本發(fā)明涉及海洋工程水動(dòng)力學(xué)試驗(yàn)領(lǐng)域，尤其涉及一種海洋工程浮式結(jié)構(gòu)物系泊系統(tǒng)剛度模擬試驗(yàn)用的彈簧剛度校核裝置。

背景技術(shù)：

彈簧剛度校核主要應(yīng)用在系泊系統(tǒng)模擬中。系泊定位是浮式結(jié)構(gòu)物應(yīng)用較為廣泛的定位技術(shù)，系泊模型試驗(yàn)研究在海洋工程試驗(yàn)也占據(jù)很大的比重，這類(lèi)試驗(yàn)成敗的關(guān)鍵因素之一就是系泊纜模擬的準(zhǔn)確性。系泊纜模擬時(shí)，幾何參數(shù)和重量相似較容易實(shí)現(xiàn)，剛度相似一般很難直接滿足，需要添加彈簧來(lái)實(shí)現(xiàn)?？梢哉f(shuō)，彈簧剛度校核是否準(zhǔn)確直接影響系泊纜彈性相似模擬的準(zhǔn)確性，進(jìn)而影響整個(gè)試驗(yàn)精度。

現(xiàn)有的彈簧剛度校核方法是，選擇合適的位置固定安裝支架，在支架上固定標(biāo)尺和吊環(huán)，懸掛彈簧并在其下端安裝指針，此時(shí)讀取彈簧原長(zhǎng)并記錄，然后加載砝碼，待彈簧伸長(zhǎng)穩(wěn)定后，讀取伸長(zhǎng)后的彈簧長(zhǎng)度并記錄，以此添加砝碼讀取對(duì)應(yīng)的彈簧伸長(zhǎng)量，直到記錄數(shù)據(jù)不少于7個(gè)，最后根據(jù)記錄的數(shù)據(jù)計(jì)算彈簧剛度，至此完成單根彈簧單次校核，為避免人為因素影響，需要重復(fù)2次以上校核過(guò)程，并將得到的所有結(jié)果取平均得到最終彈簧剛度。如果剛度滿足要求，則可以用來(lái)完成相應(yīng)模型系泊纜的制作，否則更換彈簧重復(fù)以上步驟?，F(xiàn)有的彈簧剛度校核裝置沒(méi)有固定的安裝位置且各環(huán)節(jié)不是固定連接，每次試驗(yàn)需要重新安裝，花費(fèi)大量時(shí)間。試驗(yàn)裝置完全依靠人工讀數(shù)、加載、記錄和計(jì)算，直接導(dǎo)致試驗(yàn)時(shí)間長(zhǎng)。人工讀數(shù)誤差較大，需要反復(fù)多次測(cè)量讀數(shù)來(lái)取平均值。另外現(xiàn)有的彈簧剛度校核裝置讀數(shù)指示的指針與彈簧相連，加載不同重量后與標(biāo)尺的相對(duì)位置發(fā)生改變，同樣需要多次測(cè)量的平均值。現(xiàn)有的彈簧剛度校核裝置通過(guò)在彈簧末端加載不同重量的砝碼實(shí)現(xiàn)彈簧不同的伸長(zhǎng)量，加載砝碼后的彈簧實(shí)際就形成了一個(gè)單擺系統(tǒng)，特別是重量較大的時(shí)候，單擺系統(tǒng)晃動(dòng)較大且很難穩(wěn)定，導(dǎo)致讀數(shù)不準(zhǔn)和時(shí)間延長(zhǎng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本申請(qǐng)人針對(duì)上述現(xiàn)有問(wèn)題，進(jìn)行了研究改進(jìn)，提供一種彈簧剛度校核裝置，其具有高精度、高效率及自動(dòng)化的優(yōu)點(diǎn)，可以滿足海洋工程結(jié)構(gòu)物系泊系統(tǒng)剛度校核的要求。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下：

一種彈簧剛度校核裝置，包括安裝架，所述安裝架的一端連接基座，于所述安裝架的另一端設(shè)置位移傳感器數(shù)顯儀、拉力傳感器顯示器及拉線式位移傳感器，絲桿設(shè)置于所述安裝架上，所述絲桿的一端通過(guò)第一軸承組件與所述安裝架連接，所述絲桿的另一端伸入基座內(nèi)并與第二軸承組件連接，于所述絲桿上設(shè)置彈簧固定平臺(tái)，彈簧固定平臺(tái)通過(guò)被測(cè)拉簧連接s型拉力傳感器；在所述基座上還設(shè)置手輪，所述手輪通過(guò)主動(dòng)輪軸與第三軸承組件配合，所述主動(dòng)輪軸通過(guò)傳動(dòng)組件與所述絲桿連接，由所述手輪驅(qū)動(dòng)并通過(guò)第三軸承組件、傳動(dòng)組件傳遞動(dòng)力驅(qū)動(dòng)所述絲桿轉(zhuǎn)動(dòng)、使所述彈簧固定平臺(tái)沿絲桿作上下位移實(shí)現(xiàn)測(cè)量。

作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)：

所述安裝架具有一對(duì)長(zhǎng)桿，所述絲桿設(shè)置于一對(duì)長(zhǎng)桿之間，至少在一根長(zhǎng)桿的側(cè)面設(shè)置刻度尺；

所述s型拉力傳感器與拉力傳感器安裝板固接，所述拉力傳感器安裝板與安裝架的上端一側(cè)面固接；

所述彈簧固定平臺(tái)包括與絲桿配合的絲桿滑塊，在所述絲桿滑塊上固接用于讀取刻度尺數(shù)值的指針；所述絲桿滑塊的前側(cè)固接滑塊連接板，所述滑塊連接板的底部固接用于固定被測(cè)拉簧的拉簧底板；所述滑塊連接板還與激光測(cè)距儀連接板固接，所述激光測(cè)距儀連接板的底部設(shè)置激光測(cè)距儀；

所述第一軸承組件包括與絲桿上端配合的調(diào)整墊圈，所述調(diào)整墊圈的外周配合深溝球軸承，所述第一軸承組件中的深溝球軸承與絲桿上支撐軸承套配合；

所述第二軸承組件包括與絲桿下端配合的推力球軸承，所述第二軸承組件中的推力球軸承與安裝于基座內(nèi)部的從動(dòng)輪軸承座配合；

所述第三軸承組件包括與主動(dòng)輪軸配合的推力球軸承及深溝球軸承，所述第三軸承組件中的推力球軸承及深溝球軸承均與主動(dòng)輪軸承座配合，于第三軸承組件中深溝球軸承的下部、在主動(dòng)軸的外周還設(shè)置軸承蓋；

所述傳動(dòng)組件包括與主動(dòng)輪軸配合的主同步帶輪，所述主同步帶輪的外周通過(guò)履帶與從同步帶輪配合，所述從同步帶輪與絲桿的外周配合；

在所述安裝架上還設(shè)置用于保持安裝架與基座連接垂直的水平泡。

本發(fā)明的有益效果如下：

本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、實(shí)用方便，利用彈簧固定平臺(tái)避免了校核裝置的重復(fù)安裝，利用傳動(dòng)組件進(jìn)行動(dòng)力傳遞避免以往砝碼加載時(shí)彈簧砝碼系統(tǒng)晃動(dòng)引起的讀數(shù)不穩(wěn)定性，測(cè)量結(jié)果由位移傳感器數(shù)顯儀直接測(cè)出，同時(shí)位移傳感器數(shù)顯儀可以通過(guò)計(jì)算機(jī)接口與外接計(jì)算機(jī)連接實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)，采集完成后自動(dòng)分析結(jié)果，實(shí)現(xiàn)了整個(gè)校核過(guò)程的自動(dòng)化，在保證試驗(yàn)精度的基礎(chǔ)上節(jié)約了試驗(yàn)時(shí)間。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的主視圖。

圖2為圖1的側(cè)視圖。

圖3為圖1在a-a方向的剖視示意圖。

圖4為圖2在b-b方向的剖視示意圖。

圖5為圖1在i處的放大結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6為圖2在l處的放大結(jié)構(gòu)示意圖。

圖7為圖2在j處的放大結(jié)構(gòu)示意圖。

圖8為圖2在k處的放大結(jié)構(gòu)示意圖。

其中：1、安裝架；2、位移傳感器數(shù)顯儀；3、拉力傳感器顯示器；4、拉力傳感器安裝板；5、s型拉力傳感器；6、拉線式位移傳感器；7、被測(cè)拉簧；8、激光測(cè)距儀連接板；9、激光測(cè)距儀；10、基座；11、絲桿；12、長(zhǎng)桿；13、水平泡；14、從同步帶輪；15、拉簧底板；16、滑塊連接板；17、絲桿滑塊；18、手輪；19、主同步帶輪；20、從動(dòng)輪軸承座；21、指針；22、刻度尺；23、調(diào)整墊圈；24、絲桿上支撐軸承套；25、深溝球軸承；26、軸承蓋；27、主動(dòng)輪軸承座；28、推力球軸承；29、主動(dòng)輪軸。

具體實(shí)施方式

下面說(shuō)明本發(fā)明的具體實(shí)施方式。

如圖1、圖2、圖3及圖4所示，彈簧剛度校核裝置包括安裝架1，安裝架1的一端連接基座10，于安裝架1的另一端設(shè)置位移傳感器數(shù)顯儀2、拉力傳感器顯示器3及拉線式位移傳感器6，絲桿11設(shè)置于安裝架1上，絲桿11的一端通過(guò)第一軸承組件與安裝架1連接，絲桿11的另一端伸入基座10內(nèi)并與第二軸承組件連接，于絲桿11上設(shè)置彈簧固定平臺(tái)，彈簧固定平臺(tái)通過(guò)被測(cè)拉簧7連接s型拉力傳感器5；在基座10上還設(shè)置手輪18，手輪18通過(guò)主動(dòng)輪軸29與第三軸承組件配合，主動(dòng)輪軸29通過(guò)傳動(dòng)組件與絲桿11連接，由手輪18驅(qū)動(dòng)并通過(guò)第三軸承組件、傳動(dòng)組件傳遞動(dòng)力驅(qū)動(dòng)絲桿11轉(zhuǎn)動(dòng)、使彈簧固定平臺(tái)沿絲桿11作上下位移實(shí)現(xiàn)測(cè)量。如圖1、圖3及圖4所示，上述傳動(dòng)組件包括與主動(dòng)輪軸29配合的主同步帶輪19，主同步帶輪19的外周通過(guò)履帶與從同步帶輪14配合，從同步帶輪14與絲桿11的外周配合。

如圖2所示，上述安裝架1具有一對(duì)長(zhǎng)桿12，絲桿11設(shè)置于一對(duì)長(zhǎng)桿12之間，至少在一根長(zhǎng)桿12的側(cè)面設(shè)置刻度尺22。如圖1所示，上述s型拉力傳感器5與拉力傳感器安裝板4固接，拉力傳感器安裝板4與安裝架1的上端一側(cè)面固接。

如圖1、圖3所示，彈簧固定平臺(tái)包括與絲桿11配合的絲桿滑塊17，如圖5所示，在絲桿滑塊17上固接用于讀取刻度尺22數(shù)值的指針21；絲桿滑塊17的前側(cè)固接滑塊連接板16，滑塊連接板16的底部固接用于固定被測(cè)拉簧7的拉簧底板15；滑塊連接板16還與激光測(cè)距儀連接板8固接，激光測(cè)距儀連接板8的底部設(shè)置激光測(cè)距儀9。

如圖6所示，上述第一軸承組件包括與絲桿11上端配合的調(diào)整墊圈23，調(diào)整墊圈23的外周配合深溝球軸承25，第一軸承組件中的深溝球軸承25與絲桿上支撐軸承套24配合。如圖8所示，上述第二軸承組件包括與絲桿11下端配合的推力球軸承28，第二軸承組件中的推力球軸承28與安裝于基座10內(nèi)部的從動(dòng)輪軸承座20配合。如圖7所示，上述第三軸承組件包括與主動(dòng)輪軸29配合的推力球軸承28及深溝球軸承25，第三軸承組件中的推力球軸承28及深溝球軸承25均與主動(dòng)輪軸承座27配合，于第三軸承組件中深溝球軸承25的下部、在主動(dòng)軸29的外周還設(shè)置軸承蓋26。

如圖3所示，在安裝架1上還設(shè)置用于保持安裝架1與基座10連接垂直的水平泡13。

本發(fā)明的具體工作過(guò)程如下：

如圖1、圖2、圖3及圖4所示，轉(zhuǎn)動(dòng)手輪18，由第三軸承組件驅(qū)動(dòng)主同步帶輪19轉(zhuǎn)動(dòng)，主同步帶輪19通過(guò)履帶傳遞動(dòng)力至從同步帶輪14，從同步帶輪14轉(zhuǎn)動(dòng)并通過(guò)第二軸承組件帶動(dòng)絲桿11轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使與絲桿11連接絲桿滑塊17作直線位移，絲桿滑塊17移動(dòng)的同時(shí)通過(guò)滑塊連接板16帶動(dòng)拉簧底板15動(dòng)作，使被測(cè)拉簧7實(shí)現(xiàn)拉伸變化，于安裝架1頂端的s型拉力傳感器5測(cè)量出加載外力，拉力傳感器顯示器3顯示出外力值，拉線式位移傳感器6測(cè)量出彈簧伸長(zhǎng)，位移傳感器數(shù)顯儀2顯示出彈簧伸長(zhǎng)位移值，位移傳感器數(shù)顯儀2通過(guò)計(jì)算機(jī)接口連接外接計(jì)算機(jī)，在連接的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中保存每次采集的數(shù)據(jù)，自動(dòng)采集分析系統(tǒng)給出擬合彈簧剛度曲線。

本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、實(shí)用方便，利用彈簧固定平臺(tái)避免了校核裝置的重復(fù)安裝，利用傳動(dòng)組件進(jìn)行動(dòng)力傳遞避免以往砝碼加載時(shí)彈簧砝碼系統(tǒng)晃動(dòng)引起的讀數(shù)不穩(wěn)定性，測(cè)量結(jié)果由位移傳感器數(shù)顯儀直接測(cè)出，同時(shí)位移傳感器數(shù)顯儀可以通過(guò)計(jì)算機(jī)接口與外接計(jì)算機(jī)連接實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)，采集完成后自動(dòng)分析結(jié)果，實(shí)現(xiàn)了整個(gè)校核過(guò)程的自動(dòng)化，在保證試驗(yàn)精度的基礎(chǔ)上節(jié)約了試驗(yàn)時(shí)間。

以上描述是對(duì)本發(fā)明的解釋?zhuān)皇菍?duì)發(fā)明的限定，本發(fā)明所限定的范圍參見(jiàn)權(quán)利要求，在不違背本發(fā)明的基本結(jié)構(gòu)的情況下，本發(fā)明可以作任何形式的修改。