CN107387481A - 一种用于低温环境的气压加载装置 - Google Patents

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Abstract

一种用于低温环境的气压加载装置，包括：活塞等；膜盒两端分别与顶盖、法兰连接，法兰与低温环境连接件端面相连，顶盖与受力体接触；活塞筒盖中心处的进气口与压缩空气管路相连，活塞筒盖安装在活塞筒一端，活塞筒的另一端与低温环境连接件相连；活塞安装在活塞筒内，活塞通过测力传感器与传力杆一端连接；传力杆上安装有电加热带和测温热电偶，传力杆的另一端穿过低温环境连接件的配合孔后，端部与顶盖接触；本发明保证即使在低温环境工作过程中也可以保证测力传感器处于正常的使用温度范围内，有利保证测量的准确性。

Description

一种用于低温环境的气压加载装置
技术领域
本发明涉及一种气压加载装置，属于低温工程技术领域。
背景技术
轴承试验系统的力加载方式主要有：机械加载、液压加载、气压加载、电动加载等方式。其中，广泛用于低温环境下的方式是气压加载。常规的轴承试验系统一般不直接测量加载力的大小，而是采取“先测量加载气压，再计算活塞受力”的方式间接测量力载荷，这样测量的结果不够精确。
对于常规的轴承试验系统测力装置，不具有加热与测力传感器相连的传力杆的功能，如果直接将其应用于低温环境，传力杆的一端处于低温介质中，另一端与测力传感器相连，由于热传递作用，测力传感器的温度会低于其最低正常使用温度，从而影响测量精度。常规的轴承试验系统测力装置一般只采用接触密封的方式尽量减少低温介质从传力杆配合面的间隙外泄，这样在外界空气湿度较大的情况下会造成配合面结冰，从而影响加力杆灵活移动，降低测力传感器测量的准确度。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，本发明提供了一种用于低温环境的气压加载装置，保证即使在低温环境工作过程中也可以保证测力传感器处于正常的使用温度范围内，有利保证测量的准确性。
本发明所采用的技术方案是：一种用于低温环境的气压加载装置，包括：活塞、活塞筒、活塞筒盖、测力传感器、传力杆、低温环境连接件、膜盒组件、电加热带、测温热电偶；膜盒组件包括顶盖、膜盒、法兰，膜盒两端分别与顶盖、法兰连接，顶盖、膜盒、法兰安装在低温环境连接件内，法兰与低温环境连接件端面相连，顶盖与外部的受力体接触；膜盒组件沿传力杆轴向自由伸缩；活塞筒盖中心处的进气口与压缩空气管路相连，活塞筒盖安装在活塞筒一端，活塞筒的另一端与低温环境连接件相连；活塞安装在活塞筒内，通过大外圆面与活塞筒内壁配合，活塞小端通过测力传感器与传力杆一端连接；传力杆上安装有电加热带和测温热电偶，传力杆的另一端穿过低温环境连接件中心处的配合孔后，端部与顶盖接触；测温热电偶测量传力杆的温度；电加热带根据测温热电偶测得的温度值，对传力杆进行加热。
所述传力杆利用测温热电偶测得的传力杆温度、电加热带的加热功率形成的闭环自动控制，控制传力杆温度处在恒定的温度范围内。
所述低温环境连接件为壳体，通过法兰结构与外部设备相连，形成低温试验介质腔。
还包括膜盒组件垫片，膜盒组件垫片安装在法兰与低温环境连接件之间。
还包括活塞盖密封垫；活塞筒盖与活塞筒之间通过活塞盖密封垫密封。
还包括O型圈，O型圈安装在活塞大外圆面上设有的两道环形槽内。
所述活塞大外圆与活塞筒内壁之间为间隙配合，间隙量为0.02mm～0.04mm。
所述低温环境连接件与传力杆之间为间隙配合，间隙量为0.02mm～0.04mm，低温环境连接件的配合孔内壁上开有两道阶梯槽。
本发明与现有技术相比的优点在于：
(1)本发明的气压加载装置安装有测力传感器，测力传感器安装在加载力的轴线上，一端与加力活塞相连，另一端与传力杆相连，传力杆通过膜盒组件顶盖将加载力传导至受力。这样测力传感器直接测量加载力的大小，测量精度高。
(2)本发明的气压加载装置传力杆上装有电加热带和测温热电偶，当传力杆温度较低时，电加热带加热传力杆，保证传力杆温度始终处于测力传感器的正常使用温度范围内，有利保证测量的准确性。
(3)本发明的气压加载装置装有膜盒组件，可将传力杆与低温试验介质隔离，避免低温试验介质从传力杆与低温环境连接件之间配合面的间隙泄出。在外界空气湿度较大的情况下，配合面也不易结冰，保证传力杆移动灵活，保证测力装置正常使用。
附图说明
图1为本发明一种用于低温环境的气压加载装置的结构示意图。
图2为膜盒组件结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，一种用于低温环境的气压加载装置，包括：活塞1、活塞筒2、活塞筒盖3、测力传感器4、传力杆5、低温环境连接件6、膜盒组件7、电加热带8、测温热电偶9、O型圈10、活塞盖密封垫11、磨合组件密封垫12，膜盒组件7包括顶盖16、膜盒17、法兰18。
活塞筒盖3中心处的进气口13与压缩空气管路相连。活塞筒盖3安装在活塞筒2一端，活塞筒盖3与活塞筒2通过螺纹连接，通过活塞盖密封垫11密封。活塞筒2的另一端通过螺钉与低温环境连接件6相连。活塞1大外圆面与活塞筒2内壁之间为间隙配合，间隙量为0.02mm～0.04mm，配合面光洁度为0.8，活塞1大外圆面上设有两道环形槽，用于安装O型圈10。
活塞1与传力杆5之间装有测力传感器4，测力传感器4一端与活塞1通过螺纹连接，另一端与传力杆5通过螺纹连接。传力杆5与测力传感器4连接端上安装有电加热带8和测温热电偶9。传力杆5的另一端穿过低温环境连接件6中心处的配合孔后，与膜盒组件7的顶盖16接触，顶盖16与受力体15相接触。传力杆5与低温环境连接件6之间为间隙配合，间隙量为0.02mm～0.04mm，配合面光洁度为0.8。为降低配合面之间的摩擦力，低温环境连接件6上的配合孔上开有两道阶梯槽。低温环境连接件6为壳体，通过法兰结构与外部设备相连，形成低温试验介质腔14；
膜盒组件7安装在低温环境连接件6内，法兰18通过螺钉与低温环境连接件6相连，二者之间装有膜盒组件垫片12。如图2所示，膜盒组件7由顶盖16、膜盒17、法兰18三部分焊接而成，膜盒17两端分别与顶盖16、法兰18连接，膜盒组件7具有较大的轴向自由伸缩能力。
进行力加载试验时，先从活塞盖3上的进气口13通入一定压力的压缩空气，压缩空气推动活塞1移动，并通过测力传感器4、传力杆5、膜盒组件7的顶盖16将力加载到受力体15上。通过调节通入压缩空气的压力，可以改变加载在受力体15上力的大小。由于膜盒组件7伸入低温试验介质腔14与低温试验介质相接触，在热传递的作用下，传力杆5的温度会逐渐降低。通过测温热电偶9测量传力杆5的温度。当传力杆5的温度偏低时，启动电加热带8对传力杆5进行加热。实际上，可以对电加热带8的加热功率、测温热电偶9测得的传力杆5的温度做闭环自动控制，可实现将传力杆8温度控制在一个大致恒定的30℃～33℃温度范围内。
本发明未详细说明部分属于本领域技术人员公知技术。

Claims (8)

1.一种用于低温环境的气压加载装置，其特征在于，包括：活塞(1)、活塞筒(2)、活塞筒盖(3)、测力传感器(4)、传力杆(5)、低温环境连接件(6)、膜盒组件(7)、电加热带(8)、测温热电偶(9)；膜盒组件(7)包括顶盖(16)、膜盒(17)、法兰(18)，膜盒(17)两端分别与顶盖(16)、法兰(18)连接，顶盖(16)、膜盒(17)、法兰(18)安装在低温环境连接件(6)内，法兰(18)与低温环境连接件(6)端面相连，顶盖(16)与外部的受力体(15)接触；膜盒组件(7)沿传力杆(15)轴向自由伸缩；活塞筒盖(3)中心处的进气口(13)与压缩空气管路相连，活塞筒盖(3)安装在活塞筒(2)一端，活塞筒(2)的另一端与低温环境连接件(6)相连；活塞(1)安装在活塞筒(2)内，通过大外圆面与活塞筒(2)内壁配合，活塞(1)小端通过测力传感器(4)与传力杆(5)一端连接；传力杆(5)上安装有电加热带(8)和测温热电偶(9)，传力杆(5)的另一端穿过低温环境连接件(6)中心处的配合孔后，端部与顶盖(16)接触；测温热电偶(9)测量传力杆(5)的温度；电加热带(8)根据测温热电偶(9)测得的温度值，对传力杆(5)进行加热。
2.根据权利要求1所述的一种用于低温环境的气压加载装置，其特征在于：所述传力杆(8)利用测温热电偶(9)测得的传力杆(5)温度、电加热带(8)的加热功率形成的闭环自动控制，控制传力杆(8)温度处在恒定的温度范围内。
3.根据权利要求1或2所述的一种用于低温环境的气压加载装置，其特征在于：所述低温环境连接件(6)为壳体，通过法兰结构与外部设备相连，形成低温试验介质腔(14)。
4.根据权利要求1或2所述的一种用于低温环境的气压加载装置，其特征在于：还包括膜盒组件垫片(12)，膜盒组件垫片(12)安装在法兰(18)与低温环境连接件(6)之间。
5.根据权利要求4所述的一种用于低温环境的气压加载装置，其特征在于：还包括活塞盖密封垫(11)；活塞筒盖(3)与活塞筒(2)之间通过活塞盖密封垫(11)密封。
6.根据权利要求5所述的一种用于低温环境的气压加载装置，其特征在于：还包括O型圈(10)，O型圈(10)安装在活塞(1)大外圆面上设有的两道环形槽内。
7.根据权利要求1或2所述的一种用于低温环境的气压加载装置，其特征在于：所述活塞(1)大外圆与活塞筒(2)内壁之间为间隙配合，间隙量为0.02mm～0.04mm。
8.根据权利要求1或2所述的一种用于低温环境的气压加载装置，其特征在于：所述低温环境连接件(6)与传力杆(5)之间为间隙配合，间隙量为0.02mm～0.04mm，低温环境连接件(6)的配合孔内壁上开有两道阶梯槽。
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