一种扭转刚度模拟装置

技术领域

本发明涉及试验模拟技术领域，具体为一种扭转刚度模拟装置。

背景技术

扭转刚度是指材料在受到扭转力作用下的变形能力，即材料在扭转过程中的刚性程度。扭转刚度的大小与材料的弹性模量、几何形状以及外力作用方式等因素相关。一般来说，材料的弹性模量越大其扭转刚度也会相应增加。此外，材料的几何形状也会影响扭转刚度，例如材料的截面形状、长度等。扭转刚度模拟测量是通过测量材料在受到扭转力作用下的变形程度来确定其扭转刚度。

当前国内在扭转刚度模拟方面没有直接的模拟方法，大多采用将扭转刚度分解为多组直线刚度，通过直线刚度模拟装置组合的方法来实现扭转刚度的模拟，或者采用扭转刚度理论计算值直接进行扭转刚度模拟的方法来实现，这造成了在实际应用中扭转刚度值无法准确的模拟实现和传递。

为此，我们研发出了新的一种扭转刚度模拟装置。

发明内容

（一）解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种扭转刚度模拟装置，解决了现有扭转刚度值无法准确的模拟实现和传递的问题。

（二）技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种扭转刚度模拟装置，包括法兰连接轴，所述法兰连接轴的顶部和底部均贴合有多个厚度不一弹性板，位于最顶部和最底部的两个所述弹性板远离法兰连接轴的一侧均设置有多个压紧垫片，位于同一轴线上两个所述压紧垫片内共同设有连接螺柱，且连接螺柱贯穿法兰连接轴以及多个弹性板，多个所述连接螺柱的外表面均对称螺纹连接有上锁紧螺母和下锁紧螺母，且上锁紧螺母和下锁紧螺母均与相邻压紧垫片相抵接。

通过上述方案，此扭转刚度模拟装置设计为轴型结构，轴中间设计为支撑结构，靠增加或减少安装在支撑结构上的弹性板来实现扭转刚度大小调节，从而实现扭转刚度大小的模拟。

进一步的，所述法兰连接轴均包括轴本体，所述轴本体的外表面对称开设有两个放置槽，且弹性板位于放置槽的内侧，两个所述放置槽相邻一侧内壁共同开设有多个均与分布的定位孔，且定位孔与连接螺柱相匹配，所述轴本体的外表面对称固定套接有两个法兰本体，所述法兰本体的外表面贯穿开设有多个均匀分布的安装孔，且安装孔用于将整体固定安装在扭转刚度模拟试验设备上，所述轴本体的两端均固定连接有定位轴，且定位轴用于整体定位安装在扭转刚度模拟试验设备上。

通过上述方案，法兰连接轴属于该扭转刚度模拟装置的本体，用于该装置其在轴系中间的安装，并且是弹性板的安装基础。

进一步的，多个厚度不一所述弹性板均包括板本体，且板本体位于相邻放置槽的内侧用于增加法兰连接轴的刚度，所述板本体的顶部均匀开设有多个贯穿至底部的第一通孔，且第一通孔与连接螺柱相匹配。

通过上述方案，弹性板设计多组标准厚度弹性板，通过不同厚度和数量的弹性板进行组合来模拟扭转刚度的目标值，并使其在目标值左右的范围内可以实现调节。

进一步的，多个所述压紧垫片均包括垫片本体，且垫片本体的外表面一侧分别与相邻板本体之间抵接，且垫片本体的另一侧分别与相邻上锁紧螺母和下锁紧螺母相抵接，所述垫片本体的顶部开设有贯穿至底部的第二通孔，且第二通孔与相邻连接螺柱相匹配。

通过上述方案，此垫片属于特制垫片，厚度比普通垫片要厚、要大，这样设计不仅能更好的压紧弹性板，而且还能提高锁紧螺母和弹性板之间的接触刚度，防止因弹性板受力变形影响扭转刚度的传递效果。

进一步的，两个所述放置槽的长度和宽度与板本体的长度和宽度一致。

通过上述方案，有利于板本体定位放置在放置槽内。

进一步的，所述轴本体与法兰本体的连接处呈圆弧设计，

通过上述方案，弧形设计可以避免应力集中，保证连接处的强度。

（三）有益效果

本发明提供了一种扭转刚度模拟装置。具备以下有益效果：

1、该扭转刚度模拟装置，通过设置的法兰连接轴、弹性板、连接螺柱、下锁紧螺母、上锁紧螺母和压紧垫片，从本质上实现了扭转刚度的直接模拟，避免了以往轴类扭转刚度模拟时通过间接模拟方法实现带来的复杂程度增加和直接计算模拟引起的误差较大等不良后果。能够准确有效地模拟扭转刚度，同时整体结构简单，安装方便可靠。

2、该扭转刚度模拟装置，通过不同厚度和数量的弹性板进行组合来模拟扭转刚度的目标值，并使其在目标值左右的范围内可以实现调节。

附图说明

图1为本发明的立体图；

图2为本发明的法兰连接轴立体图；

图3为本发明的弹性板立体图；

图4为本发明的压紧垫片立体图。

其中，1、法兰连接轴；11、定位轴；12、放置槽；13、定位孔；14、轴本体；15、安装孔；16、法兰本体；2、连接螺柱；3、上锁紧螺母；4、压紧垫片；41、垫片本体；42、第二通孔；5、下锁紧螺母；6、弹性板；61、第一通孔；62、板本体。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-2所示，本发明实施例提供一种扭转刚度模拟装置，包括法兰连接轴1，法兰连接轴1均包括轴本体14，轴本体14的外表面对称开设有两个放置槽12，且弹性板6位于放置槽12的内侧，两个放置槽12相邻一侧内壁共同开设有多个均与分布的定位孔13，且定位孔13与连接螺柱2相匹配，轴本体14的外表面对称固定套接有两个法兰本体16，法兰本体16的外表面贯穿开设有多个均匀分布的安装孔15，且安装孔15用于将整体固定安装在扭转刚度模拟试验设备上，轴本体14的两端均固定连接有定位轴11，且定位轴11用于整体定位安装在扭转刚度模拟试验设备上，轴本体14与法兰本体16的连接处呈圆弧设计，此扭转刚度模拟装置设计为轴型结构，轴中间设计为支撑结构，靠增加或减少安装在支撑结构上的弹性板6来实现扭转刚度大小调节，从而实现扭转刚度大小的模拟，轴两端设计为法兰本体16和定位轴11，可以方便地安装在所要模拟的轴系中间，保证扭转刚度得到有效的传递。

图1和图3所示，法兰连接轴1的顶部和底部均贴合有多个厚度不一弹性板6，多个厚度不一弹性板6均包括板本体62，且板本体62位于相邻放置槽12的内侧用于增加法兰连接轴1的刚度，板本体62的顶部均匀开设有多个贯穿至底部的第一通孔61，且第一通孔61与连接螺柱2相匹配，两个放置槽12的长度和宽度与板本体62的长度和宽度一致，弹性板6设计多组标准厚度板本体62，每组相同厚度板本体62的数量至少有两个或两个的倍数，在实际使用时，根据扭转刚度大小进行模拟，然后通过调节不同厚度和不同数量的板本体62组合来调节扭转刚度的目标值。

图1和图4所示，位于最顶部和最底部的两个弹性板6远离法兰连接轴1的一侧均设置有多个压紧垫片4，多个压紧垫片4均包括垫片本体41，垫片本体41的顶部开设有贯穿至底部的第二通孔42，且第二通孔42与相邻连接螺柱2相匹配，此垫片本体41属于特制垫片，厚度比普通垫片要厚、要大。

图1和图4所示，位于同一轴线上两个压紧垫片4内共同设有连接螺柱2，用于连接弹性板6与法兰连接轴1，连接螺柱2中间采用限位设计思路，能够更好地固定弹性板6与法兰连接轴1，且连接螺柱2贯穿法兰连接轴1以及多个弹性板6，多个连接螺柱2的外表面均对称螺纹连接有上锁紧螺母3和下锁紧螺母5，用于紧固压弹性板6与法兰连接轴1，且垫片本体41的外表面一侧分别与相邻板本体62之间抵接，且垫片本体41的另一侧分别与相邻上锁紧螺母3和下锁紧螺母5相抵接，能更好的压紧弹性板6，而且还能提高上锁紧螺母3和下锁紧螺母5与弹性板6之间的接触刚度，防止因弹性板6受力变形影响扭转刚度的传递效果。

工作原理：其特点在于需要模拟的扭转刚度通过串联安装在轴系中的扭转刚度模拟装置体现出来。法兰连接轴1的两端设计为法兰本体16和安装孔15，便于将整体串联安装进轴中，而定位轴11可以较好的进行定位和扭矩传递，然后将不同厚度的板本体62组合放置在放置槽12内，接着将连接螺柱2穿过位于同一轴线上的第二通孔42、第一通孔61和定位孔13，接着通过上锁紧螺母3和下锁紧螺母5配合将弹性板6固定在法兰连接轴1上，最后开始进行模拟试验。该装置扭转刚度值的大小通过弹性板6的厚度和数量多少进行调节，经过刚度标定，记录多组扭转刚度数值，达到所需扭转刚度目标值。这样不仅扭转刚度数值准确有效，并可以通过调整弹性板6的多少和不同组合，使扭转刚度模拟值在目标值附近拥有适当的调节范围。

这种扭转刚度模拟装置通过标定其扭转刚度大小，能够更为有效地控制被模拟扭转刚度的准确性和精度，从而使扭转刚度模拟产生的试验数据更具有验证力，有很好的使用价值。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。