工程橡胶支座耐久试验机的研制

张宇翔，姬战国，袁庆一

(长春机械科学研究院有限公司，吉林 长春 130103)



工程橡胶支座耐久试验机的研制

张宇翔，姬战国，袁庆一

(长春机械科学研究院有限公司，吉林 长春 130103)

摘要：介绍了一种新型工程橡胶支座耐久试验机，叙述了该试验机的需求背景。依据试验机的结构特点和试验结果曲线，阐述了该试验机易于试验观察、试验频率高、行程大等优点。

关键词：工程橡胶支座；压剪试验机；液压系统

1引言

随着我国建筑行业的不断发展，建筑的安全性变得十分重要，尤其是地震等灾害，使得人们对建筑的抗震性更加重视。对于建筑的抗震性，除了结构和材料的合理性之外，使用具有较强抗震性的工程橡胶及工程橡胶支座是非常重要的。此前可供此类制品进行耐久性能试验的设备只有低速、低行程的普通橡胶压剪试验机，但由于其速度低、行程小的原因，已不能满足现有工程橡胶支座的发展需要。现在，工程橡胶支座耐久试验需要速度更大、行程更长的试验机。在此背景下，研制了1000t工程橡胶支座耐久试验机，并用于工程橡胶生产厂家。

2试验机的简介及试验要求

图1　球式工程橡胶支座

工程橡胶支座具有很好的抗震能力主要是因为橡胶的抗压和抗剪切能力非常突出，工程橡胶在受到剪切力时能产生巨大的变形，且在剪切力消失时变形能够恢复，这种能力被广泛地使用在建筑工程上面，橡胶支座形状见图1、图2。

图2　盆式工程橡胶支座

为检验工程橡胶支座的这种能力，需要用到工程橡胶支座耐久试验机。试验方式主要是给工程橡胶试样加载一个最大10000kN的垂向压力，并在保证垂向压力不变的同时，加载一个侧向力推动工程橡胶支座，最大侧向力为2100kN，最大位移距离为±800mm，要求侧向位移在最大频率1Hz的正弦波速度控制下进行试验，不同试样有不同的要求。试样在垂向压力和侧向力下产生巨大变形，反复十几次到几十次之后，试样仍能保持外形完好及受力性能，则试样视为合格，否则为不合格产品(具体试验要求见表1)。

表1　试验频率、行程、周期要求

3试验机组成及工作原理

本试验机主要由主机、液压油源站、控制系统3部分构成。

3.1主机结构

主机为试验加载平台，主要由垂向加载缸、上横梁、移动横梁、滑动平台、辊排、下横梁、立柱、斜拉筋、侧向加载缸等部件组成，具体见图3和图4。

图3　主机左视图

图4　主机主视图

3.2主机框架受力分析

主机框架用Inventor软件进行分析(见图5)，分析结果显示符合受力要求。

图5　主机框架受力分析

3.3油源原理

液压油源负责为主机提供动力液压油，根据试验要求，在试验时需要较大的流量，但由于一次试验侧向运行周期次数不多，为节约能源，油源采用蓄能器提供补充流量方式设计，补充流量的公式如下：

式中，V0为所需蓄能器容积；P0为充气压力，按0.9P1>P0>0.25P2充气；VX为蓄能器工作容积；P1为系统最低压力；P2为系统最高压力；n为指数，等温时n=1，绝热时n=1.4。

根据公式计算得出，油源在300L/min的油泵供油情况下仍需要1600L蓄能器供油才能满足试验要求，油源需要配置冷却循环水系统，油源原理图如图6所示。

图6　油源原理图

3.4控制系统

图7　控制框图

操作人员用计算机设置试验要求，控制试验过程、观察试验数据。控制系统由计算机、控制器、位移传感器、负荷传感器等部分组成，控制框图如图7所示。

4试验结果

该试验机现已由用户使用，实际使用后得到的试验数据曲线如图8、图9所示。试验数据表明，该试验机研制成功。

图8　时间-位移曲线

图9　时间-负载曲线

5结束语

试验结果表明，试验数据符合用户的要求，试验方法符合橡胶物理试验方法标准手册内容，工程橡胶支座耐久试验机研制成功，有着非常广阔的应用前景。

参考文献

[1]成大先,王德夫,等.机械设计手册(第五版)[M].化学工业出版社,2011.

[2]王益群,高殿荣.液压工程师技术手册[M].化学工业出版社，2013.

[3]橡胶物理试验方法标准实用手册[M].中国标准出版社,2011.

[收稿日期]2016-06-20

[作者简介]张宇翔(1981—)，男，吉林长春人，工程师，主要研究方向：非标试验机。

中图分类号：TH87

文献标识码：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