[发明专利]圆环形金属橡胶阻尼器的准静态径向刚度测试装置及方法

权利要求书

1.圆环形金属橡胶阻尼器的准静态径向刚度测试装置，其特征在于，包括：底座(1)、被测件即圆环形金属橡胶阻尼器(5)、被测件约束结构、被测件加载结构、传感器以及底座螺栓(12)、连接螺栓(13)、压头调节螺钉(14)；所述被测件约束结构包括加力轴(2)、安装环(3)和压紧环(4)；所述被测件加载结构包括压头(6)、桥形件(7)、角度偏差纠正结构(8)和连接杆(10)；所述传感器包括压力传感器(9)和千分表(11)；

所述底座(1)由底板连接面向上延伸出安装座，安装座设有中心孔和螺栓孔，构成止口法兰边用于安装环(3)和压紧环(4)的定位和安装，止口法兰边的中心线距离底板连接面要超过一定高度，这个高度要能够容纳所述千分表(11)安装到底座(1)的底板连接面与加力轴(2)之间；

所述加力轴(2)穿过底座(1)安装座的中心孔、安装环(3)和压紧环(4)的中心，在加力轴(2)的中部设有一段安装台阶用于圆环形金属橡胶阻尼器(5)的安装；

所述安装环(3)设有止口法兰边，通过连接螺栓(13)与所述底座(1)安装座的止口法兰边相连接，在安装环(3)的内环上设有一个台阶，用于圆环形金属橡胶阻尼器(5)的安装，安装环(3)的内径d2大于加力轴(2)安装台阶的直径D3，d2与D3差值的一半是径向刚度测试装置所能允许的最大压缩行程；

所述压紧环(4)设有止口法兰边，通过连接螺栓(13)与所述安装环(3)的止口法兰边相连接，压紧环(4)的内径不小于安装环(3)内径d2，用于保证最大压缩行程，压紧环(4)的端面与圆环形金属橡胶阻尼器(5)相接触；

所述被测件即圆环形金属橡胶阻尼器(5)套到加力轴(2)上，被测件的内径与加力轴(2)安装台阶的直径相配合，被测件的外径与安装环(3)台阶的内径相配合，并且通过安装在被测件两侧的安装环(3)与压紧环(4)将被测件轴向压紧；

所述压头(6)分为两个独立的相同零件，关于被测件的加载中心线左右对称布置，每个压头(6)的上端面设有螺纹孔，压头(6)通过压头调节螺钉(14)固定到桥形件(7)上；

所述桥形件(7)设有上部的螺纹柱和下部的横梁，所述的螺纹柱依次通过角度偏差纠正结构(8)、压力传感器(9)、连接杆(10)与试验机的运动横梁(103)相连接，所述横梁的两侧开有上下贯通的凹槽，用于调节压头(6)的横向位置，并通过压头调节螺钉(14)将桥形件(7)的横梁与压头(6)固定；

所述角度偏差纠正结构(8)的下端与桥形件(7)连接，上端与压力传感器(9)连接；

所述压力传感器(9)的上端与连接杆(10)连接；

所述圆环形金属橡胶阻尼器(5)是由金属丝绕制成螺旋卷，经过拉伸、编织、模压和后期处理工艺制成的纤维结构功能性金属材料，被测件由实际工作的安装要求设计在径向和轴向上的预压缩量，包括外径预压缩量ΔD、内径预压缩量Δd和长度预压缩量Δh，计算式如下：

1）外径预压缩量ΔD = 圆环形金属橡胶阻尼器(5)的外径D1—安装空间的外径；

2）内径预压缩量Δd =安装空间的内径—圆环形金属橡胶阻尼器(5)的内径d1；

3）长度预压缩量Δh =圆环形金属橡胶阻尼器(5)的长度h1—安装空间的长度；

所述测试装置针对圆环形金属橡胶阻尼器(5)的预压缩状态问题，设计了被测件约束结构包括加力轴(2)、安装环(3)和压紧环(4)，安装环(3)台阶的内径D2决定被测件的外径预压缩量ΔD，加力轴(2)安装台阶的直径D3决定被测件的内径预压缩量Δd，安装环(3)台阶的长度h2和压紧环(4)止口的长度h4决定被测件的长度预压缩量Δh，所述被测件约束结构的几何尺寸需要根据被测件的公称尺寸和预压缩量进行设计，所述公称尺寸包括圆环形金属橡胶阻尼器(5)的外径D1、内径d1和长度h1，所述预压缩量包括被测件的外径预压缩量ΔD、内径预压缩量Δd和长度预压缩量Δh，所述被测件约束结构中需要设计的几何尺寸如下：

1）安装环(3)台阶的内径D2 =圆环形金属橡胶阻尼器(5)的外径D1 — 外径预压缩量ΔD；

2）安装环(3)台阶的长度h2 — 压紧环(4)止口的长度h4 = 圆环形金属橡胶阻尼器(5)的长度h1 — 长度预压缩量Δh；

3）加力轴(2)安装台阶的直径D3 =圆环形金属橡胶阻尼器(5)的内径d1 + 内径预压缩量Δd；

所述加力轴(2)的安装台阶右侧设有定位轴肩，在安装过程中定位轴肩首先与压紧环(4)的端面配合确定加力轴(2)的轴向位置，在测试过程中定位轴肩与压紧环(4)的端面之间留有间隙，防止产生摩擦力干扰压力的测试结果；

所述压头(6)下端设有一个圆柱面，圆柱面的中心线与加力轴(2)的中心线垂直，使圆柱面与加力轴(2)发生点接触，在压头(6)跟随试验机的运动横梁(103)向下压缩运动时，点接触保证加力轴(2)两端产生集中力载荷；

所述角度偏差纠正结构(8)包括：螺母(8a)、滚珠(8b)、固定帽(8c)和连接件(8d)；桥形件(7)的上端设有凹圆弧面，连接件(8d)的下端设有凹圆弧面，两个凹圆弧面与滚珠(8b)相配合；固定帽(8c)的下端设有内螺纹，拧紧到桥形件(7)的上端，使得固定帽(8c)上端与连接件(8d)的外部圆弧面相配合，并用螺母(8a)压紧；在测试过程中如果试验机的运动横梁(103)的移动方向与底座(1)的底板连接面不完全垂直并具有角度偏差，桥形件(7)根据压力自动找平的作用、通过滚珠(8b)产生旋转角度，所述旋转角度与所述角度偏差相等，保证由压头(6)加载到加力轴(2)的压力始终垂直于底座(1)的底板连接面，加力轴(2)每端集中力载荷的大小等于总压力的一半，所述集中力载荷使加力轴(2)平行向下运动，保证被测件的圆环面上受到压缩载荷的均匀性。