專利名稱：大型結構試驗平臺基礎形變監測系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種形變監測系統，尤其是一種大型結構試驗平臺基礎形變監測系統。
背景技術：
大型結構件在高樓大廈，橋梁，機場，鐵路，港口，大型船舶等領域有著廣泛的使用，其質量的優劣直接影響到建 筑、產品的整體質量，以往發生的房屋、商場及橋梁倒塌、鋼纜斷裂、汽車車軸斷裂、輪船船體折斷等等的事故，都與大型結構件的質量有關。大型結構試驗平臺能對各種大型結構件進行性能的試驗，如拉斷試驗，壓縮試驗，扭轉試驗等等。大型結構試驗平臺的各種試驗裝置和工裝均安裝在平臺基礎上，假如在試驗的過程中，平臺基礎發生較大的變形，輕則對檢測的結果造成壞的影響，重則整個結構試驗平臺將會有毀滅的危險，對人員生命安全與國家財產造成極大地威脅，因此要求平臺基礎在試驗的過程中其形變量控制在允許的范圍里面。目前在用的幾乎全部結構測試平臺，都沒有設計對平臺基礎自身變形進行安全監測的系統，由于平臺結構中直接受力的部件在使用過程中會產生變形，在長時間使用后，平臺也會產生疲勞損傷。
發明內容
本發明的目的是提供一種大型結構試驗平臺基礎形變監測系統，采用變形轉換機構，把平臺基礎的形變通過框架傳遞給傳動軸，造成上齒輪和下齒輪的轉動，將平臺基礎的線性形變轉換成圍繞傳動軸的旋轉形變，工作可靠。同時在基礎平臺上下對應部位設置有對稱機構，下齒輪、圓光柵盤與傳動軸固定安裝并一起轉動，上齒輪通過齒輪軸承隔離傳動軸的轉動，使得上齒輪的轉動與傳動軸反向，從而造成上齒輪和下齒輪在反映平臺基礎變形時反轉，分別收集平臺基礎相向變形而造成的上、下齒輪的反向旋轉變形得到放大的變形量，累積平臺基礎的上、下形變，增大監測的靈敏度。本發明解決其技術問題所采用的技術方案是
大型結構試驗平臺基礎形變監測系統包括框架、上軸承座、上軸承、上鋼管、上鋼棒、上齒條、上板簧、上齒輪、齒輪軸承、傳動軸、下齒輪、下鋼棒、下鋼管、下齒條、下板簧、下軸承座、下軸承、圓光柵盤以及光柵讀頭。所述的上鋼管和下鋼管與平臺基礎長度相當，并通過焊接和混凝土與平臺基礎固定成一體，框架與平臺基礎的鋼結構焊接固定在一起，框架的上內壁面設有上軸承座，下內壁面設有下軸承座，上軸承座和下軸承座內分別安裝有上軸承和下軸承，上軸承和下軸承安裝在傳動軸的兩端，下齒輪安裝在傳動軸的下端，下鋼棒置于下鋼管內，下鋼棒的右端與平臺基礎右端的鋼結構焊接，下鋼棒的左端焊接有下齒條，下齒條與下齒輪相嚙合，并通過安裝在框架下端的下板簧壓緊，確保下齒條與下齒輪在工作中始終嚙合；齒輪軸承安裝在傳動軸的上端，齒輪軸承外裝有上齒輪，上鋼棒置于上鋼管內，上鋼棒的右端與平臺基礎右端的鋼結構焊接，上鋼棒的左端焊接有上齒條，上齒條與上齒輪相嚙合，并通過安裝在框架上端的上板簧壓緊，確保上齒條與上齒輪在工作中始終嚙合，光柵讀頭安裝在上齒輪的下端面，圓光柵盤安裝在傳動軸上，并緊貼在上齒輪的下端，與光柵讀頭配合使用。本發明具有以下有益效果本發明的上鋼管和下鋼管與平臺基礎長度相當，并通過焊接和混凝土與平臺基礎固定成一體，框架與平臺基礎的鋼結構焊接固定在一起，上鋼棒和下鋼棒的左端分別焊接有上齒條與下齒條，上鋼管和下鋼管的內徑遠遠大于上鋼棒和下鋼棒的直徑，使得上鋼棒和下鋼棒能在上鋼管和下鋼管內自由移動。傳動軸通過上軸承和下軸承安裝在框架上軸承座和下軸承座內，傳動軸與框架連為一體并產生同步的軸向的線性變形。下齒輪、圓光柵盤固定安裝在傳動軸上，上齒輪通過齒輪軸承安裝在傳動軸上，隔離了傳動軸的轉動，使得上齒輪能獨立自由地轉動。上、下齒輪齒條的組合使得平臺基礎的水平形變能轉化成上齒輪和下齒輪的轉動，分別收集平臺基礎相向變形而造成的上、下齒輪的反向旋轉變形得到放大的變形量，使得平臺基礎的上、下形變能累積在一起，增大了監測的靈敏度。
圖I是本發明的等軸測視 圖2是本發明的前視 圖3是本發明在做拉伸試驗時的示意 圖4是本發明在做壓縮試驗時的示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明作進一步詳細的描述。如圖I、圖2所示，本發明包括平臺基礎I、框架4、上軸承座16、上軸承17、上鋼管2、上鋼棒3、上齒條5、上板簧6、上齒輪7、齒輪軸承8、傳動軸10、下齒輪13、下鋼棒14、下鋼管15、下齒條12、下板簧11、下軸承座20、下軸承19、圓光柵盤9以及光柵讀頭18，所述的上鋼管2和下鋼管15與平臺基礎I長度相當，并通過焊接和混凝土與平臺基礎I固定成一體，框架4與平臺基礎I的鋼結構焊接固定在一起，框架4的上、下兩個內壁面均有上軸承座16和下軸承座20，上軸承座16和下軸承座20內安裝有上軸承17和下軸承19，上軸承17和下軸承19安裝在傳動軸10的兩端，下齒輪13安裝在傳動軸10的下端，下鋼棒14置于下鋼管15內，下鋼棒14的右端與平臺基礎I右端的鋼結構焊接，下鋼棒14的左端焊接有下齒條12，下齒條12與下齒輪13相嚙合，并通過安裝在框架4下端的下板簧11壓緊，確保下齒條12與下齒輪13在工作中始終嚙合，齒輪軸承8安裝在傳動軸10的上端，齒輪軸承8外裝有上齒輪7，上鋼棒3置于上鋼管2內，上鋼棒3的右端與平臺基礎I右端的鋼結構焊接，上鋼棒3的左端焊接有上齒條5，上齒條5與上齒輪7相嚙合，并通過安裝在框架上端的上板簧6壓緊，確保上齒條5與上齒輪7在工作中始終嚙合，光柵讀頭18安裝在上齒輪7的下端面，圓光柵盤9安裝在傳動軸10上，緊貼在上齒輪7的下端，與光柵讀頭18配合使用。如圖3所示，當大型機構試驗平臺在做拉伸試驗的時候，平臺基礎I在試驗過程中自身因受載而產生彎曲變形過程中彎曲梁的下端會產生伸長形變，上端會產生縮短形變。由于上鋼棒3和下鋼棒14的右端與平臺基礎I的右端鋼結構焊接，左端分別焊接有上齒條5與下齒條12，上鋼管2和下鋼管15的內徑遠遠大于上鋼棒3和下鋼棒14的直徑，使得上鋼棒3和下鋼棒14能在上鋼管2和下鋼管15內自由移動，故上齒條5隨著上鋼棒3往左運動，下齒條12隨著下鋼棒14往右運動。下齒輪13隨著平臺基礎I往左邊運動，下齒條12與下齒輪13相嚙合，使得下齒輪13順時針轉動，圓光柵盤9也隨下齒輪13同步順時針轉動。上齒輪7隨著平臺基礎I往右運動，由于齒輪軸承8的存在，使得上齒輪7能隔離傳動軸10的轉動，上齒條5與上齒輪7相嚙合，使得上齒輪7逆時針轉動。由于光柵讀頭18安裝在上齒輪7的下端，與順時針轉動的圓光柵盤配合使用，分別收集平臺基礎相向變形而造成的上、下齒輪的反向旋轉變形得到放大的變形量，從而使得平臺基礎I的上形變與下形變得以累積起來。如圖4所示，當大型機構試驗平 臺在做壓縮試驗的時候，平臺基礎I在試驗過程中自身因受載而產生彎曲變形過程中彎曲梁的上端會產生伸長形變，下端會產生縮短形變。由于上鋼棒3和下鋼棒14的右端與平臺基礎I的右端鋼結構焊接，左端焊接有上齒條5與下齒條12，上鋼管2和下鋼管15的內徑遠遠大于上鋼棒3和下鋼棒14的直徑，使得上鋼棒3和下鋼棒14能在上鋼管2和下鋼管15內自由移動，故上齒條5隨著上鋼棒3往右運動，下齒條12隨著下鋼棒14往左運動。下齒輪13隨著平臺基礎I往右邊運動，下齒條12與下齒輪13相嚙合，使得下齒輪13逆時針轉動，圓光柵盤9也隨下齒輪13同步逆時針轉動。上齒輪7隨著平臺基礎I往左運動，由于齒輪軸承8的存在，使得上齒輪7能隔離傳動軸10的轉動，上齒條5與上齒輪7相嚙合，使得上齒輪7順時針轉動。由于光柵讀頭18安裝在上齒輪7的下端，與逆時針轉動的圓光柵盤配合使用，分別收集平臺基礎相向變形而造成的上、下齒輪的反向旋轉變形得到放大的變形量，從而使得平臺基礎I的上形變與下形變得以累積起來。本發明應用具體個例對本發明的使用原理和實施方案進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本發明的工作原理及其核心思想，凡是根據本發明的核心思想，在具體實施方式
和適用范圍內有變化之處的相同或相近技術方案均在其保護范圍之內。
權利要求
1.大型結構試驗平臺基礎形變監測系統，包括框架(4)、上軸承座(16)、上軸承(17)、上鋼管(2)、上鋼棒(3)、上齒條(5)、上板簧(6)、上齒輪(7)、齒輪軸承(8)、傳動軸(10)、下齒輪(13)、下鋼棒(14)、下鋼管(15)、下齒條(12)、下板簧(11)、下軸承座(20)、下軸承(19)、圓光柵盤(9)以及光柵讀頭(18)，其特征在于所述的上鋼管(2)和下鋼管(15)與平臺基礎(I)長度相當，并通過焊接和混凝土與平臺基礎⑴固定成一體，框架⑷與平臺基礎(I)的鋼結構焊接固定在一起，框架(4)的上內壁面設有上軸承座(16)，下內壁面設有下軸承座(20)，上軸承座(16)和下軸承座(20)內分別安裝有上軸承(17)和下軸承(19)，上軸承(17)和下軸承(19)安裝在傳動軸(10)的兩端，下齒輪(13)安裝在傳動軸(10)的下端，下鋼棒(14)置于下鋼管(15)內，下鋼棒(14)的右端與平臺基礎(I)右端的鋼結構焊接，下鋼棒(14)的左端焊接有下齒條(12)，下齒條(12)與下齒輪(13)相嚙合，并通過安裝在框架(4)下端的下板簧(11)壓緊，確保下齒條(12)與下齒輪(13)在工作中始終嚙合；齒輪軸承(8)安裝在傳動軸(10)的上端，齒輪軸承(8)外裝有上齒輪(7)，上鋼棒(3)置于上鋼管⑵內，上鋼棒⑶的右端與平臺基礎⑴右端的鋼結構焊接，上鋼棒⑶的左端焊接有上齒條(5)，上齒條(5)與上齒輪(7)相嚙合，并通過安裝在框架上端的上板簧(6)壓緊，確保上齒條(5)與上齒輪(7)在工作中始終嚙合，光柵讀頭(18)安裝在上齒輪(7)的下端面，圓光柵盤(9)安裝在傳動軸(10)上，并緊貼在上齒輪(7)的下端，與光柵讀頭(18)配合使用。
2.根據權利要求I所述的大型結構試驗平臺基礎形變監測系，其特征在于采用變形轉換機構，框架(4)與平臺基礎(I)連接為一體，平臺基礎(I)的形變通過框架(4)傳遞給傳動軸(10)，造成上齒輪(7)和下齒輪(13)的轉動，將平臺基礎(I)的線性形變轉換成圍繞傳動軸(10)的旋轉形變。
3.根據權利I或2所述的大型結構試驗平臺基礎形變監測系，其特征在于基礎平臺(I)上下對應部位設置有對稱機構，其中下齒輪(13)、圓光柵盤(9)與傳動軸(10)固定安裝并一起轉動，上齒輪(7)通過齒輪軸承(8)隔離傳動軸(10)的轉動，使得上齒輪(7)的轉動與傳動軸(10)反向，從而造成上齒輪(7)和下齒輪(13)在反映平臺基礎變形時反轉，分別收集平臺基礎相向變形而造成的上、下齒輪的反向旋轉變形得到放大的變形量，累積平臺基礎的上、下形變，增大監測的靈敏度。
全文摘要
本發明公開了一種大型結構試驗平臺基礎形變監測系統。本發明的上鋼管和下鋼管與平臺基礎長度相當并固定成一體，框架與平臺基礎固定在一起，框架的上下內壁面設有軸承座，軸承座內安裝有軸承，軸承之間安裝有傳動軸，下齒輪安裝在傳動軸的下端，下鋼棒置于下鋼管內，下鋼棒的右端與平臺基礎右端的鋼結構焊接，下鋼棒的左端焊接有下齒條，下齒條與下齒輪相嚙合，由下板簧壓緊；齒輪軸承安裝在傳動軸的上端，齒輪軸承外裝有上齒輪，上鋼棒的安裝方式同下鋼棒，圓光柵盤安裝在傳動軸上，與光柵讀頭配合使用。本發明將平臺基礎的線性形變轉換成圍繞傳動軸的旋轉形變且能累積平臺基礎的上、下形變，增大監測的靈敏度。
文檔編號G01B11/16GK102878944SQ20121036418
公開日2013年1月16日 申請日期2012年9月26日 優先權日2012年9月26日
發明者冷建興, 劉源, 葉延英, 周波, 袁卓立, 黃豪彩 申請人:浙江大學