CN103234836A - 光测加载装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光测加载装置，包括框架结构，框架结构上设有力载荷施加模块，力载荷施加模块连接有夹持模块，夹持模块的外部还设有加热模块以对待测试验件进行加热，力载荷施加模块包括杠杆，杠杆通过杠杆支架固定于框架结构上，杠杆的一端设有配重块，杠杆的另一端设有加载单元，杠杆上述设有一能在杠杆上移动并定位的加载杆，加载杆与夹持模块的一端连接，夹持模块的另一端还设有用于测量施加在夹持模块上的力载荷的测力传感器。本发明不仅结构简单、紧凑，而且调节方便，加载灵活，通用性好，并且避免了传统的步进电机驱动的方式施加力载荷时需要增添冷却装置的麻烦，通过控制加载杆的位置，亦可保证施加力载荷的精度。

Description

光测加载装置

技术领域

本发明涉及形变测量领域，特别地，涉及种用于测量材料高温力学性能的光测加载装置。

背景技术

在光测力学试验中，为测量试验件在空气中不同温度下的力学性能、蠕变特性，需要对试验件同时施加热和力载荷，还需要测量激光束以适当的角度从上下左右四个方向入射到试验件表面，以保证衍射的光束能正确形成干涉场，并且沿水平方向返回后汇聚于成像系统。光测加载装置用于光测高温力学性能及蠕变特性的试验中对试验件同时施加热、力载荷。现有技术中通过蜗轮及蜗杆将力载荷传递至试验件，并采用手动加载或者步进电机驱动方式来施加力载荷。

现有技术中采用手动加载方式施加力载荷将导致加载精度不高，力载荷波动难以稳定;如采用步进电机驱动的方式施加力载荷，虽然力载荷稳定，但装置结构复杂，成本增加，且要增加冷却装置以保证试验件加热时电机工作不受影响。

现有技术的测力传感器易受到热对流影响，需要对其进行强制冷却才能保证测力传感器的稳定工作。且现有技术的加热装置没有可以调节加热炉倾斜角度的设计，加热装置容易靠、碰到加载杆或者试验件，容易造成试验件加热不均匀、产生多余的作用力以及碰到试验件而改变激光束的入射角度。

发明内容

本发明目的在于提供一种光测加载装置，该光测加载装置结构简单、加载精度高且调节方便，以解决现有的加载装置在保证加载精度的前提下结构过于复杂的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种光测加载装置，包括框架结构，框架结构上设有力载荷施加模块，力载荷施加模块连接有用于夹持待测试验件的夹持模块，夹持模块的外部还设有加热模块以对待测试验件进行加热，力载荷施加模块包括杠杆，杠杆通过杠杆支架固定于框架结构上，杠杆的一端设有配重块，杠杆的另一端设有加载单元，杠杆上还设有一能在杠杆上移动并定位的加载杆，加载杆与夹持模块的一端连接，夹持模块的另一端还设有用于测量施加在夹持模块上的力载荷的测力传感器。

进一步地，杠杆上设有多个开孔，加载杆经一加载杆支架固定于设于杠杆上的不同位置上的开孔上，通过调节加载杆支架的位置来按比例在夹持模块上施加加载单元施加的力载荷。

进一步地，夹持模块包括上接头及下接头，待测试验件一端与上接头连接，另一端与下接头连接，上接头与加载杆连接以传递施加于待测试验件上的拉力载荷、压力载荷或者弯曲载荷，下接头将施加的力载荷传递至测力传感器。

进一步地，框架结构包括位于下端的底支撑板及位于上端的顶支撑板，底支撑板与顶支撑板之间经多个平行设置的立柱连接，杠杆支架固定于顶支撑板上，加载杆贯穿顶支撑板并与立柱平行，底支撑板的下方设有多个支撑调节座，通过调节多个支撑调节座的高度来调节框架结构的高度及俯仰角度。

进一步地，加载杆上设有多道平行间隔设置准直板，准直板限定于位于底支撑板与顶支撑板之间的多个平行设置的立柱形成的约束空间内以保证加载杆上的力载荷方向。

进一步地，加热模块位于底支撑板与顶支撑板之间的空间内，加热模块包括加热炉及用于支撑加热炉的加热炉支撑板，加热炉支撑板设于底支撑板的上方且加热炉支撑板的方位可调，夹持模块位于加热炉内。

进一步地，加热炉上设有便于激光束入射并射出的“十”字形窗口。

进一步地，测力传感器位于底支撑板的下方，且测力传感器与底支撑板之间设有一散热块，测力传感器经散热块及一辅助杆连接至夹持模块。

进一步地，底支撑板的下方固定设有一U形连接块，散热块及测力传感器位于U形连接块与底支撑饭形成的空间区域内。

进一步地，加载单元包括吊钩及与吊钩连接的托盘，吊钩经设于杠杆上的开孔与杠杆连接。

本发明具有以下有益效果：

1、本发明光测加载装置的力载荷施加模块采用杠杆的结构，通过调节加载杆在杠杆上的位置，以方便经加载杆施加多种比例的压力和拉力载荷给夹持模块，即可通过加载单元施加较小的负载而对夹持模块施加较大的力载荷，本发明光测加载装置不仅结构简单、紧凑，而且调带方便，加载灵活，通用性好，并且避免了传统的步进电机驱动的方式施加力载荷时需要增添冷却装置的麻烦，通过控制加载杆的位置，亦可保证施加力载荷的精度。

2、本发明光测加载装置的框架结构中的底支撑板的下方设有多个支撑调节座，通过调节多个支撑调节座的高度，即可实现整个光测加载装置的倾斜角度的调节，以保证激光束的入射及射出方向;本发明加热炉支撑板设于底支撑板上且方位可调，避免了加热炉接触或者压碰加载杆而产生多余的力载荷，从而保证了力载荷加载的精度。

3、本发明将测力传感器设于底支撑板下方，大大减少了加热炉的热空气对流对测力传感器的工作影响，且在测力传感器与辅助杆之间设置散热块，散热块的两端均有“细颈”设计，进一步避免了热风炉产生的高温对测力传感器工作的影响。

4、本发明的加载杆上通过设置多道平行间隔设置准直板，准直板与位于底支撑板与顶支撑板之间的多个平行设置的立柱连接，保证了加载杆上传递的力载荷的唯一传递方向，避免了力载荷的偏移对待测试验件产生多余的力载荷作用，从而保证了光测力学试验的精度。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中:

图1是本发明优选实施例光测加载装置的结构示意图;以及

图2是本发明优选实施例光测加载装置的另一结构示意图。

附图标记说明：

10、框架结构;11、支撑调节座;12、底支撑板;13、立柱;14、顶支撑板;

20、力载荷施加模块;21、杠杆;21a、开孔;22、杠杆支架；23、配重块;

24、吊钩;25、托盘;26、加载杆支架;27、加载杆;28、准直板;29、散热块;

210、测力传感器;211、U形连接块;212、辅助杆;

30、夹持模块;31、上接头;32、下接头;33、待测试验件;

40、加热模块;41、加热炉、42、加热炉支撑板;43、双向螺纹接头。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

参照图1及图2，本发明的优选实施例提供了一种光测加载装置，包括框架结构10，框架结构10上设有力载荷施加模块20，力载荷施加模块20连接有用于夹持待测试验件33的夹持模块30，夹持模块30的外部还设有加热模块40以对待测试验件33进行加热.。其中，力载荷施加模块20包括杠杆21，杠杆21通过杠杆支架22固定于框架结构10上，此处，杠杆支架22可通过光滑的轴或者整齐而坚硬的刀口来支撑杠杆21。杠杆21的一端设有配重块23，杠杆21的另一端设有加载单元，杠杆21上还设有一能在杠杆21上移动并定位的加载杆27，加载杆27与夹持模块30的一端连接，夹持模块30的另一端还设有用于测量施加在夹持模块30上的力载荷的测力传感器210。配重块23用于初始状态下调节杠杆21的平衡位置，使得杠杆21处于平衡状态，此时经加载杆27施加给夹持模块30的力载荷为零。通过与杠杆21相连的加载单元施加负载，加载杆27在杠杆21的作用下将负载的作用力传递至夹持模块30上，并经夹持模块30传递至待测试验件上。本发明力载荷施加模块20采用杠杆作用的结构，通过调节加载杆27在杠杆21上的位置，以方便经加载杆27施加多种比例的压力或拉力载荷给夹持模块30，即可通过加载单元施加较小的负载而对夹持模块30施加较大的力载荷，本发明光测加载装置不仅结构简单、紧凑，而且调节方便，加载灵活，通用性好，并且避免了传统的步进电机驱动的方式施加力载荷时需要增添冷却装置的麻烦，通过控制加载杆27的位置，亦可保证施加力载荷的精度。

在优选实施例中，杠杆21上设有多个开孔21a，加载杆27经一加载杆支架26固定于设于杠杆21上的不同位置上的开孔21a上，通过调节加载杆支架26的位置来按比例在夹持模块30上施加加载单元施加的力载荷。其中，杠杆21上开设的多个开孔21a可均匀分布，加载杆支架26为U形架，通过将加载杆支架26定位于杠杆21上不同位置的开孔21a处，则可实现施加多种比例的压力或者拉力载荷的目的。

在本实施例中，夹持模块30包括上接头31及下接头32，待测试验件33一端与上接头31连接，另一端与下接头32连接，上接头31与加载杆27连接以传递施加于待测试验件33上的拉力载荷、压力载荷或者弯曲载荷，下接头32将施加的力载荷传递至测力传感器210。其中，上接头31及下接头32可采用不同的结构来与待测试验件33配合，以在待测试验件33上施加拉力、压力或者弯曲载荷，例如，图1中，上接头31及下接头32采用拉杆的结构，待测试验件33分别与上接头31及下接头32销接，从而保证了经上接头31传递的力载荷施加在待测试验件33上。图2中，上接头31及下接头32均为带有多个凸部的支撑块，待测试验件33位于上接头31与下接头32间相向设置的凸部之间，通过凸部的配合，对待测试验件33施加如拉力、压力或者弯曲载荷。

在本实施例中，框架结构10包括位于下端的底支撑板12及位于上端的顶支撑板14，底支撑板12与顶支撑板14之间经多个平行设置的立柱13连接，杠杆支架22固定于顶支撑板14上，加载杆27贯穿顶支撑板14并与立柱13平行，底支撑板12的下方设有多个支撑调节座11，通过调节多个支撑调节座11的高度来调节框架结构10的高度及俯仰角度。在本实施例中，底支撑板12的下方设有三个支撑调节座11，支撑调节座11通过底部的孔固定于实验台面上，三个支撑调节座11支撑起底支撑板12并可防止其倾覆，且每个支撑调节座11的高度可通过旋转其上的螺杆来进行独立调节，通过三个支撑调节座11的高度配合，即可实现对框架结构10的俯仰角控制。通过调节光测装置的整体高度及倾斜角度，使得待测试验件33能够对准激光源。

在本实施例中，加载杆27上设有多道平行间隔设置准直板28，准直板28与加载杆27连接，且准直板28受限于位于底支撑板12与顶支撑板14之间的多个平行设置的立柱13形成的约束空间内，这样保证了加载杆27上传递的力载荷的唯一传递方向，避免了力载荷的偏移对待测试验件33产生多余的力载荷作用，从而保证了光测力学试验的精度。

在本实施例中，加热模块40位于底支撑板12与顶支撑板14之间的空间内，加热模块40包括加热炉41及用于支撑加热炉41的加热炉支撑板42，加热炉支撑板42固定于底支撑板12的上方且加热炉支撑板42的方位可调，加热炉41设有上下贯穿的通孔，加载杆27伸入加热炉41内，使得夹持模块30位于加热炉41内。加热炉41上设有便于激光束入射并射出的“十”字形窗口，可以让激光束从上、下、左、右四个方向倾斜入射并从中间射出返回至成像系统。

在本实施例中，为了保证加热炉41不会碰触到加载杆27以产生多余的力载荷，支撑加热炉41的加热炉支撑板42经多个双向螺纹接头43固定于底支撑板12上，通过调节多个双向螺纹接头43可调整加热炉41的方位，避免了加热炉41触碰贯穿其中的加载杆27。其中，加热炉41可通过程序控制加热，并可实现多种曲线加热。

在本实施例中，测力传感器210位于底支撑板12的下方，且测力传感器210与底支撑板12之间设有一散热块29，测力传感器210经散热块29及辅助杆212连接至夹持模块30，。底支撑板12的下方固定设有一U形连接块211，散热块29及测力传感器210位于U形连接块211与底支撑板12形成的空间区域内。其中，散热块29中央设有空腔，两侧壁上设有供冷却介质流动的管口，需要时，可以进行强制风冷或者水冷。在散热块29的上、下部皆采用细颈结构设计，以减少了传递到测力传感器210处的热量，保证了测力传感器210的正常工作。经试验验证，采用本发明光测加载装置，对待测试验件33加热到900°C运行1小时亦不需要对散热块29进行强制冷却。

在本实施例中，加载单元包括吊钩24及与吊钩24连接的托盘25，吊钩24经设于杠杆21上的开孔21a与杠杆21连接，这样将吊钩24定位于杠杆21不同的开孔21a上，即可调节加载单元的作用位置，通过调节放置于托盘25上的负载重量，即可调节加载单元作用力的大小。

优选地，本发明实施例中加载杆27选通不同长度的杆通过螺纹首尾连接制成，既方便待测试验件33安装于加热炉41内，又可方便的调整待测试验件33的高度，使得待测试验件33正对加热炉41上开设的“十”字形窗口。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，木发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种光测加载装置，包括框架结构(10)，所述框架结构(10)上设有力载荷施加模块(20)，所述力载荷施加模块(20)连接有用于夹持待测试验件(33)的夹持模块(30)，所述夹持模块(30)的外部还设有加热模块(40)以对所述待测试验件(33)进行加热，其特征在于，

所述力载荷施加模块(20)包括杠杆(21)，所述杠杆(21)通过杠杆支架(22)固定于所述框架结构(10)上，所述杠杆(21)的一端设有配重块(23)，所述杠杆(21)的另一端设有加载单元，所述杠杆(21)上还设有一能在所述杠杆(21)上移动并定位的加载杆(27)，所述加载杆(27)与所述夹持模块(30)的一端连接，所述夹持模块(30)的另一端还设有用于测量施加在所述夹持模块(30)上的力载荷的测力传感器(210)。

2.根据权利要求1所述的光测加载装置，其特征在于，

所述杠杆(21)上设有多个开孔(21a)，所述加载杆(27)经一加载杆支架(26)固定于设于所述杠杆(21)上的不同位置上的所述开孔(21a)上，通过调节所述加载杆支架(26)的位置来按比例在所述夹持模块(30)上施加所述加载单元带来的力载荷。

3.根据权利要求1所述的光测加载装置，其特征在于，

所述夹持模块(30)包括上接头(31)及下接头(32)，所述待测试验件(33)一端与所述上接头(31)连接，另一端与所述下接头(32)连接，所述上接头(31)与所述加载杆(27)连接以传递施加于所述待测试验件(33)上的拉力载荷、压力载荷或者弯曲载荷，所述下接头(32)将施加的力载荷传递至所述测力传感器(210)。

4.根据权利要求1所述的光测加载装置，其特征在于，

所述框架结构(10)包括位于下端的底支撑板(12)及位于上端的顶支撑板(14)，所述底支撑板(12)与所述顶支撑板(14)之间经多个平行设置的立柱(13)连接，所述杠杆支架(22)固定于所述顶支撑板(14)上，所述加载杆(27)贯穿所述顶支撑板(14)并与所述立柱(13)平行，所述底支撑板(12)的下方设有多个支撑调节座(11)，通过调节多个所述支撑调节座(11)的高度来调节所述框架结构(10)的高度及俯仰角度。

5.根据权利要求4所述的光测加载装置，其特征在于，

所述加载杆(27)上设有多道平行间隔设置准直板(28)，所述准直板(28)限定于所述底支撑板(12)与所述顶支撑板(14)之间的多个平行设置的所述立柱(13)形成的约束空间内以保证所述加载杆(27)上力载荷的方向。

6.根据权利要求5所述的光测加载装置，其特征在于，

所述加热模块(40)位于所述底支撑板(12)与所述顶支撑板(14)之间的空间内，所述加热模块(40)包括加热炉(41)及用于支撑所述加热炉(41)的加热炉支撑板(42)，所述加热炉支撑板(42)设于所述底支撑板(12)的上方且所述加热炉支撑板(42)的方位可调，所述夹持模块(30)位于所述加热炉(41)内。

7.根据权利要求6所述的光测加载装置，其特征在于，

所述加热炉(41)上设有便于激光束入射并射出的“十”字形窗口。

8.根据权利要求4所述的光测加载装置，其特征在于，

所述测力传感器(210)位于所述底支撑板(12)的下方，且所述测力传感器(210)与所述底支撑板(12)之间设有一散热块(29)，所述测力传感器(210)经所述散热块(29)及一辅助杆(212)连接至所述夹持模块(30)。

9.根据权利要求8所述的光测加载装置，其特征在于，

所述底支撑板(12)的下方固定设有一U形连接块(211)，所述散热块(29)及所述测力传感器(210)位于所述U形连接块(211)与所述底支撑板(12)形成的空间区域内。

10.根据权利要求1至9任一项所述的光测加载装置，其特征在于，

所述加载单元包括吊钩(24)及与所述吊钩(24)连接的托盘(25)，所述吊钩(24)经设于所述杠杆(21)上的开孔(21a)与所述杠杆(21)连接。