本發(fā)明涉及液壓缸的負載模擬領域，尤其是一種結構簡單、可用于不同加載力的彈簧加載裝置。

背景技術：

液壓缸的負載模擬一般采用電液伺服加載或溢流閥加載。電液伺服系統(tǒng)是一種由電信號處理裝置和液壓動力機構組成的反饋控制系統(tǒng)，包括指令電位器、比較器、放大器、電液伺服閥、反饋電位器和工作臺。溢流閥加載系統(tǒng)通常包含油箱、高壓油泵、雙筒濾油器、溢流閥、液動換向閥、加載油缸、蓄能器、油冷卻器、排渣泵及各油管路。兩種方案都比較復雜、成本高，所需設備占地面積大，且操作復雜。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種基于彈簧的力加載裝置，解決液壓缸的負載模擬系統(tǒng)結構復雜、成本高的問題。

具體的，本發(fā)明提供了一種基于彈簧的力加載裝置，包括底板、直線軸承、支座單元一、支座單元二、支座單元三、液壓缸、吊環(huán)螺釘、彈簧和螺桿；

所述直線軸承包括兩導軌、兩滑塊和兩擋塊，導軌用于承受、固定、引導滑塊，兩導軌平行置于所述底板上，并與所述底板螺釘連接，所述兩滑塊分別置于兩導軌上，可沿導軌直線運動，所述兩擋塊固定于直線軸承的導軌上，并通過螺釘和底板連接；

所述支座單元一固定于所述直線軸承的兩滑塊上；所述支座單元二和支座單元三固定于底板上；所述液壓缸穿過支座單元二，兩端分別與支座單元一和支座單元三相連接；所述吊環(huán)螺釘安裝于支座單元一和支座單元二；所述彈簧安裝于支座單元一和支座單元二的吊環(huán)螺釘之間。

進一步地，所述支座單元一包括支座A、支耳A和銷軸A；所述支座A為L型結構，包括底面板、側面板和支撐筋板，所述底面板橫跨直線軸承的兩滑軌，且置于所述直線軸承的滑塊上，并與所述直線軸承螺釘連接，支撐筋板數(shù)量為2，連接側面板和底面板；所述支耳A置于所述支座A的側面板上，并與所述支座A的側面板螺釘連接；所述銷軸A置于所述支耳A上，并通過緊定螺釘連接。

進一步地，所述支座單元二包括支座B和位移傳感器；所述支座B為L型結構，包括底面板、側面板和支撐筋板，所述底面板置于底板上，與所述支座A相對放置，并與所述底板螺釘連接，側面板上有圓孔，支撐筋板數(shù)量為2，連接側面板和底面板；所述位移傳感器本體置于所述支座B上，并與所述支座B螺釘連接。

進一步地，所述支座單元三包括支座C、力傳感器、支耳B、銷軸B；所述支座C為L型結構，包括底面板、側面板和支撐筋板，所述底面板置于所述底板上，與所述支座B同向放置，并與所述底板螺釘連接，支撐筋板數(shù)量為2，連接側面板和底面板；所述力傳感器置于所述支座C的側面板上，并與所述支座C的側面板螺紋連接；所述支耳B置于所述力傳感器上，并與所述力傳感器螺紋連接；所述銷軸B置于所述支耳B上，并通過緊定螺釘連接。

進一步地，所述液壓缸穿過所述支座B4側面板的圓孔，一端由所述液壓缸的活塞桿與所述銷軸A連接，另一端由所述液壓缸的缸筒與所述銷軸B連接。

進一步地，所述吊環(huán)螺釘螺紋連接在所述支座A的側面板和所述支座B的側面板上，所述彈簧為拉伸彈簧，所述彈簧一端的掛鉤掛在置于所述支座A側面板的吊環(huán)螺釘上，另一端的掛鉤掛在置于所述支座B側面板的吊環(huán)螺釘上。

進一步地，所述螺桿一端螺紋連接于所述支座A上，并螺母緊定防松，另一端與所述位移傳感器的拉線端螺紋連接，并通過螺母緊定防松。

進一步地，所述底板上開設兩排用于安裝所述直線軸承和四排用于安裝所述支座B和支座C的連接孔。

進一步地，所述支座A側面板和支座B側面板上吊環(huán)螺釘均為兩排，每排四個共八個，相應地，彈簧為1～8個，可改變彈簧的數(shù)量，實現(xiàn)不同加載力的模擬。

一種使用所述力加載裝置的液壓缸負載模擬方法，模擬過程為：液壓缸活塞桿伸出，通過銷軸A和支耳A推動支座A運動，支座A通過吊環(huán)螺釘將彈簧拉長，實現(xiàn)對液壓缸伸出阻力的加載，擋塊限制直線軸承滑塊的最大運動范圍，防止直線軸承滑塊滑出直線軸承的導軌；支座A通過螺桿拉動位移傳感器的拉線運動，實現(xiàn)位移傳感器的輸出；液壓缸的缸筒壓緊力傳感器，力傳感器測量并輸出壓緊力。

本發(fā)明的有益效果是：采用被動加載方式，系統(tǒng)組成簡單、成本低；彈簧為多個陣列安裝，改變彈簧的數(shù)量易于實現(xiàn)不同的加載力；支座A和底板之間通過直線軸承連接，降低摩擦力對加載力的影響，減小加載裝置的滯環(huán)；彈簧采用拉伸彈簧實現(xiàn)對液壓缸伸出阻力的加載，相比壓縮彈簧連接結構更加簡單。

附圖說明

附圖僅用于示出具體實施例的目的，而并不認為是對本發(fā)明的限制，在整個附圖中，相同的參考符號表示相同的部件。

圖1是本發(fā)明的力加載裝置主視圖；

圖2是本發(fā)明的力加載裝置俯視圖；

圖3是本發(fā)明的力加載裝置隱藏彈簧后的俯視圖。

圖中：1-底板、2-直線軸承、3-支座A、4-支座B、5-支座C、6-力傳感器、7-支耳A、8-支耳B、9-液壓缸、10-銷軸A、11-銷軸B、12-吊環(huán)螺釘、13-彈簧、14-位移傳感器、15-螺桿、16-擋塊。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施方式對本發(fā)明作進一步詳細的說明。

本發(fā)明提供了一種基于彈簧的力加載裝置，包括：底板1、直線軸承2、支座單元一、支座單元二、支座單元三、液壓缸9、吊環(huán)螺釘12、彈簧13和螺桿15。

如圖1所示，直線軸承2選用直線導軌軸承，包括兩導軌、兩滑塊和兩擋塊16。兩導軌用于承受、固定、引導滑塊，使得滑塊沿導軌直線運動，直線導軌軸承可有效減少摩擦損耗。直線軸承2的兩導軌平行置于底板1上，并與底板1螺釘連接，直線軸承2的兩滑塊分別置于兩導軌上，可沿導軌直線運動。兩擋塊16固定于直線軸承2的導軌上，并通過螺釘和底板1連接。

如圖1～3所示，支座單元一包括支座A3、支耳A7和銷軸A10。支座A3為L型，包括底面板、側面板和支撐筋板，底面板橫跨直線軸承2的兩滑軌，且置于直線軸承2的滑塊上，并與直線軸承2螺釘連接，支撐筋板數(shù)量為2，連接側面板和底面板，對側面板起支撐作用。支耳A7置于支座A3的側面板上，并與支座A3的側面板螺釘連接。銷軸A10置于支耳A7上，并通過緊定螺釘連接。

支座單元二包括支座B4和位移傳感器14。支座B4與支座A3相對放置，支座B4為L型，包括底面板、側面板和支撐筋板，底面板置于底板1上，并與底板1螺釘連接，側面板上有圓孔，支撐筋板數(shù)量為2，連接側面板和底面板，對側面板起支撐作用。位移傳感器14本體置于支座B4上，并與支座B4螺釘連接。

支座單元三包括支座C5、力傳感器6、支耳B8、銷軸B11。支座C5為L型，包括底面板、側面板和支撐筋板，底面板置于底板1上，與支座B4同向放置，并與底板1螺釘連接，支撐筋板數(shù)量為2，連接側面板和底面板，對側面板起支撐作用。力傳感器6置于支座C5的側面板上，并與支座C5的側面板螺紋連接。支耳B8置于力傳感器6上，并與力傳感器6螺紋連接。銷軸B11置于支耳B8上，并通過緊定螺釘連接。

液壓缸9穿過支座B4側面板的圓孔，一端由液壓缸9的活塞桿與銷軸A10連接，另一端由液壓缸9的缸筒與銷軸B11連接。

吊環(huán)螺釘12螺紋連接在支座A3的側面板和支座B4的側面板上，彈簧13為拉伸彈簧，相比壓縮彈簧連接結構更加簡單，彈簧一端的掛鉤掛在置于支座A3側面板的吊環(huán)螺釘12上，另一端的掛鉤掛在置于支座B4側面板的吊環(huán)螺釘12上。

螺桿15一端螺紋連接于支座A3上，并螺母緊定防松，另一端與位移傳感器14的拉線端螺紋連接，并通過螺母緊定防松。

底板1上開設兩排用于安裝直線軸承2和四排用于安裝支座B4和支座C5的連接孔，方便對直線軸承2、支座B4和支座C5的位置進行變換，同時，本實施例中優(yōu)選地，支座A3側面板和支座B4側面板上吊環(huán)螺釘12均為兩排，每排四個共八個，相應地，彈簧13為兩排，每排四個共八個，實際操作中，可根據(jù)液壓缸9負載變化情況增減彈簧的數(shù)量，實現(xiàn)不同加載力的模擬。

工作時，液壓缸9活塞桿伸出，通過銷軸A10、支耳A7推動支座A3運動，支座A3通過吊環(huán)螺釘12將彈簧13拉長，實現(xiàn)對液壓缸9伸出阻力的加載，擋塊16限制直線軸承2滑塊的最大運動范圍，防止直線軸承2滑塊滑出直線軸承2的導軌；支座A3通過螺桿15拉動位移傳感器14的拉線運動，實現(xiàn)位移傳感器14的輸出；液壓缸9的缸筒壓緊力傳感器6，力傳感器6測量并輸出壓緊力。

本實施例中，優(yōu)選地，兩平行導軌之間距離為300mm，能夠保證整個系統(tǒng)平衡；底板1上每排的用于安裝直線軸承2的相鄰連接孔之間間距為100mm，每排用于安裝支座B4和支座C5的相鄰連接孔之間間距為100mm，方便對直線軸承2、支座B4和支座C5的位置進行變換；底板尺寸為1200×400mm，相應地支座A3、支座B4和支座C5寬度均為400mm，底面板上相鄰連接孔寬度方向的距離為100mm；每個支座的兩筋板間距是200mm，且關于底板1的橫向中心線對稱；力傳感器6為膜片式力傳感器，能夠精準地測定作用在液壓缸9上的力，也就是液壓缸9的負載；位移傳感器14為直線位移傳感器，能夠精確測定彈簧的位移，也就是液壓缸9的位移。測定了液壓缸9的位移和負載后，改變液壓缸9活塞桿的伸出量，相應地測定不同伸出量即位移傳感器測定的位移14對應的力傳感器6測定的液壓缸的負載，就可以得到液壓缸9的工作特性。

綜上所述，本發(fā)明提供了一種基于彈簧的力加載裝置，采用被動加載方式，系統(tǒng)組成簡單、成本低；彈簧為多個陣列安裝，改變彈簧的數(shù)量易于實現(xiàn)不同的加載力；支座A和底板之間通過直線軸承連接，降低摩擦力對加載力的影響，減小加載裝置的滯環(huán)；彈簧采用拉伸彈簧實現(xiàn)對液壓缸伸出阻力的加載，相比壓縮彈簧連接結構更加簡單。

盡管已經(jīng)結合優(yōu)選的實施例對本發(fā)明進行了詳細地描述，但是本領域技術人員應當理解的是在不違背本發(fā)明精神和實質的情況下，各種修正都是允許的，它們都落入本發(fā)明的權利要求的保護范圍之中。