CN107571417A - 高压舱内自转式串珠绳实验台 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种高压舱内自转式串珠绳实验台，包由待切割试件驱动装置、串珠绳张紧装置、串珠绳自转装置、串珠绳进给装置以及串珠绳复位装置，待切割试件驱动装置通过液压马达带动待切割试件转动。串珠绳张紧装置采用螺旋端盖，进行手动预紧。串珠绳自转装置采用了齿轮齿条机构和行星轮加速机构，将切割时的直线运动转变成串珠绳自身的转动。串珠绳进给装置采用了重力进给模式，在切割过程中通过弹片预防工作时串珠绳振动引发的工作台回程现象。串珠绳复位装置采用斜齿轮、丝杠等来实现辅助架的升起和降落，从而实现重复实验。本发明结构简单，仅靠液压马达进行动力驱动，用于高压舱内模拟串珠绳在深海环境下的切割磨损实验。

Description

高压舱内自转式串珠绳实验台

技术领域

本发明涉及一种自转式串珠绳切割磨损实验装置，尤其涉及一种高压舱内自转式串珠绳实验台。

背景技术

金刚石串珠绳在石料切割，矿山开采，建筑物的拆迁等方面已经有了成功的应用，并且逐渐应用于海洋工程，救援打捞等相关领域。但串珠绳的制作成本和使用寿命限制了串珠绳技术的发展，并且在切割过程中串珠绳的振动对切割性能产生一定的影响，所以要对串珠绳在深水环境下的切割磨损机理进行进一步分析研究。

中国专利申请号为201610075675.1的专利文件中，公开了一种金刚石绳锯切割金属铸件装置，通过串珠绳的转动来切割水平旋转工作台上的金属铸件。中国专利申请号为201420289766.1的专利文件中，公开了一种涉及水下的金刚石绳锯机，海底管道线切割装置，其径向进给系统为进给马达。高压舱内自转式串珠绳实验台能在高压舱中模拟深水环境进行切割作业，采用了重力进给模式，并且能削弱切割时串珠绳振动引发的影响，在切割过程中实现串珠绳的自转，可以避免串珠绳的不对称磨损，更有利于对串珠绳的切削性能、磨损机理进行分析研究，对串珠绳在深水环境下切割钢基材料等方面的研究有一定的实际意义。

发明内容

本发明的目的是为了提供一种在高压舱内，通过重力进给，实现串珠绳在切割过程中自转的高压舱内自转式串珠绳实验台。

本发明的目的是这样实现的：包括设置在高压舱内的台架、待切割试件驱动装置、串珠绳张紧装置、串珠绳自转装置、串珠绳进给装置和串珠绳复位装置，所述带切割试件驱动装置包括设置在台架中间位置的液压马达基座、设置在液压马达基座一端的液压马达、与液压马达输出端连接的连接块、设置在连接块端部的带切割试件，所述台架上还设置有与带切割试件端部配合的顶针，所述连接块上方还设置有水下速度传感器；

所述串珠绳进给装置有两套、且对称设置在待切割试件驱动装置两侧的台架上，每个串珠绳进给装置包括设置在台架上的截面是方形的导向支架、设置在导向支架内的四个L型固定架、设置在四个L型固定架之间的十字固定块，每个L型固定架的一端部与导向支架上设置的凹槽配合，且每个L型固定架的与凹槽配合的端部上还设置有弹片，导向架上还设置有工作台，工作台上设置有与弹片配合的孔，所述工作台上还设置有安放重物的重物安置孔；

所述串珠绳张紧装置、串珠绳自转装置均有两套，两个串珠绳张紧装置分别设置在对应工作台的外侧，两个串珠绳自转装置分别设置在对应工作台的内侧，每个串珠绳自转装置包括设置在工作台上的齿条和行星轮基座、设置在行星轮基座内的行星轮系、安装在行星轮系输入轴上的齿轮，齿轮与齿条啮合，行星轮系的输出轴的端部设置有安装槽，行星轮基座的外侧设置有水下位移传感器，每个串珠绳张紧装置包括设置在安装槽内的固定块、设置在固定块外端的螺旋端盖、设置在固定块和螺旋端盖之间的水下压力传感器，两个串珠绳张进装置的固定块之间设置有串珠绳；

所述串珠绳复位装置包括设置在工作台上的丝杠、安装在丝杠下端的从动斜齿轮、安装在工作台上的直角固定块、安装在直角固定块上的斜齿轮轴、安装在斜齿轮轴两端的主动斜齿轮和手轮，主动斜齿轮和从动斜齿轮啮合，所述丝杠位于待切割试件驱动装置的后方，丝杠上设置有可移动的类Y型的辅助架，工作台上设置有两根导向柱，辅助架的两端部分别设置在两根导向柱上。

本发明还包括这样一些结构特征：

1.串珠绳穿过对应螺旋端盖上设置的U型槽。

2.所述弹片的截面形状是直角梯形，所述工作台上设置有与弹片配合孔是指工作台上设置有与弹片配合的三角孔。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：1、高压舱带有压力控制气液增压系统，可实现不同压力阶段的准确控制。高压舱内进行实验，模拟深水压强，在串珠绳工作过程中，水可以整体降低串珠绳的工作温度，这是陆上实验所无法实现的。全方面模拟现实中深水环境下的串珠绳切割钢基材料过程，所得出的实验数据更加接近实际。2、通过设计的螺旋端盖来进行串珠绳张力的预紧，螺旋端盖上的U型凹槽便于放置安装有串珠绳的固定块后螺旋端盖的安装，把手孔有利于进行手动预紧，结构简单，便于操作。3、在串珠绳工作过程中，导向支架里伸出的弹片端部与工作台上导向支架连接口处三角孔相配合，在工作台下降过程中弹片依次被压入导向支架，再依次弹出，可以防止切割时串珠绳振动所引发工作台的回程现象。4、本实验选择的是重力进给模式，通过调节安放的重块来调节串珠绳的进给速度，结构简单，可实现进给速度的自动调整。在串珠绳工作过程中，通过行星轮机构和齿轮齿条机构来实现将串珠绳切割时的直线运动转变成串珠绳自身的转动，避免了串珠绳的不对称磨损，有利于对深水串珠绳的切削性能、磨损机理进行分析研究。

附图说明

图1为本发明的立体图；

图2为本发明总体结构的正视图；

图3为本发明总体结构的俯视图；

图4为本发明待切割试件驱动装置的剖视图；

图5为本发明串珠绳自转装置和串珠绳张紧装置的剖视图；

图6a和图6b分别为本发明串珠绳进给装置的剖视图和俯视图；

图中主要标号说明：1.串珠绳自转装置，2.串珠绳张紧装置，3.串珠绳，4.待切割试件驱动装置，5.串珠绳复位装置，6.台架，7.顶针，8.串珠绳进给装置，9.辅助架，10.丝杠，11.齿条，12.工作台，13.手轮，14.导向柱，15.定位孔，16.直角固定块，17.斜齿轮，18.水下位移传感器，19.齿轮，20.重物安置孔，21.液压马达，22.联轴器，23.液压马达基座，24.连接块，25.水下速度传感器，26.待切割试件，27.输入轴，28.行星轮基座，29.输出轴，30.固定块，31.水下压力传感器，32.螺旋端盖，33.弹片，34.导向支架，35.L形固定架，36.十字固定块。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

本发明包括台架正中心的待切割试件驱动装置，待切割试件前端安装用于轴向定位的顶针，台架两侧安装串珠绳进给装置，在导向支架上安装工作台。工作台偏内侧安装串珠绳张紧装置，在输出轴内部安有固定块，串珠绳安装在固定块上，外部是螺旋端盖，螺旋端盖上有U形凹槽和把手孔，便于放置安装有串珠绳的固定块后螺旋端盖的安装，手动预紧，在固定块和螺旋端盖之间安装水下压力传感器，可在深水进行串珠绳张紧力的测量。偏外侧安装串珠绳自转装置。在行星轮机构上方安装串珠绳复位装置，从而实现重复试验。该实验台能通过重力实现进给。在工作台上的重物安置孔安放重块，通过重力驱动串珠绳实现进给运动，同时利用施加重块的数量来调节串珠绳进给时的速度，结构简单，可实现进给速度的自动调整。该实验台设有工作台防振装置。在导向支架内部安装十字固定块、L形固定块以及安装在L形固定块上的弹片，弹片截面为直角梯形，其超出导向支架的突出端与工作台上的三角孔相配合，可以防止切割时串珠绳振动引发的工作台回程现象。金刚石串珠绳在切割过程中可实现自转，通过齿轮齿条机构和行星轮加速机构来实现将串珠绳切割时的直线运动转变成串珠绳自身的转动，避免串珠绳不对称磨损，有效的保证了串珠绳的寿命，实现了高压舱实验中串珠绳的自转。

如图1、图2、图3所示，台架6通过定位孔15固定在高压舱内，待切割试件驱动装置4安装在台架6正中间，液压马达基座23通过螺栓固定于台架6上，液压马达21和待切割试件26分别连接在液压马达基座23两端，在待切割试件26前端安装用于轴向定位的顶针7，在液压马达基座23两侧固定有两个导向支架34，在导向支架34上各安装有工作台12，工作台12上的两个重物安置孔20用来安放重块，偏内侧是串珠绳张紧机构2，偏外侧是串珠绳自转装置1，在行星轮基座28一侧安装有水下位移传感器18，用于测量串珠绳切割速度，在行星轮基座28的外侧安有齿条11，与齿轮19相啮合。在液压马达基座23后方安装串珠绳复位装置5，丝杠10和手轮13通过直角固定块16与斜齿轮17相连，斜齿轮17的转动从而带动丝杠10转动，控制辅助架9的升起和降落，辅助架9和丝杠10、两个导向柱14相连。

如图4所示，液压马达21通过联轴器22，连接块24与待切割试件26相连，在连接块24上方安装水下速度传感器25，当液压马达21带动待切割试件26转动时，测出液压马达的转速。如图5所示，齿轮19固定在输入轴27上，齿轮19与齿条11相啮合，在输出轴29内部安有固定块30，输出轴29与固定块30间留有间隙，用于张紧时的固定块30的移动，串珠绳3安装在固定块30上，外部是螺旋端盖32，螺旋端盖32上有U形凹槽和把手孔，在固定块30和螺旋端盖32间安装水下压力传感器31，测量串珠绳的张紧力。如图6a和图6b所示，是导向支架34，其内部是弹片33、L形固定块35和十字固定块36。

高压舱中模拟深海环境，工作过程中，用顶针7将待切割试件26轴向固定，在工作台12安放重块，手动调节螺旋端盖32，使水下压力传感器31读数达到预紧值为止，关闭高压舱，驱动液压马达21，带动待切割试件26转动，重力进给使串珠绳3下降，通过水下位移传感器18测出串珠绳切割速度。在下降过程中，齿轮19转动，通过串珠绳自转装置1带动输出轴29转动，从而带动串珠绳3的转动，串珠绳进给装置8能有效的预防切割时串珠绳3振动所引发的工作台回程现象。实验后将十字固定块36取出，L形固定块35向内靠拢，将辅助架9下落与行星轮基座用螺栓固定，通过手轮13转动带动辅助架9上升，实现工作台的回程。

本发明的原理是：固定在台架正中心的液压马达基座，液压马达和待切割试件固定在液压马达基座两侧，中间通过联轴器和连接块连接，连接块上方安装水下速度传感器，待切割试件前方安装用于轴向定位的顶针。液压马达基座两侧安装导向支架，导向支架上安装工作台，工作台上内侧安装串珠绳张紧装置，外侧安装串珠绳自转装置，在台架后方安装直角固定块，分别连接手轮与斜齿轮，丝杠与斜齿轮，方便操作，辅助架安装在丝杠和两个导向柱上，用于实验后工作台的回程运动。

所述串珠绳张紧装置，安装在工作台内侧，在输出轴内部安装有固定块，输出轴与固定块间留有间隙，用于串珠绳张紧时固定块的移动，串珠绳安装在固定块上，外部是螺旋端盖，螺旋端盖上有U形凹槽和把手孔，方便放置完装有串珠绳的固定块后螺旋端盖的安装，手动对串珠绳进行预紧，在固定块与螺旋端盖间安装有水下压力传感器，可在水下进行串珠绳张紧力的测量。

所述串珠绳自转装置，安装在工作台外侧，由齿轮齿条机构和行星轮加速机构组成，将串珠绳切割试件时的直线运动转变成串珠绳自身的转动，避免了串珠绳不对称磨损，使串珠绳全方位进行切削，有效的保证了串珠绳的寿命，在行星轮基座的一侧安装有水下位移传感器，用于在高压舱内测量串珠绳的切割速度。

所述串珠绳进给装置，在工作台上的重物安置孔安放重块，通过重力带动串珠绳的进给运动，在导向支架内部是十字固定块、L形固定块以及安装在L形固定块上的弹片。弹片截面为直角梯形，其超出导向支架的突出端与工作台上的的导向支架连接口处三角孔相配合，在工作台下降时三角孔与弹片接触，将弹片压入导向支架，再下降时弹片弹出，可以防止切割时串珠绳振动引发的工作台回程现象。

综上，本发明提供的是一种高压舱内自转式串珠绳实验台。该实验台主要由待切割试件驱动装置、串珠绳张紧装置、串珠绳自转装置、串珠绳进给装置以及串珠绳复位装置等部分组成，用于完成串珠绳在高压舱内的切割磨损实验。高压舱带有压力控制气液增压系统，实现不同压力阶段的准确控制。高压液体环境模拟，可用于深海模拟试验。待切割试件驱动装置通过液压马达带动待切割试件转动。串珠绳张紧装置采用螺旋端盖，进行手动预紧，能有效的减少串珠绳在工作过程中的振动。串珠绳自转装置采用了齿轮齿条机构和行星轮加速机构，将切割时的直线运动转变成串珠绳自身的转动，避免不对称磨损，有效的保证串珠绳的寿命。串珠绳进给装置采用了重力进给模式，在切割过程中通过弹片预防工作时串珠绳振动引发的工作台回程现象。串珠绳复位装置采用斜齿轮、丝杠等来实现辅助架的升起和降落，从而实现重复实验。本发明结构简单，仅靠液压马达进行动力驱动，用于高压舱内模拟串珠绳在深海环境下的切割磨损实验。本发明是一种高压舱内自转式串珠绳实验台，采用螺旋端盖的方式来进行串珠绳的预紧，通过重力驱动进行切割，用齿轮齿条机构和行星轮加速机构来实现串珠绳的自转，在高压舱中模拟深水环境下的串珠绳切割磨损实验。

Claims (3)

1.高压舱内自转式串珠绳实验台，其特征在于：包括设置在高压舱内的台架、待切割试件驱动装置、串珠绳张紧装置、串珠绳自转装置、串珠绳进给装置和串珠绳复位装置，所述带切割试件驱动装置包括设置在台架中间位置的液压马达基座、设置在液压马达基座一端的液压马达、与液压马达输出端连接的连接块、设置在连接块端部的带切割试件，所述台架上还设置有与带切割试件端部配合的顶针，所述连接块上方还设置有水下速度传感器；

所述串珠绳进给装置有两套、且对称设置在待切割试件驱动装置两侧的台架上，每个串珠绳进给装置包括设置在台架上的截面是方形的导向支架、设置在导向支架内的四个L型固定架、设置在四个L型固定架之间的十字固定块，每个L型固定架的一端部与导向支架上设置的凹槽配合，且每个L型固定架的与凹槽配合的端部上还设置有弹片，导向架上还设置有工作台，工作台上设置有与弹片配合的孔，所述工作台上还设置有安放重物的重物安置孔；

所述串珠绳张紧装置、串珠绳自转装置均有两套，两个串珠绳张紧装置分别设置在对应工作台的外侧，两个串珠绳自转装置分别设置在对应工作台的内侧，每个串珠绳自转装置包括设置在工作台上的齿条和行星轮基座、设置在行星轮基座内的行星轮系、安装在行星轮系输入轴上的齿轮，齿轮与齿条啮合，行星轮系的输出轴的端部设置有安装槽，行星轮基座的外侧设置有水下位移传感器，每个串珠绳张紧装置包括设置在安装槽内的固定块、设置在固定块外端的螺旋端盖、设置在固定块和螺旋端盖之间的水下压力传感器，两个串珠绳张进装置的固定块之间设置有串珠绳；

所述串珠绳复位装置包括设置在工作台上的丝杠、安装在丝杠下端的从动斜齿轮、安装在工作台上的直角固定块、安装在直角固定块上的斜齿轮轴、安装在斜齿轮轴两端的主动斜齿轮和手轮，主动斜齿轮和从动斜齿轮啮合，所述丝杠位于待切割试件驱动装置的后方，丝杠上设置有可移动的类Y型的辅助架，工作台上设置有两根导向柱，辅助架的两端部分别设置在两根导向柱上。

2.根据权利要求1所述的高压舱内自转式串珠绳实验台，其特征在于：串珠绳穿过对应螺旋端盖上设置的U型槽。

3.根据权利要求1或2所述的高压舱内自转式串珠绳实验台，其特征在于：所述弹片的截面形状是直角梯形，所述工作台上设置有与弹片配合孔是指工作台上设置有与弹片配合的三角孔。