CN101793653A - 应力环自动加载装置 - Google Patents

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Abstract

一种机械测试技术领域的抗硫化氢应力腐蚀测试的应力环自动加载装置，包括：机架、传动加压机构和应力环定位板，其中：应力环定位板水平设置于机架底部，传动加压机构位于机架内且垂直设置于应力环定位板上方，所述的传动加压机构包括：步进电动机、同步带传动机构、竖直驱动机构和联接加压机构，其中：步进电动机固定设置于机架上部并与同步带传动机构的一端相连，同步带传动机构的另一端与竖直驱动机构相连接，竖直驱动机构竖直转动设置于机架上部，联接加压机构固定设置于竖直驱动机构的下端且与待测应力环相接触。本发明通过精简的结构实现加载力为0.1-40KN的负荷加载。

Description

应力环自动加载装置
技术领域
本发明涉及的是一种机械测试技术领域的装置，具体是一种用于抗硫化氢应力腐蚀测试的应力环自动加载装置。
背景技术
硫化氢对钢等工程材料具有很大的腐蚀破坏作用，尤其是在应力条件下。为了提高材料的抗硫化氢应力腐蚀能力，需要进行抗硫化氢应力腐蚀测试，以便对试件制备工艺中影响测试结果的因素，如尺寸精度、表面粗糙度等进行研究。抗硫化氢应力腐蚀测试采用美国标准NACE0177-2005中的方法(即酸性溶液浸泡法)，采用该方法首先需要解决的问题是如何对应力环进行压力加载，利用应力环弹性恢复实现对安装在应力环内的试件加载，使试件内产生拉应力。目前，现有的加载方法主要借助人力手动加载，用测量应力环形变位移的方法来间接推算应力环上的压力值，这种方法不但加载准确度不高，无法满足实际测试的精度要求，而且费时费力，效率低下，使用极为不便。
经过对现有技术的检索发现，在科技期刊《理化检验-物理分册》2003年第12期，名称为“应力环在氢脆控制试验中的应用”的文献中，采用拉力试验机对应力环进行加载，在应力环内放置千分表，通过千分表的读数来间接推算应力环的加载压力。由于是通过检测位移来间接测量应力环所受的实际压力，中间存在误差，所以该现有技术存在精度有限且实时性受到限制的特点，不能实时在线读出应力环的实际加载压力，而且需要拉力试验机，费用较高。
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种抗硫化氢应力腐蚀测试的应力环自动加载装置，实现加载力为0.1-40KN的负荷加载。
本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括：机架、传动加压机构和应力环定位板，其中：应力环定位板水平设置于机架底部，传动加压机构位于机架内且垂直设置于应力环定位板上方。
所述的传动加压机构包括：步进电动机、同步带传动机构、竖直驱动机构和联接加压机构，其中：步进电动机固定设置于机架上部并与同步带传动机构的一端相连，同步带传动机构的另一端与竖直驱动机构相连接，竖直驱动机构竖直设置于机架上部，联接加压机构固定设置于竖直驱动机构的下端，待加压应力环的上方。
所述的竖直驱动机构包括：滚珠丝杠螺母副、溜板、直线导轨、轴承套件和光轴，其中：两根直线导轨分别竖直设置于机架内，轴承套件固定设置于直线导轨之间，滚珠丝杠螺母副套接于轴承套件内并与同步带传动机构相连，溜板水平固定设置于滚珠丝杠螺母副的下端并与两根直线导轨滑动接触，两根光轴分别竖直设置于溜板的下端面并与联接加压机构相连。
所述的机架内设有防扭转机构和安全限位机构，其中：防扭转机构和安全限位机构竖直设置于机架内且分别平行于传动加压机构。
本发明应力环加载开始前，溜板及加压装置位于上极限位置，将应力环装置正确安装在定位板上，用防扭转机构将试件固定。然后控制步进电动机带动同步带轮传动，并驱动丝杠转动，溜板沿直线导轨向下运动，使加压件与应力环接触，此时丝杠螺母继续驱动溜板向下运动，压力传感器与联结板相接触，通过加压件对应力环施加载荷。当达到所需加载压力时，电动机停转，工作人员将试件旋紧固定完毕后，电动机反转带动溜板、压力传感器和加压装置向上运动并回到初始的上极限位置，这样完成一次加载过程，利用压力环的弹性恢复将试件拉紧，从而实现对试件进行长时间应力加载的功能。
本发明具有以下特点：实现了抗硫化氢腐蚀测试的压力环自动化加载，具有加载快速平稳、定位准确、可靠性高、省时高效、实用性强等特点，可以满足一系列抗硫化氢应力腐蚀测试的压力环加载需要。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
其中：a为主视图，b为侧视图。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
如图1a和图1b所示，本实施例包括：机架1、传动加压机构2和应力环定位板3，其中：应力环定位板3水平设置于机架1底部，传动加压机构2位于机架1内且垂直设置于应力环定位板3上方。
所述的传动加压机构2包括：步进电动机4、同步带传动机构5、竖直驱动机构6和联接加压机构7，其中：步进电动机4固定设置于机架1上部并与同步传动机构5的一端相连，同步带传动机构5的另一端与竖直驱动机构6相连接，竖直驱动机构6竖直设置于机架1上部，联接加压机构7固定设置于竖直驱动机构6的下端，且位于待加压应力环的上方。
所述的竖直驱动机构6包括：滚珠丝杠螺母副8、溜板9、直线导轨10、轴承套件11和光轴12，其中：两根直线导轨10分别竖直设置于机架1内，轴承套件11固定设置于直线导轨10之间，滚珠丝杠螺母副8套接于轴承套件11内并与同步带传动机构5相连，溜板9水平固定设置于滚珠丝杠螺母副8的下端并与两根直线导轨10滑动接触，两根光轴12分别竖直设置于溜板9的下端面并与联接加压机构7相连。
所述的联接加压机构7包括：压力传感器13和加压套件14。压力传感器13固定在溜板9的下端面，加压套件14固定在光轴12的下端。
所述的机架1内设有防扭转机构15和安全限位机构16，其中：防扭转机构15和安全限位机构16竖直设置于机架1内且分别平行于传动加压机构2。
所述的防扭转机构15包括：直杆17、调节滑块18和卡钳19，其中：直杆17竖直固定设置于机架1上，调节滑块18套接于直杆17上并与卡钳19固定连接，卡钳19与应力环中的试件相接触。
所述的安全限位机构16包括：感应开关20、极限开关21和金属薄片22，其中：两组感应开关20和极限开关21分别固定设置于机架1上传动加压机构2的上下极限位置，金属薄片22固定设置于溜板9上，并随溜板9一起做垂直方向的运动，兼作感应开关20的检测对象和行程挡块，确保溜板9行程不超过上下极限位置。
下面参照附图介绍本实施例的工作过程：应力环加载开始前，溜板9位于上极限位置，将应力环正确安装在定位板3上，用防扭转机构15将试件固定。控制步进电动机4带动同步带传动机构5将动力传递到滚珠丝杠螺母副8并驱动滚珠丝杠转动，使丝杠螺母带动溜板9、压力传感器13、光轴12和加压套件14一起沿直线导轨10向下运动，使加压套件14与应力环接触并保持此状态不变。滚珠丝杠螺母副8继续驱动溜板9及压力传感器13向下运动，直至压力传感器13与加压套件14相接触，并对应力环施加载荷。当达到所需加载压力时，步进电动机4停转，工作人员将试件旋紧固定完毕后，步进电动机4反转带动溜板9、压力传感器13和加压套件14向上运动回到初始的上极限位置，这样完成一次加载过程。
与现有技术相比，本实施例具有以下特点：1、专用的应力环加载装置，与通用的拉力试验机相比，结构简便易行，费用低；2、采用压力传感器实时测量对应力环所施加的压力，代替了现有技术中采用千分表测量位移来间接测量应力环加载压力的方法，不但精度高，而且实时性好，易于试验人员操作。

Claims (6)

1.一种抗硫化氢应力腐蚀测试的应力环自动加载装置，包括：机架、传动加压机构和应力环定位板，其中：应力环定位板水平设置于机架底部，传动加压机构位于机架内且垂直设置于应力环定位板上方，其特征在于：
所述的传动加压机构包括：步进电动机、同步带传动机构、竖直驱动机构和联接加压机构，其中：步进电动机固定设置于机架上部并与同步带传动机构的一端相连，同步带传动机构的另一端与竖直驱动机构相连接，竖直驱动机构竖直转动设置于机架上部，联接加压机构固定设置于竖直驱动机构的下端且与待测应力环相接触。
2.根据权利要求1所述的抗硫化氢应力腐蚀测试的应力环自动加载装置，其特征是，所述的竖直驱动机构包括：滚珠丝杠螺母副、溜板、直线导轨、轴承套件和光轴，其中：两根直线导轨分别竖直设置于机架内，轴承套件固定设置直线导轨之间，滚珠丝杠螺母副套接于轴承套件内并与同步带传动机构相连，溜板水平固定设置于滚珠丝杠螺母副的下端并与两根直线导轨滑动接触，两根光轴分别竖直设置于溜板的下端面并与联接加压机构相连。
3.根据权利要求1所述的抗硫化氢应力腐蚀测试的应力环自动加载装置，其特征是，所述的联接加压机构包括：压力传感器和加压套件，其中：压力传感器固定在溜板的下端面，加压套件固定在光轴的下端。
4.根据权利要求1所述的抗硫化氢应力腐蚀测试的应力环自动加载装置，其特征是，所述的机架内设有防扭转机构和安全限位机构，其中：防扭转机构和安全限位机构竖直设置于机架内且分别平行于传动加压机构。
5.根据权利要求4所述的抗硫化氢应力腐蚀测试的应力环自动加载装置，其特征是，所述的防扭转机构包括：直杆、调节滑块和卡钳，其中：直杆竖直固定设置于机架上，调节滑块套接于直杆上并与卡钳固定连接，卡钳与传动加压机构相接触。
6.根据权利要求4所述的抗硫化氢应力腐蚀测试的应力环自动加载装置，其特征是，所述的安全限位装置包括：感应开关、极限开关和金属薄片，其中：两组感应开关和极限开关分别固定设置于机架上传动加压机构的上下极限位置，金属薄片固定设置于溜板上，并随溜板一起做垂直方向的运动。
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