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机械式顶推多功能腐蚀疲劳试验机

1 机械式顶推多功能腐蚀疲劳试验机的制备

本发明涉及一种机械式拉压多功能疲劳加载装置及其方法，该机械式拉压多功能疲劳加载装置包括动力源主轴、试件加载连接件、双偏心轮机构、拉片、弹性拉压连杆机构，所述弹性拉压连杆机构包括压力连杆、弹性元件、反力外壳、加载双插耳；该方法为包括以下步骤：旋转副偏心轮，按需求调节该副偏心轮的偏心轴位置后，将副偏心轮与主偏心轮锁紧；启动动力源，依次通过主偏心轮、副偏心轮、拉片、压力连杆调节弹性元件的伸缩量；旋转调节螺母，进一步微调弹性元件的伸缩量，满足试件加载需求。本发明能够极大地降低由于结构元件磨损、机械间隙引起的载荷误差，实现对结构原件较高精度的重复疲劳加载。

混凝土梁腐蚀疲劳试验系统分为动力设备、计数设备、控制设备以及腐蚀箱等关键设备，能对尺寸较小的梁式试件进行加载（图1.1（1））。试制成功之后，又制作相同原理的另一套试验设备，能对大尺寸梁进行加载（图1.1（2））。

1.1 动力设备

动力设备由电动机、减速机和偏心轮三部分组成，电动机采用上海力标电机有限公司生产的型号为Y100L-6的三相异步电动机，转速为940r/min，减速机为常州史瑞克传动机械有限公司生产的型号为BLD13-71-1.5摆线针轮减速机，偏心轮为定制的，实物见图1.2。根据电动机和减速机的性能，可以算得理论频率为940÷71÷60=0.22Hz，实际测量机器的转速为每小时840~850转，所以实际频率为0.23~0.24Hz，这种低频率下有助于腐蚀作用的发挥，使腐蚀与疲劳的耦合作用更加明显。

1.2 计数设备

计数设备由开关电源、继电器、计数器和接近开关组成，各部分见图1.3。在偏心轮上粘贴一块铁片或者铝片（见图1.2（c）），当铁片或者铝片经过接近开关时，继电器被触发，计数器数字增大一个，如此来记录偏心轮转动的圈数，即加载次数。

1.3 控制设备

控制设备包括加载螺栓、力传感器以及峰值测力仪等组成，见图1.4。峰值测力仪采用上海梅立克自动化仪表有限公司生产的型号为GGD-331峰值测力仪，力传感器为5t的拉压力传感器。旋转加载螺栓对加载荷载进行控制，加载的荷载经拉压力传感器的感应，从峰值测力仪显示力。峰值测力仪左侧显示的是每次循环加载中的荷载（小于10kN不显示），右侧围动态显示实时加载力。

1.4 腐蚀箱

腐蚀箱为不锈钢材料加工而成，其尺寸大小根据试验梁具体尺寸而定，要比试验梁的尺寸大一些。里面盛有试验用的腐蚀溶液，对小梁进行腐蚀。

用轴承、连杆、插耳、螺栓等辅件将以上各个设备连成一个整体，组装成图2.4.1所示的自制的简易腐蚀疲劳加载系统。

这套腐蚀疲劳试验加载系统构造简单，传力明确，造价低，可以以低成本较好的完成小梁腐蚀疲劳试验，并且其功率小，耗电量低，更加节约了试验成本。由于是初次设计，设计的不够周全，机器在使用过程中也出现了一些问题。

首先是设计荷载过小，导致某些零部件经常出现损坏，比如连杆于固定杆连接处的螺栓，直径只有10mm，在20kN循环荷载下，出现过几次破坏；其次是设计不够精细，比如偏心轮的位置稍微偏了一点，导致连杆与偏心轮连接的不够紧密，此处的螺栓不仅受到剪力作用还有弯矩的作用，在弯剪共同作用下螺栓易出现破坏；再就是只能单点加载，且每次只能进行一根梁的试验，所以试验效率还有待提高；最后就是荷载不够稳定，需要经常调节。

在总结该系统经验的基础上对其缺陷进行改进，制作了类似原理的另一套试验设备，能对大尺寸梁进行加载（图1.1（2））。

1.5小结

自主设计了一大一小两套腐蚀疲劳试验加载系统。该系统主要由四部分组成：动力设备、计数设备、控制设备和腐蚀箱，用轴承、连杆、插耳、螺栓等辅件将以上各个设备连成一个整体，组装成简易腐蚀疲劳加载系统。在总结该系统经验的基础上对其缺陷进行改进，制作了类似原理的另一套试验设备，能对大尺寸梁进行加载。