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申请/专利权人：徐州徐工基础工程机械有限公司

摘要：本发明旨在发明一种旋挖钻机桅杆加载疲劳试验台及实验方法，根据旋挖钻机工作时的主要工况分析桅杆的受载情况，通过试验系统将扭矩、弯矩、拉力施加在桅杆上，考核桅杆的疲劳性能，最终确定桅杆的疲劳极限强度，判断桅杆是否满足可靠性要求。该系统主要包括电机、液压作动器、重力平衡装置、支撑座、扭矩传感器、主动齿轮、被动齿轮、模拟钻杆、气动辅助夹紧装置、力臂、缓冲减震垫、底板、处理器、力传感器。试验过程中的载荷大小可通过有限元分析或理论计算获得。根据实验需求可选择单轴、双轴、三轴疲劳试验。

主权项：1.一种旋挖钻机桅杆加载疲劳试验台，其特征在于，包括：扭矩加载装置、弯矩加载装置、拉压加载装置、扭矩传感器（6）、弯矩传感器（15）、拉压传感器（16）和处理器（14）；所述扭矩加载装置用于对桅杆（1）加载扭矩，所述处理器（14）通过扭矩传感器（6）设置扭矩加载频率、扭矩加载循环基数和扭矩载荷；所述弯矩加载装置用于对桅杆（1）加载弯矩，所述处理器（14）通过弯矩传感器（15）设置弯矩加载频率、弯矩加载循环基数和弯矩载荷；所述拉压加载装置用于对桅杆（1）加载拉压，所述处理器（14）通过拉压传感器（16）设置拉压加载频率、拉压加载循环基数和拉压载荷；所述扭矩加载装置包括电机（2）、传动装置和气动辅助夹紧装置（10），所述电机（2）通过传动装置连接所述气动辅助夹紧装置（10），所述电机（2）驱动所述气动辅助夹紧装置（10）对桅杆（1）加载扭矩；所述传动装置包括：主动齿轮（7）、被动齿轮（8）和模拟钻杆（9）；所述气动辅助夹紧装置（10）包括：相连接的钻杆连接部（10-1）、气动调紧装置（10-2）和夹臂（10-3）；所述主动齿轮（7）连接所述电机（2）的输出轴，所述被动齿轮（8）啮合连接所述主动齿轮（7），所述被动齿轮（8）和模拟钻杆（9）通过花键连接，所述模拟钻杆（9）连接钻杆连接部（10-1），所述夹臂（10-3）通过气动调紧装置（10-2）调节并夹紧所述桅杆（1）；电机（2）的用于输出扭矩，并通过主动齿轮（7）、被动齿轮（8）、模拟钻杆（9）、气动辅助夹紧装置（10），将扭矩施加在桅杆（1）上，主动齿轮（7）、被动齿轮（8）起到减速增扭的作用，齿轮的尺寸与电机输出特性进行匹配，电机（2）的输出端安装有扭矩传感器（6），处理器（14）通过数据线与扭矩传感器（6）连接收集扭矩信号并控制电机（2）扭矩输出大小；所述弯矩加载装置包括：弯矩液压作动器（17）和力臂（11），所述力臂（11）一端固定连接所述桅杆（1），所述弯矩液压作动器（17）通过力臂（11）对所述桅杆（1）加载弯矩；弯矩液压作动器（17）用于是在垂直于力臂（11）的方向施加一个力，该力通过力臂（11）对桅杆（1）产生弯矩，同时或单独调整该力的作用点到桅杆（1）的距离以及该力的大小来改变弯矩的大小；弯矩液压作动器（17）连接有弯矩力传感器（15），弯矩力传感器（15）通过数据线与处理器（14）连接，通过弯矩力传感器（15）设置施加给弯矩液压作动器（17）的力的大小；拉压加载装置包括拉压液压作动器（3），所述液压作动器（3）连接所述桅杆（1）的端部，所述液压作动器（3）用于拉压所述桅杆（1）；还包括若干个重力平衡装置（4），所述桅杆（1）放置在若干个重力平衡装置（4）上，所述重力平衡装置（4）用于平衡所述桅杆（1）的重力；还包括支撑座（5），所述桅杆（1）放置在所述支撑座（5）上；所述重力平衡装置（4）与桅杆（1）之间设置有缓冲减震垫；还包括底板（13），所述重力平衡装置（4）和支撑座（5）均设于所述底板（13）上；根据旋挖钻机作业过程中在钻孔、提钻、倒立桅三个工况下桅杆的受载情况，确定扭矩加载频率、扭矩加载循环基数、扭矩载荷波形；弯矩加载频率、弯矩加载循环基数、弯矩载荷波形；拉压加载频率、拉压加载循环基数、拉压载荷波形；以及试验桅杆型号；根据扭矩加载频率、扭矩加载循环基数和扭矩载荷波形对桅杆加载扭矩；根据弯矩加载频率、弯矩加载循环基数和弯矩载荷波形对桅杆加载弯矩；根据拉压加载频率、拉压加载循环基数和拉压载荷波形对桅杆加载拉压；所有样品试验完成后进行实验数据统计分析，获得桅杆的安全系数、疲劳极限强度、疲劳危险位置。

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