蘭側面螺栓連接；第二拉壓傳感器46一端與液壓缸活塞桿連接，另一端與第二耳環(huán)48連接，并在中間套入第三位移傳感器連接板47。完成豎直加載機構5的組裝。

結合圖6、圖7所示，所述的水平移動機構6包括軸承座33，上限位軌道34，第二位移傳感器35，第二位移傳感器安裝板36，第二螺旋螺母37，第二螺旋絲杠38，第二位移傳感器連接板39，聯軸器40，第二電機41，水平移動機構安裝板42，移動小車43。上述各組件連接關系為：以水平移動機構安裝板42為基礎，第二電機41連接在水平移動機構安裝板42右側，通過聯軸器40與第二螺旋絲杠38一端連接；第二螺旋絲杠38兩端連接有軸承座33，軸承座33與水平移動機構安裝板42連接，這樣就固定了第二螺旋絲杠38。所述的移動小車43包括移動小車連接板49，車身50，車軸51，車輪52；第二螺旋絲杠38上的第二螺旋螺母37套入移動小車43上的移動小車連接板49上，并采用螺栓連接；移動小車連接板49位于車身50上，車身兩側各有兩個車軸51，在車軸51上安裝車輪52，具有導向和移動功能；在第二螺旋絲杠38兩側連接上限位軌道34，位于車輪52上方，保證移動小車43在移動過程的穩(wěn)定性；所述的豎直加載機構5與車身下方進行螺栓連接。完成水平移動機構6的組裝，同時完成豎直加載機構5與水平移動機構6的連接。

結合圖1至圖6所示，將所述的豎直移動機構3中豎直移動機構安裝板26與整體框架1中的第一角鋼13和第二角鋼14螺栓連接，完成豎直移動機構3和水平加載機構2與整體框架1的連接；將所述的水平移動機構6中的水平移動機構安裝板42與整體框架1上平面第一矩形鋼管8、第二矩形鋼管9和第四矩形鋼管11螺栓連接，完成豎直加載機構5與水平移動機構6與整體框架1的連接。這樣完成縱向與橫向復合加載的試驗裝置的整體組裝。

該種可實現縱向與橫向復合加載的試驗裝置實驗過程和方法：在進行加載實驗之前，將檢測對象安裝在裝置整體框架1的下平面上，上端與豎直加載機構5中的第二耳環(huán)48進行連接，中間位置與水平加載機構2中的第一耳環(huán)22進行連接。開始實驗，啟動第一電機30，電機轉動，通過小皮帶輪28和大皮帶輪27和第一螺旋螺母25，將旋轉運動轉化為直線運動，第一螺旋絲杠24進行升降運動，在吊環(huán)23的作用下，水平移動機構6能夠實現升降運動。同時移動滑塊17能夠在豎直移動軌道4的豎直移動軌道限位槽31中滑動，保證了水平移動機構6升降運動的穩(wěn)定性；控制水平加載液壓缸16活塞桿的伸縮，能夠對實驗對象進行水平加載。由豎直移動機構3和水平加載機構2共同作用，實現對實驗對象進行不同位置、不同大小的水平加載力，并通過第一位移傳感器19、第一拉壓傳感器20檢測出水平加載力的大小和所發(fā)生位置變化等信息。同理，啟動第二電機41，第二螺旋絲杠38轉動，在第二螺旋螺母37作用下，將旋轉運動轉化為直線運動，帶動移動小車43實現水平移動，實現了豎直加載機構6的水平移動。控制豎直加載液壓缸25活塞桿的伸縮，能夠對實驗對象進行豎直加載。由水平移動機構5和豎直加載機構6的作用下，實現對實驗對象進行不同位置、不同大小的豎直加載力，并通過第三位移傳感器44和第二拉壓傳感器46檢測出豎直加載力的大小和所發(fā)生位置變化等信息。最終將檢測信號傳送給工控機，由工控機進行顯出輸出，并進行分析。