一种立式金属波纹管弯曲抗渗漏性能试验装置的制作方法

1.本实用新型涉及一种立式金属波纹管弯曲抗渗漏性能试验装置。


背景技术：

2.金属波纹管主要用于桥梁施工，金属波纹管是一种预应力成孔材料，主要用于后张力预应力混凝土结构或构件的成孔，金属波纹管在安装使用时要求具有足够的柔性，以便能适应特殊形式的预应力筋铺设的需要，同时要求金属波纹管应具有一定的密封性，要保证金属波纹管和锚夹具之间的密封，浆体是预应力混凝土结构中预应力钢材的后一道防护屏障，如果金属波纹管压浆不密实或漏浆会锈蚀钢绞线，使预应力提前丧失，造成桥梁寿命缩短。金属波纹管形成缺陷的一个原因是金属波纹管的抗渗漏性能不好，导致水泥浆未能充满整个波纹管，使波纹管顶部有较大的月牙形空隙，甚至有露筋现象。因此，金属波纹管在安装使用前检测弯曲抗渗漏性能显得至关重要。
3.现有金属波纹管弯曲抗渗漏性能试验装置中，波纹管放置方式满足jg 225
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2007《预应力混凝土用金属波纹管》中的技术要求，而jg/t225
‑
2020《预应力混凝土用金属波纹管》已于2020年8月1日实施，新规范实施后，要求金属波纹管弯曲后抗渗漏性能试验中金属波纹管放置方式和旧规范有一定的区别，因此需要改变现有的金属波纹管弯曲装置才能满足新规范的要求。


技术实现要素：

4.为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种立式金属波纹管弯曲抗渗漏性能试验装置。
5.本实用新型通过以下技术方案得以实现。
6.本实用新型提供的一种立式金属波纹管弯曲抗渗漏性能试验装置，包括支架组件、试验组件、装夹组件；所述试验组件包括依次安装在支架组件上中下三部的上固定组件、折弯组件、下固定组件，上固定组件、折弯组件、下固定组件均能横移，折弯组件还能够在竖向移动，所述装夹组件夹持在波纹管的两端且在上固定组件、下固定组件上均安装有一个。
7.所述支架组件为矩形四面敞开的中空框体，其上下两端分别固定安装有顶板和底板，其一侧面上下两部分别安装有一块背板，所述底板和顶板的相对面上相邻于背板的一端分别对称安装有两个立柱安装法兰，相对的两个立柱安装法兰之间固定安装有立柱,所述底板和顶板的另一端分别安装有下固定组件和上固定组件，立柱上安装折弯组件。
8.所述下固定组件包括支座导轨,支座导轨通过其两端的支撑块水平支撑在底板上，支座导轨的下端设置有滑槽且通过滑槽安装有支座滑块,支座滑块两侧与u型连接板连接，u型连接板的顶端在支座导轨上方且其中加工有通孔，u型连接板的顶端内侧滑动安装有电磁铁，电磁铁顶端固接有连接轴，连接轴穿过u型连接板上的通孔且其末端加工有螺纹与薄型螺母配合,薄型螺母和u型连接板之间安装有压缩弹簧在连接轴上。
9.所述上固定组件结构与下固定组件相同且分别相对安装在底板和顶板上。
10.所述装夹组件包括固定套,固定套为圆柱型腔体，固定套的一端加工为开口，且在开口的内壁上安装有压紧片,其外壁上均匀安装有若干调紧旋钮，调紧旋钮和压紧片之间通过螺栓穿过固定套连接，螺栓与压紧片铰接，螺栓与调紧旋钮为螺纹配合；固定套的另一端加工有通孔，通孔内活动安装有旋转移动块，旋转移动块伸入固定套内的一端固接有垫片，另一端通过销轴铰接在转动底座上，转动底座固接在薄型螺母上。
11.所述折弯组件包括横移组件和竖移组件，所述横移组件安装在竖移组件上，横移组件上分别安装有一个折弯装置。
12.所述竖移组件包括两个竖向步进电机，两个竖向步进电机分别通过步进电机安装板固定安装在支架组件上的两个背板上，两个竖向步进电机分别与一根竖向丝杠连接，两个竖向丝杠相互平行且另一端分别铰接在安装在两个背板上的丝杠固定座上。
13.所述横移组件包括两个导轨，两个导轨的一端面上均固定安装有丝杠滑块和移动滑块，两个导轨上的丝杠滑块和移动滑块分别安装在竖移组件中的竖向丝杠和立柱上使导轨距竖向丝杠和立柱一定距离，两个导轨的另一端面上均通过横向丝杠支板安装有横向丝杠且在端面上加工有滑槽，两个导轨的一端均通过横向电机支撑板安装有横向步进电机与横向丝杠配合，所述横向丝杠上安装有横向丝杠滑块，横向丝杠滑块远离横向丝杠的端面上加工有螺纹孔，横向丝杠滑块相邻于横向丝杠的端面上固接有滑块导块。
14.所述折弯装置包括两个连接杆,两个连接杆的一端分别安装在横移组件中横向丝杠滑块的螺纹孔内，连接杆的另一端固接在连接板的中心，连接板的两端均通过螺母固定安装有滚轮轴,滚轮轴上活动安装有滚轮。
15.所述滚轮为圆轨滚轮。
16.本实用新型的有益效果在于：装夹组件对波纹管的的立式夹持结构满足了新规程的要求，并且通过采用步进电机驱动对金属波纹管进行弯曲，弯曲试验通过软件程序进行全程控制，使得管体弯曲精度更高，弧线更接近于标准形状，得出的试验数据更准确。得益于步进电机和软件程序的使用，让整个试验操作更为便。
附图说明
17.图1为金属波纹管安装后整体示意图；
18.图2为弯曲到金属波纹管两侧时整体示意图；
19.图3为金属波纹管弯曲组件示意图；
20.图4为横向驱动组件示意图；
21.图5为金属波纹管两端夹紧组件示意图；
22.图6为金属波纹管两端固定组件示意图；
23.图7为金属波纹管两端固定支座结构示意图；
24.图中：1
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支架组件，2
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立柱安装法兰，3
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立柱，4
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丝杠固定座， 5
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竖向丝杠，6
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丝杠滑块，7
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移动滑块，8
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立杆轴承，9
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竖向步进电机，10
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步进电机安装板，11
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联轴器，12
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竖向丝杠轴承座，13
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连接板，14
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滚轮轴，15
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滚轮，16
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连接杆，17
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横向电机支撑板，18
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横向步进电机，19
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锥型齿轮，20
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横向丝杠轴承座，21
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横向丝杠，22
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横向丝杠滑块，23
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滑块导块，24
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导轨，25
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横向丝杠支板，26
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调紧旋钮，27
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压紧片，28
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固定套，29
‑
垫片，30
‑
旋转移动
块，31
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固定套轴承，32
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销轴，33
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转动底座，34
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薄型螺母，35
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压缩弹簧，36
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连接轴，37
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连接轴轴承，38
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电磁铁，39
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u型连接板，40
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支座滑块，41
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支座导轨，42
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底板，43
‑
顶板，44
‑
背板。
具体实施方式
25.下面进一步描述本实用新型的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。
26.一种立式金属波纹管弯曲抗渗漏性能试验装置，包括支架组件、试验组件、装夹组件；所述试验组件包括依次安装在支架组件上中下三部的上固定组件、折弯组件、下固定组件，上固定组件、折弯组件、下固定组件均能横移，折弯组件还能够在竖向移动，所述装夹组件夹持在波纹管的两端且在上固定组件、下固定组件上均安装有一个。
27.所述支架组件为矩形四面敞开的中空框体，其上下两端分别固定安装有顶板43和底板42，其一侧面上下两部分别安装有一块背板44，所述底板42和顶板43的相对面上相邻于背板44的一端分别对称安装有两个立柱安装法兰2，相对的两个立柱安装法兰2之间固定安装有立柱3,所述底板42和顶板43的另一端分别安装有下固定组件和上固定组件，立柱3上安装折弯组件。
28.所述下固定组件包括支座导轨41,支座导轨41通过其两端的支撑块水平支撑在底板42上，支座导轨41的下端设置有滑槽且通过滑槽安装有支座滑块40,支座滑块40两侧与u型连接板39连接，u型连接板39 的顶端在支座导轨41上方且其中加工有通孔，u型连接板39的顶端内侧滑动安装有电磁铁38，电磁铁38顶端固接有连接轴36，连接轴36 穿过u型连接板39上的通孔且其末端加工有螺纹与薄型螺母34配合, 薄型螺母34和u型连接板39之间安装有压缩弹簧35在连接轴36上。
29.所述上固定组件结构与下固定组件相同且分别相对安装在底板 42和顶板43上。
30.所述装夹组件包括固定套28,固定套28为圆柱型腔体，固定套28 的一端加工为开口，且在开口的内壁上安装有压紧片27,其外壁上均匀安装有若干调紧旋钮26，调紧旋钮26和压紧片27之间通过螺栓穿过固定套28连接，螺栓与压紧片27铰接，螺栓与调紧旋钮26为螺纹配合；固定套28的另一端加工有通孔，通孔内活动安装有旋转移动块30，旋转移动块30伸入固定套28内的一端固接有垫片29，另一端通过销轴 32铰接在转动底座33上，转动底座33固接在薄型螺母34上。
31.所述折弯组件包括横移组件和竖移组件，所述横移组件安装在竖移组件上，横移组件上分别安装有一个折弯装置。
32.所述竖移组件包括两个竖向步进电机9，两个竖向步进电机9分别通过步进电机安装板10固定安装在支架组件1上的两个背板44上，两个竖向步进电机9分别与一根竖向丝杠5连接，两个竖向丝杠5相互平行且另一端分别铰接在安装在两个背板44上的丝杠固定座4上。
33.所述横移组件包括两个导轨24，两个导轨24的一端面上均固定安装有丝杠滑块6和移动滑块7，两个导轨24上的丝杠滑块6和移动滑块7 分别安装在竖移组件中的竖向丝杠5和立柱3上使导轨24距竖向丝杠5 和立柱3一定距离，两个导轨24的另一端面上均通过横向丝杠支板25 安装有横向丝杠21且在端面上加工有滑槽，两个导轨24的一端均通过横向电机支撑板17安装有横向步进电机18与横向丝杠21配合，所述横向丝杠21上安装有横向丝
杠滑块22，横向丝杠滑块22远离横向丝杠21 的端面上加工有螺纹孔，横向丝杠滑块22相邻于横向丝杠21的端面上固接有滑块导块23。
34.所述折弯装置包括两个连接杆16,两个连接杆16的一端分别安装在横移组件中横向丝杠滑块22的螺纹孔内，连接杆16的另一端固接在连接板13的中心，连接板13的两端均通过螺母固定安装有滚轮轴14, 滚轮轴14上活动安装有滚轮15。
35.所述滚轮15为圆轨滚轮。
36.本技术的所有步进电机和和电磁铁均与plc、驱动器等硬件连接，通过控制程序驱动，能够实现对多台步进电机协同动作的统筹管理和精确控制，在试验过程中装置的响应速度更快、更准确，波纹管的弯曲速度和弯曲精度控制更为准确，使得本试验装置相较于传统设备具有操作便捷、试验精度高以及数据可靠等突出表现；
37.得益于利用四台步进电机实施控制，其中两台竖向步进电机控制弯曲的竖向位移，两台步进电机控制弯曲的横向位移，能够实现从波纹管中部向两侧进行同步对称弯曲，相比于只能从一侧弯曲的传统装置，本装置的整个弯曲过程试验效率更高、协调性更好、控制精度更高；
38.得益于多种金属波纹管夹具和对应控制程序的设置，仅需一台设备就能满足jg/t 225
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2020《预应力混凝土用金属波纹管》中所有型号金属波纹管(不同直径圆管和扁管)的弯曲，该装置体积变的更小，占地面积更小，能够节省大量的试验室空间；
39.得益于弯曲过程中滚轮两圆心的连线与波纹管的轴线时刻保持垂直，使得波纹管管体的弯曲路径的弧线更接近于真正的圆弧，能为试验过程的符合性和试验结果的真实有效提供可靠的保障；
40.得益于端部电磁铁的使用，当弯曲到金属波纹管两侧极限位置时，电磁铁通电吸附在导轨上，使滑块固定在导轨上，从而将弯曲的波纹管进行两头端部固定，能够消除管体端部细微的弹性变形，再利用滚轮在管体上往返滑动进行弯曲弧线的平滑处理，使金属波纹管弯曲后的弧线更接近标准弧度；
41.得益于采用电控方式，整个试验过程中仅金属波纹管装拆和灌水泥浆或水等轻微辅助工作涉及到人工，弯曲过程无需过多干预，全程由计算机程序进行控制，减少了大量人力消耗。
42.实施例：
43.设有支架组件1。
44.所述支架组件1与立柱安装法兰2采用螺栓连接，支架组件1和丝杆固定座4采用螺栓连接，支架组件1和步进电机安装板10采用螺栓连接，支架组件1和丝杆轴承座12采用螺栓连接,支架组件1和导轨41采用螺栓连接；
45.所述立柱安装法兰2和立柱3采用螺纹连接；
46.所述立柱3和直线轴承8采用轴孔间隙配合；
47.所述丝杆固定座4和丝杆5采用轴承和卡簧连接；
48.所述丝杆5和丝杆滑块6采用滚珠连接，丝杆5和丝杆轴承座 12采用轴承和卡簧连接，丝杆5和联轴器11采用轴孔过盈配合；
49.所述丝杆滑块6和横向支撑板17采用螺栓连接；
50.所述移动滑块7和直线轴承8采用轴孔过盈配合连接，移动滑块 7和横向支撑板17
采用螺栓连接；
51.所述步进电机9和步进电机安装板10采用螺栓连接，步进电机 9和联轴器11采用轴孔过盈配合；
52.所述连接板13和连接杆14采用螺母连接，连接板13和连接杆 16采用轴承和卡簧连接；
53.所述连接杆14和滚轮15采用承和卡簧连接；
54.所述连接杆16和丝杆滑块22采用螺母连接；
55.所述横向支撑板17和步进电机18采用螺栓连接，横向支撑板17和导轨24采用螺栓连接，横向支撑板17和丝杆固定座25采用螺栓连接；
56.所述步进电机18和锥形齿轮19采用轴孔过盈配合；
57.所述锥形齿轮19和丝杆21采用轴孔过盈配合；
58.所述丝杆轴承座20和丝杆21采用轴承和卡簧连接，丝杆轴承座 20和导轨24采用螺栓连接；
59.所述丝杆21和丝杆滑块22采用滚珠连接，丝杆21和丝杆固定座25采用轴承和卡簧连接；
60.所述丝杆滑块22和滑块23采用螺栓连接；
61.所述滑块23和导轨24采用滚珠连接；
62.所述调紧旋钮26和压紧片27采用接触连接，调紧旋钮26和固定座28采用螺纹连接；
63.所述压紧片27和固定座28采用轴孔过盈配合；
64.所述固定座28和直线轴承31采用轴孔过盈配合；
65.所述垫片29和旋转移动块30采用轴孔过盈配合；
66.所述旋转移动块30和直线轴承31和采用轴孔间隙配合，旋转移动块30和销轴32和采用轴孔间隙配合，旋转移动块30和转动底座 33采用接触连接；
67.所述销轴32和转动底座33采用轴孔间隙配合；
68.所述转动底座33和滑块40采用螺栓连接；
69.所述薄型螺母34和压缩弹簧35采用接触连接，薄型螺母34和连接轴36采用螺纹连接；
70.所述压缩弹簧35和连接轴36采用接触连接，压缩弹簧35和u 型连接板39采用接触连接；
71.所述连接轴36和直线轴承37采用轴孔间隙配合，连接轴36和电磁铁38采用螺纹连接；
72.所述直线轴承37和u型连接板39采用过盈配合；
73.所述电磁铁38和u型连接板39采用接触连接；
74.所述u型连接板39和滑块40采用螺栓连接；
75.所述滑块40和导轨41采用滚珠连接。
76.工作原理：
77.针对金属波纹管弯曲抗渗漏性能试验情况本实用新型使用步骤如下：
78.1、先根据金属波纹管的公称内径选择配套的安装固定夹具；
79.2、将金属波纹管下端用密封胶封堵后将金属波纹管安装到本装置上，即先将金属波纹管穿进两组滚轮15之间，用扳手将连接杆16 拧紧到丝杆滑块22中，并用螺母锁紧，再将金属波纹管两端与压片 27接触，用调紧旋钮26将其拧紧到合适位置，最后将旋转移动块30 和转动底座33用销轴32连接，安装图如附图1所示；
80.3、点击开始程序，步进电机9转动控制弯曲的纵向位移，步进电机18转动控制弯曲的横向位移，弯曲过程中，两台横向驱动机构对称向金属波纹管的两端移动的同时，两台横向驱动机构上的滑块向左移动，滑块40也同步跟随在导轨41上滑动；
81.4、当弯曲到金属波纹管两端极限位置时，四台步进电机先停止转动，电磁铁38通电，电磁铁吸附在导轨41上，此时电磁铁38和导轨41的摩擦力及滑块40和导轨41的摩擦力可将波纹管两端固定，如附图2所示；
82.5、电磁铁通电后，程序控制两台步进电机(一台竖向，一台横向)的转动使滑块22带动滚轮15沿波纹管弧线弯曲到另两台步进电机停止的位置，然后返回到安装时的位置，另两台步进电机也驱动返回到安装时的位置通过来回完成金属波纹管的弯曲，弯曲到指定的弧度后金属波纹管两端固定和中间固定的方式减小了波纹管的弹性变形，也可根据波纹管的特殊性，增加弯曲次数，直至波纹管弯曲弧线接近标准弧线；
83.6、通过固定座28的孔向波纹管灌满水泥浆或水，观察金属波纹管的渗漏情况；
84.7、试验完成后，拔出销轴32，将调紧旋钮26拧松，用扳手将连接杆16上的螺母拧松，并将连接杆16从丝杆滑块22中拧出，将波纹管拆下。