CN109307627B - 一种弯曲试验装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种弯曲试验装置，该装置包括：环境模拟仓、弯曲试验系统、测量系统和控制系统；其中，环境模拟仓盛放待测试件并模拟待测试件使用状态的实时温度；弯曲试验系统部分或全部设置于环境模拟仓内，对待测试件进行弯曲试验测试；测量系统对待测试件的变形进行测试；控制系统分别与弯曲试验系统和测试系统相连接，接收弯曲试验系统对待测试件施加的弯曲力和测量系统测试的结果并控制试验系统施加的弯曲力。本发明对待测试件进行力‑位移闭环控制下控制试验系统施加的弯曲力，进而提高待测试件模拟的准确性，从而提高该装置对待测试件进行弯曲试验测试的准确性，降低试验结果的误差，以确保电力设备即输电设备的安全运行。
Description
技术领域
本发明涉及弯曲试验技术领域，具体而言，涉及一种弯曲试验装置。
背景技术
高压输电线遍布全球的各个角落，输电线上的每个部件必须能够在复杂的气候环境下正常使用，绝缘子作为输电线上的重要部件，其机械强度对电力设备的安全运行会造成严重威胁，而目前的试验装置对绝缘子弯曲试验结果误差大，致使绝缘子使用时易造成电力设备出现安全事故。
发明内容
鉴于此，本发明提出了一种弯曲试验装置，旨在解决现有试验装置对绝缘子弯曲试验结果误差大的问题。
本发明提出了一种弯曲试验装置，该装置包括：环境模拟仓、弯曲试验系统、测量系统和控制系统；其中，所述环境模拟仓用于盛放待测试件并模拟所述待测试件使用状态的实时温度；所述弯曲试验系统部分或全部设置于所述环境模拟仓内，用于对所述待测试件进行弯曲试验测试；所述测量系统用于对所述待测试件的变形进行测试；所述控制系统分别与所述弯曲试验系统和所述测试系统相连接，用于接收所述弯曲试验系统对所述待测试件施加的弯曲力和所述测量系统测试的结果，并对所述待测试件进行力-位移闭环控制下控制所述试验系统施加的弯曲力。
进一步地，上述弯曲试验装置，所述弯曲试验系统包括：支架、旋转机构、升降机构和弯曲机构；其中，所述旋转机构设置于所述支架上，用于卡设所述待测试件并驱动所述待测试件进行平面内的回转运动，以通过所述弯曲机构对所述待测试件的不同方位进行弯曲测试；所述升降机构设置于所述支架上，用于驱动所述弯曲机构上下移动以调整所述弯曲机构的高度。
进一步地，上述弯曲试验装置，所述弯曲机构包括：第一驱动件、加载件和加载力测量件；其中，所述第一驱动件与所述加载件相连接，用于驱动所述加载件做直线移动以对所述待测试件施加弯曲力；所述加载力测量件与所述加载件相连接，用于测量向所述待测试件施加的弯曲力值。
进一步地，上述弯曲试验装置，所述加载件通过第一滚珠丝杆副与所述第一驱动件相连接。
进一步地，上述弯曲试验装置，所述第一驱动件包括：伺服电机和减速器；其中，所述伺服电机通过所述减速器与所述加载件相连接。
进一步地，上述弯曲试验装置，所述升降机构包括：第二驱动件和第二滚珠丝杆副；其中，所述第二驱动件通过所述第二滚珠丝杆副与所述弯曲机构相连接，用于驱动所述弯曲机构上升或下降。
进一步地，上述弯曲试验装置，所述旋转机构包括：第三驱动件和下转盘；其中，所述第三驱动件与所述下转盘相连接，用于驱动所述下转盘转动以带动所述下转盘上卡设的待测试件转动。
进一步地，上述弯曲试验装置，所述环境模拟仓包括箱体、制冷件、加热件和送风机。
进一步地，上述弯曲试验装置，该装置还包括：显示储存器；其中，所述显示储存器分别与所述环境模拟仓、所述弯曲试验系统、所述测量系统相连接，用于接收存储并显示试验过程中施加的弯曲力值、所述测量系统测试的位移和所述环境模拟仓内的温度的变化曲线。
进一步地，上述弯曲试验装置，该装置还包括：打印机；其中，所述打印机与所述显示储存器相连接，用于接收并打印所述显示储存器存储的弯曲力值、位移和温度的变化曲线。
本发明提供的弯曲试验装置，本实施例提供的弯曲试验装置，通过环境模拟仓对待测试件的环境进行模拟，以确保待测试件弯曲试验结果的准确性；通过控制系统接收弯曲试验系统对待测试件施加的弯曲力和测量系统测试的结果，以便据此对待测试件进行力-位移闭环控制下控制试验系统施加的弯曲力，进而提高待测试件模拟的准确性，从而提高该装置对待测试件进行弯曲试验测试的准确性，降低试验结果的误差，以确保电力设备即输电设备的安全运行。同时，该装置具备可控性强、人机界面友好的特点，通过控制模拟了自然环境下的冷热交替和对产品施加的机械外力，能有效测试绝缘子的弯曲强度，可用于对绝缘子产品改进措施有效性进行评估，进而提出有效的合理建议进行改进，确保重要输电设备的安全运行。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
图1为本发明实施例提供的弯曲试验装置的结构框图；
图2为本发明实施例提供的弯曲试验装置的主视图；
图3为本发明实施例提供的弯曲试验装置的俯视图；
图4为本发明实施例提供的环境模拟仓的主视图；
图5为本发明实施例提供的环境模拟仓的侧视图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
参见图1至图3，其示出了本发明实施例提供的弯曲试验装置的优选结构。如图所示，该装置包括：环境模拟仓1、弯曲试验系统2、测量系统3、控制系统4、显示储存器5和打印机6；其中，环境模拟仓1用于盛放待测试件并模拟待测试件使用状态的实时温度，以便对待测试件的环境进行实时模拟，其包括温度、时间和循环次数的模拟即模拟冷热循环的自然环境，以便提高该装置试验结果的准确性。弯曲试验系统2部分或全部设置于环境模拟仓1内，用于对待测试件进行弯曲试验测试，以便对其使用过程中弯曲进行模拟即模拟自然环境下对待测试件的机械疲劳及老化，进而获取待测试件例如绝缘子的机械强度。测量系统3用于对待测试件的变形进行测试，以便获取待测试件的位移即弯曲变形程度，其中，测量系统3可以为设置于待测试件上的传感器。
继续参见图1至图3，控制系统4分别与弯曲试验系统2和测试系统3相连接，用于接收弯曲试验系统2对待测试件施加的弯曲力和测量系统3测试的结果，并对待测试件进行力-位移闭环控制下控制试验系统施加的弯曲力，进而提高待测试件模拟的准确性，从而提高该装置对待测试件进行弯曲试验测试的准确性，降低试验结果的误差，以确保电力设备即输电设备的安全运行。
继续参见图1至图3，显示储存器5分别与环境模拟仓1、弯曲试验系统2、测试系统3相连接，用于接收存储并显示试验过程中施加的弯曲力值、测量系统3测试的位移和环境模拟仓1内的温度的变化曲线，以便实现试验参数、试验结果及试验过程曲线的显示和储存，以便直观观察待测试件的试验结果。打印机6与显示储存器5相连接，当然也可以分别与环境模拟仓1、弯曲试验系统2、测试系统3相连接，用于接收并打印显示储存器5存储的弯曲力值、位移和温度的变化曲线，以便直观观察待测试件的试验结果。
显然可以理解的是，本实施例提供的弯曲试验装置，通过环境模拟仓对待测试件的环境进行模拟，以确保待测试件弯曲试验结果的准确性；通过控制系统4接收弯曲试验系统2对待测试件施加的弯曲力和测量系统3测试的结果，以便据此对待测试件进行力-位移闭环控制下控制试验系统施加的弯曲力，进而提高待测试件模拟的准确性，从而提高该装置对待测试件进行弯曲试验测试的准确性，降低试验结果的误差，以确保电力设备即输电设备的安全运行。
继续参见图1至图5，环境模拟仓1包括：箱体11、制冷件12、加热件（图中未示出）和送风机13，以满足待测试件的温度要求。制冷件12可采用机械压缩复叠制冷，高效散热片式蒸发器和水冷冷凝器。加热件可采用翅片式加热器。箱体11的门可以在试验室内打开，防止操作人员被锁在试验室内，门框上开竖长条形窄门，以便试验的待测试件进入。箱体11正面设置观察窗，材料采用导电膜加热防雾玻璃。环境模拟仓1的箱体11内还可设有温度传感器和温度控制器。温度控制器控制方式为平衡调温方式，其温度、时间和循环方式可通过人工输入和调节。温度控制器还具有定时功能即自动启动和自动停止等功能，以便使得环境模拟仓1温度与待测试件冷热循环的自然环境相符。
继续参见图1至图3，弯曲试验系统2包括：支架21、旋转机构22、升降机构23和弯曲机构24；其中，支架21设置于环境模拟仓1的箱体11内。优选地，支架21包括平设于箱体11内的底座211和立设于箱体11内的立柱212。旋转机构22设置于支架21上，用于卡设待测试件并驱动待测试件进行平面内的回转运动，以通过弯曲机构24对待测试件的不同方位进行弯曲测试。优选地，旋转机构22设置于底座211上，以便确保旋转机构22的稳定性，进而确保待测试件转动和测试时的稳定性。
继续参见图1至图3，旋转机构22包括：第三驱动件221和下转盘222；其中，第三驱动件221与下转盘222相连接，用于驱动下转盘222转动以带动下转盘222上卡设的待测试件转动。具体地，第三驱动件221为电机，其通过传动轴223带动下转盘222转动，以便带动下转盘222上卡设的待测试件转动，进而实现待测试件不同方位的弯曲试验。优选地，第三驱动件221每次带动下转盘222转动90°转动四次完成循环实现待测试件360°无限制旋转，以便实现精准控制待测试件进行四方位弯曲试验。
继续参见图1至图3，升降机构23设置于支架2上，弯曲机构24设置于升降机构23上，以便通过升降机构23驱动弯曲机构24上下移动，进而实现弯曲机构24位置的调整，进而便于待测试件的安装和换取，同时确保弯曲机构24对待测试件施加弯曲力位置的精准性，进而确保测试结果的准确性。优选地，升降机构23设置于立柱212上，以便确保弯曲机构24沿立柱212上下移动，进而确保弯曲机构24移动的稳定性。显然可以得到的是，本实施例提供的弯曲试验系统，通过旋转机构22、升降机构23和弯曲机构24可同时对待测试件进行弯曲试验的调整，同时三个工位互不干扰，可确保对待测试件施加弯曲力的精准性，进而确保弯曲测试结果的准确性。
继续参见图1至图3，升降机构23包括：第二驱动件231和第二滚珠丝杆副232；其中，第二驱动件231通过第二滚珠丝杆副232与弯曲机构24相连接。具体地，第二驱动件231为电机，其设置于支架21上。第二滚珠丝杆副232的第二滚珠丝杆与第二驱动件231相连接，第二滚珠丝杆副232的第二丝杆螺母与弯曲机构24相连接，以便通过第二驱动件231 驱动第二滚珠丝杆转动以带动第二丝杆螺母上升或下降，进而带动设置于第二丝杆螺母上的弯曲机构24整体上升或下降即调整弯曲机构24的高度。
继续参见图1至图3，弯曲机构24包括：第一驱动件241、加载件242和加载力测量件（图中未示出）；其中，第一驱动件241与加载件242相连接，用于驱动加载件242做直线移动以对待测试件施加弯曲力。具体地，第一驱动件241设置于升降机构23中第三滚珠丝杆副的第三丝杆螺母上，以便随第三丝杆螺母上升或下降。其中，第一驱动件241包括伺服电机和减速机，伺服电机通过减速器与加载件242相连接，以便通过减速器将力矩放大，进而提高加载件242施加弯曲力的稳定性。加载件242通过减速机与第一驱动件241相连接，以便通过减速机将力矩放大后驱动加载件242对待测试件施加弯曲力。优选地，加载件242通过第一滚珠丝杆副243与驱动件241相连接，以便将驱动件241输出的转动转化为加载件242的直线运动，当然加载件242亦可通过齿轮齿条等与驱动件241相连接。加载力测量件与加载件242相连接，用于测量向待测试件施加的弯曲力值。加载力测量件可以为传感器。
其中，控制系统4与制冷件12、加热件、送风机13、第一驱动件241、第三驱动件221、第二驱动件231和第一驱动件241均相连接，以便通过计算机、PLC可编程控制器根据传感器的力值反馈对第一驱动件241的转速和转矩进行控制，并通过显示储存器5记录试验过程中力值、位移和温度的变化曲线，同时亦可通过制冷件12、加热件、送风机13控制箱体11内的温度，以模拟自然环境，且提高第三驱动件221、第二驱动件231调整待测试件和弯曲机构24的位置，以便确保弯曲机构24施加弯曲力的准确性。
综上，本实施例提供的弯曲试验装置，通过环境模拟仓对待测试件的环境进行模拟，以确保待测试件弯曲试验结果的准确性；通过控制系统4接收弯曲试验系统2对待测试件施加的弯曲力和测量系统3测试的结果，以便据此对待测试件进行力-位移闭环控制下控制试验系统施加的弯曲力，进而提高待测试件模拟的准确性，从而提高该装置对待测试件进行弯曲试验测试的准确性，降低试验结果的误差，以确保电力设备即输电设备的安全运行。同时，该装置具备可控性强、人机界面友好的特点，通过控制模拟了自然环境下的冷热交替和对产品施加的机械外力，能有效测试绝缘子的弯曲强度，可用于对绝缘子产品改进措施有效性进行评估，进而提出有效的合理建议进行改进，确保重要输电设备的安全运行。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (6)
1.一种弯曲试验装置，其特征在于，包括：环境模拟仓（1）、弯曲试验系统（2）、测量系统（3）和控制系统（4）；其中，
所述环境模拟仓（1）用于盛放待测试件并模拟所述待测试件使用状态的实时温度；
所述弯曲试验系统（2）部分或全部设置于所述环境模拟仓（1）内，用于对所述待测试件进行弯曲试验测试；
所述测量系统（3）用于对所述待测试件的变形进行测试；
所述控制系统（4）分别与所述弯曲试验系统（2）和所述测量 系统相连接，用于接收所述弯曲试验系统（2）对所述待测试件施加的弯曲力和所述测量系统（3）测试的结果，并对所述待测试件进行力-位移闭环控制下控制所述弯曲 试验系统施加的弯曲力；
所述弯曲试验系统（2）包括：支架（21）、旋转机构（22）、升降机构（23）和弯曲机构（24）；其中，
所述支架（21）设置于所述环境模拟仓（1）的箱体（11）内，所述旋转机构（22）设置于所述支架（21）的底座（211）上，用于卡设所述待测试件并驱动所述待测试件进行平面内的回转运动，以通过所述弯曲机构（24）对所述待测试件的不同方位进行弯曲测试；
所述升降机构（23）设置于所述支架（21）的立柱（212）上，所述弯曲机构（24）设置于所述升降机构（23）上，所述升降机构（23）用于驱动所述弯曲机构（24）上下移动以调整所述弯曲机构（24）的高度；
所述升降机构（23）包括：第二驱动件（231）和第二滚珠丝杆副（232）；其中，
所述第二驱动件（231）通过所述第二滚珠丝杆副（232）与所述弯曲机构（24）相连接，所述第二滚珠丝杆副（232）的第二滚珠丝杆与所述第二驱动件（231）相连接，所述第二滚珠丝杆副（232）的第二丝杆螺母与所述弯曲机构（24）相连接，用于驱动所述弯曲机构（24）上升或下降；
所述弯曲机构（24）包括：第一驱动件（241）、加载件（242）和加载力测量件；其中，
所述第一驱动件（241）设置在所述第二滚珠丝杆副（232）的第二丝杆螺母上，以随所述第二丝杆螺母上升或下降；
所述第一驱动件（241）与所述加载件（242）相连接，用于驱动所述加载件（242）做直线移动以对所述待测试件施加弯曲力；
所述加载力测量件与所述加载件（242）相连接，用于测量向所述待测试件施加的弯曲力值；
所述加载件（242）通过第一滚珠丝杆副（243）与所述第一驱动件（241）相连接，用于将驱动件输出的转动转化为加载件的直线运动。
2.根据权利要求1所述的弯曲试验装置，其特征在于，所述第一驱动件（241）包括：伺服电机和减速器；其中，
所述伺服电机通过所述减速器与所述加载件（242）相连接。
3.根据权利要求2所述的弯曲试验装置，其特征在于，
所述旋转机构（22）包括：第三驱动件（221）和下转盘（222）；其中，
所述第三驱动件（221）与所述下转盘（222）相连接，用于驱动所述下转盘（222）转动以带动所述下转盘（222）上卡设的待测试件转动。
4.根据权利要求1所述的弯曲试验装置，其特征在于，所述环境模拟仓（1）包括箱体（11）、制冷件（12）、加热件和送风机（13）。
5.根据权利要求1所述的弯曲试验装置，其特征在于，还包括：显示储存器（5）；其中，
所述显示储存器（5）分别与所述环境模拟仓（1）、所述弯曲试验系统（2）、所述测量系统（3）相连接，用于接收存储并显示试验过程中施加的弯曲力值、所述测量系统（3）测试的位移和所述环境模拟仓（1）内的温度的变化曲线。
6.根据权利要求5所述的弯曲试验装置，其特征在于，还包括：打印机（6）；其中，
所述打印机（6）与所述显示储存器（5）相连接，用于接收并打印所述显示储存器（ 5 ）存储的弯曲力值、位移和温度的变化曲线。
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