专利名称：一种测试衡器耐久性的试验系统的制作方法
技术领域：
本发明属于对衡器计量领域，尤其涉及一种对衡器耐久性测试的试验系统，特别 针对在现有的衡器型式评价的试验中，II、 III、 IV级且称量范围在100公斤以下的衡器做
耐久性实验采用的耐久性试验机。
背景技术：
现有技术中，常规的耐久性试验机由电机、皮带、皮带轮、线绳、沙包以及曲柄连杆 机构组成。其中沙包起到了代替实物砝码的作用，在实际工作中电机转动带动皮带轮，牵动 线绳，带动沙包垂直上下运动，沙包反复落在衡器承载器上，实现了对衡器耐久性的测试。 但是，由于用沙包代替砝码，且在试验过程中不允许更换砝码代替物， 一旦发生漏沙情况， 试验将被迫停止，而之前的试验数据也将作废，大大的影响的试验的进度。又由于该耐久性 试验机的沙包由线绳牵动，属于柔性连接，所以在沙包的提升和下降过程中发生摆动，无法 准确落入承载器的目标区域，这样十万次的试验过程中，不达到要求的试验次数比例非常 高，试验结果的准确性很差。此外，该试验机采用的电机，电机直接连接在加载设备上，电机 振动较大，影响了试验的准确度，且没有变频调速功能，所以无法精确控制沙包下落时间， 且造成整个耐久性试验的时间也无法改变，这样自动化程度较低，不满足现代化衡器型式 评价试验的时间性、准确性的要求。 中国专利申请CN200910022321.0号，名称为一种用于检验衡器的气动式耐久性 试验系统的发明，在常规的耐久性试验机的基础上做了改动，其不需要采用沙包作为砝码 替代物，而是直接采用砝码，并且采用了空压机带动气缸，气缸驱动活塞杆上下运动的方 式，通过底边带有锥形孔的支撑板以及穿过该锥形孔的上部有锥形体的导杆实现砝码在目 标区域的抬起和落下。该系统虽能解决沙包不能准确落在目标区域的问题，但是其利用空 压机驱动，空压机设备费用昂贵，且需要定期更换滤芯，因此后续维护费用也比较高。采用 换向阀实现活塞杆上下移动方向的改变，但是移动的速度控制精度不够高，因此，仍然无法 避免砝码对衡器承载器的冲击，同样也不能保证试验的时间性和准确性要求。该系统虽然 可以将多台设备组合在一起，达到同时试验的目的，但仅是相同设备的简单复制，投资费用 高且占地面积大，不利于系统的推广和实施。此外，空压机带动气缸驱动的方式，气缸振动 较大，空压机振动噪声较大，无法满足国际建议0MLR76及0MLR111中对衡器耐久性试验 中振动条件的要求。
发明内容
本发明为了解决现有技术中测试精确度不高，不能准确加载的技术问题，研发了 一种测试衡器耐久性的试验系统。本发明中设置了带有变频调速驱动装置，同时还可以进 行多工位测试，还可适应不同厚度的衡器进行耐久性试验，还可保证试验机位置水平。
本发明为了解决上述技术问题，所采用的技术方案如下， —种测试衡器耐久性的试验系统，包括动力驱动部件，加载支撑结构，载荷和衡器测试区； 所述动力驱动部件包括一个变频控制装置，用于控制加载速度；所述动力驱动部件还包括伺服电机，所述变频控制装置为变频驱动器；所述变频驱动器和所述伺服电机连接，控制电机变速运行。 所述加载支撑结构包括一组支撑杆和支撑架，所述该组支撑杆和支撑架搭建固定为一个试验支撑体；所述加载支撑结构还包括一组加载部件；所述载荷设置在所述每组加载部件的底端； 所述动力驱动部件通过所述加载支撑结构驱动载荷垂直上下运动，所述待测衡器放置在衡器测试区内，所述设置在加载部件底端的载荷在动力驱动部件的控制下，按照设定的加载速度对待测衡器进行加载耐久性试验。 为了对加载速度进行减速控制，所述动力驱动部件还包括减速装置，减速装置将
伺服电机输出的转轴速度通过带有皮带的大小齿轮将其降速。所述伺服电机的输出端和减
速装置的输入轴连接，所述减速装置的输出轴与所述加载支撑结构连接。 本发明中，为了实现支撑加载各个结构部件，上述试验支撑体的结构采用一组等
长支撑杆以垂直于测试区方向固定在底面上，且在所述该组支撑杆顶端固定搭接有一个四
边形支撑梁。在所述四边形支撑梁中对称两个梁顶端分别再搭建两个支撑体，且每一个支
撑体包括一根平行于所述四边形支撑梁的短支撑杆。
在所述试验支撑体顶端通过轴承固定有一个加载框架在所述加载框架两侧外框对称位置设置有轴杆，在所述试验支撑体上设置有轴承座；所述轴承座固定在所述短支撑杆顶端；所述加载框架通过所述轴杆和轴承座固定在试验支撑体上。所述轴承座和轴杆两者适配并固定连接；且所述加载框架内至少包括两条加强筋；
本发明中具体的加载运动结构如下， 所述加载部件包括加载连接杆，所述加载连接杆一端竖直设置在所述加载框架另两侧外框上。所述载荷设置在所述加载连接杆底端； 所述加载框架通过曲柄连接杆与所述动力驱动部件连接；所述曲柄连接杆与加载框架刚性连接所述曲柄连接杆一端与所述加载框架刚性连接，另一端与动力驱动部件的减速装置的输出轴连接。 具体的，所述一组加载连接杆分别固定在所述加载框架两侧外框上；且在所述每一个加载连接杆下端连接有细杆；在所述四边形支撑梁上相应位置处设置有线性轴承；所述细杆穿过线性轴承与所述载荷固定连接。 为了适应不同高度的衡器，本发明采用了加载可调结构，即所述加载部件中的加载连接杆上设置有高度不同的位置设置孔，在所述加载框架的相应位置有定位销，与所述加载连接杆上的位置设置孔适配；根据衡器高度的不同，调节位置设置孔，实现准确加载；所述每个加载连接杆上的位置设置孔为4 8个，孔之间间距为2-10mm。优选的，所述每个加载连接杆上的位置设置孔为6个，孔之间间距为5mm ; 本发明的载荷为砝码组，且在所述细杆底端安装有砝码底托，所述砝码组放置在所述砝码底托上。 本发明为了实现多工位加载试验，所述加载部件包括4组加载连接杆，在所述加载框架两侧外框上分别固定2组加载连接杆结构；
本发明为了减少砝码加载过程中砝码底托对于被测衡器承载器的冲击影响，在所述砝码底托下面设置有减震缓冲装置，采用橡胶垫，厚度为0. 2 0. 8mm。
本发明为了实现了多工位同时进行衡器耐久性试验，所述试验系统包括一组衡器测试区；具体的所述试验系统包括4个衡器测试区。 本发明采用的刚性底板与地面固定连接，电机产生的振动被地面吸收，起到了减震的效果，底板与地面之间垫有橡胶垫，也同时起到了减震的作用，所述刚性减震底板304不锈钢板，且采用采用地脚螺栓固定。 本发明所研发的试验系统中，加载框架两端的两个轴杆穿过轴承，轴承架在支撑框架上的轴承座上，加载框架两侧各有至少1个加载连接杆，通过加载框架左右两侧边沿的上下摆动，实现加载连接杆的上下移动，通过四边形支撑横梁两边的线性轴承限定加载连接杆的运动轨迹，使加载连接杆的上下移动方向保持垂直方向，保证了砝码底托每次都能落到衡器承载器上规定的目标区域，保证了测试试验的准确率。 本发明采用的刚性底板与地面固定连 接，电机产生的振动被地面吸收，起到了减震的效果，底板与地面之间垫有橡胶垫，也同时起到了减震的作用，使试验机能够满足国际建议0MLR111及0IMLR76中对衡器耐久性试验中振动条件的要求。 本发明通过变频控制装置即为伺服电机驱动器，按照设定的速度控制交流伺服电机工作，变频装置能实现的精确控制，可以精确调节加载速度，砝码底托下面有橡胶垫，可以减少砝码加载过程中砝码底托对于被测衡器承载器的冲击影响，从而避免因冲击造成的被测衡器损坏。 本发明的多工位伺服变频衡器耐久性试验机的加载框架两侧配有多个加载连接杆，可以实现多工位同时进行衡器耐久性试验，极大的节省了试验时间，提高了工作效率，而且整个设备结构紧凑，占地面积小。多工位测试却仅采用了一套试验设备，并且采用的是电机驱动，设备投资费用�。褂贸『喜皇芟拗�。 此外，加载连接杆通过其上分布的定位小孔可以调整加载连接杆的工作高度，可适应不同厚度的衡器耐久性试验要求。 刚性底板四角的地脚螺栓可以调节改变刚性底板的水平度，再借助水平仪实现试验机的水平放置，满足了国际建议0IMLR76中对被测衡器试验的水平放置要求。
图1是本发明测试衡器耐久性的试验系统的立体结构示意 图2是本发明测试衡器耐久性的试验系统的结构主视 图3是本发明测试衡器耐久性的试验系统的结构右视图。
下面将结合具体的实施方式加以说明。 1-衡器测试区；2-伺服电机；3-变频驱动器；4-减速装置；5_加载框架；6_轴杆；7-轴承座；8-加载框架的加强筋；9-加载连接杆；10-曲柄连接杆；ll-支撑杆；12_四边形支撑梁；13-短支撑杆；14-细杆；15-线性轴承；16-位置设置孔；17-砝码组；18_砝码底
托；19-橡胶垫；20-刚性减震底板。
具体实施例方式
在具体的实施过程中，如图l-3所示，采用1. 5*1. 5m，厚20mm的304不锈钢板20，四角采用地脚螺栓固定，钢板20两边各有4根1. 2m高的竖直支撑杆ll，支撑杆11上端用四方形横梁12，横梁12上面与竖直支撑杆11相同的两边各有两根短竖直支撑杆，支撑杆上分别由短支撑杆13嫁接，两边的两个短支撑杆13上各有一个轴承座7，加载框架5在短支撑杆13上面，加载框架5两端的两个轴杆6穿过轴承，轴承架在短支撑杆13的轴承座7上。
加载框架5另外两侧分别连接两根加载连接杆9，加载连接杆9下端各焊接有一个砝码底托18，砝码底托18下面有厚0. 5mm黏贴在砝码底托上的橡胶垫19。四方形横梁12与在与加载连接杆9相应的两端分别装有两个线性轴承15，线性轴承15与加载连接杆9位置相对应，加载连接杆19下端为圆形细杆14，圆形细杆14穿过相应的线性轴承15，可保证加载连接杆9始终保持着沿着垂直地面的方向上下运动。加载连接杆9上有均布5个定位小孔16，通过采用加载框架5上的定位销穿过加载连接杆9上的小孔16的方式，使加载连接杆9与加载框架5相连，将定位销通过不同高度的定位小孔16，可以改变加载连接杆9的工作长度，这样能够与不同厚度衡器进行匹配，实现不同厚度的衡器耐久性试验。
刚性底板20中间位置固定一个交流伺服电机2和一个交流伺服电机驱动器即变频器3。交流伺服电机2与减速装置4的输入轴相连，减速装置4的输出轴与曲柄连杆机构10相连，曲柄连杆机构10的另一端与加载框架5刚性相连；曲柄连杆机构10与加载框架5的连接点离加载框架5的中心点5cm-10cm。 试验时，将被测衡器放在砝码底托18下端对应的衡器测试区域1内。将相应重量的砝码17装在相应的砝码底托18上。交流伺服电机2驱动曲柄连杆机构10运动，曲柄连杆10带动加载框架5沿着以轴杆6为中心向上下摆动，带动加载框架5两侧的加载连接杆9垂直运动，由于加载框架5的每个边有各有两个加载连接杆9，且下面对应有4个测试区域1，因此可以同时在4个工位同时实现砝码在衡器承载器上的反复加载。
权利要求
一种测试衡器耐久性的试验系统，包括动力驱动部件，加载支撑结构，载荷和衡器测试区；其特征在于所述动力驱动部件包括一个变频控制装置，用于控制加载速度；所述加载支撑结构包括一组支撑杆和支撑架，所述该组支撑杆和支撑架搭建固定为一个试验支撑体；所述加载支撑结构还包括一组加载部件；所述载荷设置在所述每组加载部件的底端；所述动力驱动部件通过所述加载支撑结构驱动载荷垂直上下运动，所述待测衡器放置在衡器测试区(1)内，所述设置在加载部件底端的载荷在动力驱动部件的控制下，按照设定的加载速度对待测衡器进行加载耐久性试验。
2. 根据权利要求1所述的一种测试衡器耐久性的试验系统，其特征在于， 所述动力驱动部件还包括伺服电机(2)，所述变频控制装置为变频驱动器(3);所述变频驱动器(3)和所述伺服电机(2)连接，控制电机变速运行。
3. 根据权利要求1或2所述的一种测试衡器耐久性的试验系统，其特征在于， 所述动力驱动部件还包括减速装置(4)，所述伺服电机(2)的输出端和减速装置(4)的输入轴连接，所述减速装置(4)的输出轴与所述加载支撑结构连接。
4. 根据权利要求1所述的一种测试衡器耐久性的试验系统，其特征在于， 在所述试验支撑体顶端通过轴承固定有一个加载框架(5):在所述加载框架(5)两侧外框对称位置设置有轴杆(6)，在所述试验支撑体上设置有轴承座(7)，两者适配并固定连 接；所述加载框架(5)内至少包括两条加强筋(8);所述加载部件一端竖直设置在所述加载框架(5)另两侧外框上；所述加载部件包括加 载连接杆(9)，所述载荷设置在所述加载连接杆(9)底端；所述加载框架(5)通过曲柄连接杆(10)与所述动力驱动部件连接；所述曲柄连接杆 (10)与加载框架(5)刚性连接。
5. 根据权利要求4所述的一种测试衡器耐久性的试验系统，其特征在于， 所述试验支撑体的结构中，所述一组等长支撑杆(11)以垂直于测试区方向固定在底面上，且在所述该组支撑杆顶端固定搭接有一个四边形支撑梁(12);在所述四边形支撑梁 (12)中对称两个梁顶端分别再搭建两个支撑体，且每一个支撑体包括一根平行于所述四边 形支撑梁的短支撑杆(13)，所述轴承座(7)固定在所述短支撑杆(13)顶端；所述加载框架 (5)通过所述轴杆(6)和轴承座(7)固定在试验支撑体上；所述一组加载连接杆(9)分别固定在所述加载框架(5)两侧外框上；且在所述每一个 加载连接杆(9)下端连接有细杆(14);在所述四边形支撑梁(12)上相应位置处设置有线 性轴承(15);所述细杆(14)穿过线性轴承(15)与所述载荷固定连接。
6. 根据权利要求1或4或5之一所述的一种测试衡器耐久性的试验系统，其特征在于， 所述加载部件中的加载连接杆(9)上设置有高度不同的位置设置孔(16)，在所述加载框架(5)的相应位置有定位销，与所述加载连接杆(9)上的位置设置孔(16)适配；根据衡 器高度的不同，调节位置设置孔，实现准确加载；所述每个加载连接杆(9)上的位置设置孔(16) 为4 8个，孔之间间距为2-10mm ;所述载荷为砝码组(17)，且在所述细杆(14)底端安装有砝码底托(18)，所述砝码组(17) 放置在所述砝码底托(18)上。
7. 根据权利要求6所述的一种测试衡器耐久性的试验系统，其特征在于， 所述每个加载连接杆(9)上的位置设置孔(16)为6个，孔之间间距为5mm ; 所述加载部件包括4组加载连接杆(9)，在所述加载框架(5)两侧外框上分别固定2组加载连接杆结构；在所述砝码底托(18)下面设置有减震缓冲装置，采用橡胶垫(19)，厚度为0. 2 0. 8mm。
8. 根据权利要求4所述的一种测试衡器耐久性的试验系统，其特征在于， 所述曲柄连接杆(10) —端与所述加载框架(5)刚性连接，另一端与动力驱动部件的减速装置(4)的输出轴连接。
9. 根据权利要求1所述的一种测试衡器耐久性的试验系统，其特征在于， 所述试验系统包括一组衡器测试区(1);且在所述系统底面铺设有刚性减震底板(20)，用于降低电机及其部件的振动。
10. 根据权利要求9所述的一种测试衡器耐久性的试验系统，其特征在于， 所述试验系统包括4个衡器测试区(1);所述刚性减震底板304不锈钢板，且采用采用地脚螺栓固定；在所述刚性减震底板和地面之间还设置有橡胶垫。
全文摘要
本发明涉及一种用于衡器耐久性测试的衡器耐久性试验机，其包括电机、支撑框架、减速装置、加载连接杆、变频控制装置、加载框架、线性轴承、砝码底托。刚性底板固定连接在地面上，刚性底板上面有支撑框架，加载框架两端的两个轴杆穿过轴承，轴承架在支撑框架上的轴承座上。加载框架两侧有加载连接杆，加载连接杆下端与砝码底托刚性连接，刚性底板上面有交流伺服电机，交流伺服电机驱动曲柄连杆机构，进而带动加载框架运动，变频装置与交流伺服电机电连接。其可将砝码准确落在目标区域，加载速度调整精度高，减震效果好，对承载器的载荷冲击�。匝榻峁罚鲇靡惶ㄉ璞妇湍苁迪侄喙の皇匝椋鼓苁视Σ煌穸鹊暮馄鞑饬恳螅艺嫉孛婊。杀镜土�。
文档编号G01G23/01GK101788329SQ20101010090
公开日2010年7月28日 申请日期2010年1月26日 优先权日2010年1月26日
发明者丁京鞍, 姚弘, 张强, 张跃, 王健, 蔡常青, 钟瑞麟 申请人:中国计量科学研究院
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