CN103969174A - 火炸药诱发压力持续加载实验装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种火炸药诱发压力持续加载实验装置，用于研究温度-诱发压力、温度-湿度-诱发压力等多因素组合作用下火炸药的老化性能，模拟试样在承受自重载荷时长期贮存状态。本发明由烘箱、压力加载单元、持续加压装置和液压动力系统组成，结构简单，采用液压动力系统用于控制持续加压装置；持续加压装置的活塞作用在压药杆上进行持续稳定加压；压力传感器作用在压药模具的隔板上；能够模拟试样在承受自重载荷时的长期贮存状态。贮存过程中试样若发生形变，根据压力传感器的显示数据，通过液压传动系统作用在压药杆上进行持续稳定加压进行压力补偿，压力传感器显示达到的设置压力。

Description

火炸药诱发压力持续加载实验装置
技术领域
本发明涉及一种压力持续加载实验装置，主要用于火炸药老化性能研究。
背景技术
火炸药在长贮过程中会发生缓慢的物理、化学变化，导致能量、力学、燃烧等性能发生变化，影响固体火箭发动机的安全性、可靠性及贮存寿命。战略性固体火箭发动机及大型炸弹多为大型装药，有的装药直径甚至超过1m，位于底部的装药承受极大的压力，相当于产生一个压应变，在长期贮存过程中，这种压应变在发动机装药上会长期累积，引起微观结构发生变化，甚至可能导致宏观裂纹，最终导致战斗部和发动机的功能失效。张腊莹等人在《推进技术》2006年第6期发表的《NEPE类推进剂的寿命评估》，进行了单温度应力的加速寿命试验研究，《含能材料》2011年第1期，丁彪等人发表的《HTPB推进剂交变温度加速老化与自然贮存相关性》，报道了通过温度-应变耦合作用研究力学性能老化，但至今还没有开展推进剂自重引起的诱发压力对推进剂性能退化的影响研究。
发明内容
为了解决现有技术的不足和缺陷，本发明提供一种火炸药诱发压力持续加载实验装置，用于研究温度-诱发压力、温度-湿度-诱发压力等多因素组合作用下火炸药的老化性能，模拟试样在承受自重载荷时长期贮存状态。
为了实现上述任务，本发明提供的火炸药诱发压力持续加载实验装置，由烘箱、压力加载单元、持续加压装置和液压动力系统组成，其中：压力加载单元包括圆形底板、立柱和支架，圆形底板上设有立柱和支架，在立柱上端螺纹与螺母紧固配合固定支撑盘，支撑盘中心为用于固定持续加压装置的凹槽，在支架内设有压药模具，试样放于压药模具内，试样上方布置有隔板，隔板的尺寸与试样的外径尺寸相一致，在实验过程中隔板始终与试样相接触。在隔板上有压力传感器(为称重传感器)和压药杆，该压药杆穿过支架位于压力传感器上方；持续加压装置带有活塞和油缸，活塞置于压药杆的槽中；液压动力系统包括液压油箱、压力表、液压阀和液压加载电机，液压阀分别通过出油管和进油管与持续加压装置相连接，液压油箱内的油泵通过液压加载电机与压力控制器(计算机)相连接，压力控制器还分别连接压力显示器和压力传感器。
本发明优点：结构简单，采用液压动力系统用于控制持续加压装置；持续加压装置的活塞作用在压药杆上进行持续稳定加压；压力传感器作用在压药模具的隔板上；能够模拟试样在承受自重载荷时的长期贮存状态。贮存过程中试样若发生形变，根据压力传感器的显示数据，通过液压传动系统作用在压药杆上进行持续稳定加压进行压力补偿，压力传感器显示达到的设置压力。
附图说明
图1为火炸药诱发压力持续加载实验装置的结构示意图。
图中：1、压药模具，2、圆形底板，3、试样，4、隔板，5、传感器，6、立柱，7、螺母，8、支撑盘，9、支架，10、压药杆，11、持续加压装置，12、烘箱，13、压力显示器，14、出油管，15、进油管，16、泵，17、液压加载电机，18、液压油箱，19、压力表，20、液压阀，21、压力控制器。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。
如图1所示，本实施例给出一种火炸药诱发压力持续加载实验装置，由烘箱12、压力加载单元、持续加压装置11和液压动力系统组成，其中：压力加载单元包括圆形底板2，圆形底板2上设有立柱6和支架9，支架9内设有压药模具1，压药模具1内放置有试样3，试样3上方布置有隔板4，隔板4上有压力传感器5和压药杆10，该压药杆10穿过支架9位于压力传感器5上方；在立柱6上通过螺母7固定有支撑盘8，支撑盘8上有用于固定持续加压装置11的凹槽；持续加压装置11带有活塞和油缸，活塞置于压药杆10的槽中；液压动力系统包括液压油箱18，在液压油箱18上有压力表19、液压阀20和液压加载电机17，液压阀20分别通过出油管14和进油管15与持续加压装置11相连接，液压油箱18内装有泵16，泵16通过液压加载电机17与压力控制器21相连接，压力控制器21还分别连接压力显示器13和压力传感器5。压力显示器13位于烘箱12上。
在制作中，圆形底板2上有三个孔用于固定立柱6，支架9上设有一孔径，安放在圆形底板上，压药模具1放置在支架9下。隔板4的尺寸与试样3的外径尺寸相一致。压药模具1为方形空槽，放置在圆形底板2上，试验时，将试样3安置在压药模具1中后、隔板4放在试样3上，压药模具1放置在支架9下。压力传感器5采用称重传感器。压力传感器5放置在压药模具1上的隔板4上，倒T形的压药杆10穿过支架9的导向孔加在压力传感器5上。持续加压装置11带有活塞和油缸，用支撑盘8固定。将持续加压装置11的活塞置于压药杆10的槽中，支撑盘8中心有固定持续加压装置11的凹槽，支撑盘8套在立柱6上用螺母7固定。压力控制器21采用计算机，自动控制压力补偿。贮存过程中试样3若发生形变，根据压力传感器5传递给压力显示器13的显示数据，通过液压传动系统和持续加压装置11进行持续稳定加压进行压力补偿，达到设置压力。试验中，液压加载电机17由计算机控制。计算机装有数据采集卡、图形显示控件和数据处理单元，数据处理单元包含数据采集模块、数据存储模块、图形化模块和系统管理模块。数据采集模块通过数据采集卡实时获得压力传感器输出的压力-时间数组并存入到数据存储模块中；图形化模块调用数据存储模块中的数据和图形显示控件，将压力-时间数组转化成试验压力随时间变化的关系曲线；系统管理模块根据人工输入的试验参数控制所述电机工作，控制压力加载及压力补偿，补充施加。
实施例：
将三个立柱6固定在不锈钢材质的圆形底板2上，支架9固定在圆形底板2上，支架下放压药模具1，压药模具1中放入试样3，试样3上加隔板4。在隔板4上放上压力传感器5，压力传感器5上加上压药杆10，压药杆10穿过支架9的孔与压力传感器5相接触。调节好于压药杆10位置，将持续加压装置11架在压药杆10上，持续加压装置11固定于支撑盘8的孔中，持续加压装置11布置后固定支撑盘8的螺母7。持续加压装置11通过进油管14、出油管15从烘箱12顶部引出和液压阀20连接，压力表19、液压阀20布置在液压油箱体18上。液压油箱18内装有泵16，泵16通过液压加载电机17与压力控制器21相连接。
将上述各部件连接后，打开液压加载电机17、泵16、液压阀20，加载压力显示器13上显示实验设定的压力，关闭液压阀20。压力显示器13与压力传感器5分别与连接压力控制器21(计算机)，压力显示器13放在烘箱12上。在正常试验过程中，烘箱12内的温度或温度和湿度设置在规定的范围，压力显示器13所显示的数字为压力的荷载。
贮存过程中试样3若发生形变，压力传感器5将检测的数据传递给压力显示器13显示数据，通过压力控制器21控制液压传动系统和持续加压装置11作用，在压药杆10上持续稳定加压，进行压力补偿。

Claims (5)

1.一种火炸药诱发压力持续加载实验装置，其特征在于，由烘箱(12)、压力加载单元、持续加压装置(11)和液压动力系统组成，其中：
所述压力加载单元包括压药模具(1)、圆形底板(2)、试样(3)、隔板(4)、传感器(5)、立柱(6)、螺母(7)、支撑盘(8)、支架(9)、压药杆(10)，所述圆形底板(2)上设有立柱(6)和支架(9)，支撑盘(8)通过螺母(7)固定在立柱(6)上，在支架(9)内设有压药模具(1)，试样(3)放于压药模具(1)中，在试样(3)的上方布置有隔板(4)，在隔板(4)上有压力传感器(5)和压药杆(10)，压药杆(10)穿过支架(9)位于压力传感器(5)上方；
所述持续加压装置(11)带有活塞和油缸，活塞置于压药杆(10)的槽中，支撑盘(8)上有用于固定持续加压装置(11)的凹槽；
所述液压动力系统包括液压油箱(18)、压力表(19)、液压阀(20)和液压加载电机(17)，在液压油箱(18)上有压力表(19)、液压阀(20)和液压加载电机(17)，液压阀(20)分别通过出油管(14)和进油管(15)与持续加压装置(11)相连接，液压油箱(18)内装有泵(16)，泵(16)通过液压加载电机(17)与压力控制器(21)相连接，压力控制器(21)分别连接压力显示器(13)和压力传感器(5)。
2.如权利要求1所述的火炸药诱发压力持续加载实验装置，其特征在于：所述压力传感器(5)为称重传感器。
3.如权利要求1所述的火炸药诱发压力持续加载实验装置，其特征在于：所述隔板(4)的尺寸与试样(3)的外径尺寸相一致。
4.如权利要求1所述的火炸药诱发压力持续加载实验装置，其特征在于：所述压力控制器(21)为计算机。
5.如权利要求1所述的火炸药诱发压力持续加载实验装置，其特征在于：所述压力显示器(13)位于烘箱(12)上。
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