CN109520873A - 一种基于链条齿轮减速的慢拉伸压缩装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于链条齿轮减速的慢拉伸压缩装置，其特征在于：所述的电动机安装在方形盒体后侧面上，链轮组安装在方形盒体内，主动锥齿轮安装在转轴上，下内壳体安装在方形盒体内底面上，电化学腐蚀单元通过滑槽安装在下内壳体内，推力轴承安装在下内壳体顶端中心孔里，从动锥齿轮通过推力轴承安装在滚珠丝杠上，小车安装在滚珠丝杠顶端，上内壳体安装在方形盒体内的顶面上，垂直导轨安装在上内壳体内左侧面和右侧面上，小车安装在垂直导轨上，摇杆两端分别通过后轴承和前轴承安装在方形盒体上，手把固定安装在摇杆上。本发明方法简单，方便拆卸，结构紧凑，可对多种材料进行交替循环加载，实现应力腐蚀和腐蚀疲劳多功能一体化测试。

Description

一种基于链条齿轮减速的慢拉伸压缩装置
技术领域
本发明属于应力与耐腐蚀性一体化监测技术领域，具体涉及一种基于链条齿轮减速的慢拉伸压缩装置。
背景技术
随着船舶设计结构以及船用机械设备的不断进步，从其强度，寿命，轻量化等角度考虑，船舶对材料要求越来越高。由于船舶处于海水的潮湿环境下工作，加之受到外加应力或内部残余应力的载荷作用，急剧增加了构件材料应力腐蚀开裂的可能性。在不当的应力腐蚀监测下，这种破坏往往会给海上工程带来严重的灾难性损失。大量工程失效案例表明，应力腐蚀是构成构件失效的主要原因之一。因此在评价船舶构件实用寿命时必须考虑应力与腐蚀介质的协同作用。
应力腐蚀和腐蚀疲劳是由残余或外加应力导致的应变和腐蚀联合作用产生的材料破坏过程。对于就应力腐蚀评价方法而言，国际公认标准给出中给出了多种应力腐蚀评价方法，有3种试样类型，即光滑试样、带缺口试样和预制裂纹试样；加载形式也有3种，即恒位移、恒载荷和慢应变速率。试样类型和加载形式的不同组合就产生了各种应力腐蚀评价方法。
现有的金属材料应力腐蚀装置所用慢拉伸试验机体积较大，与电化学腐蚀装置的匹配不够完善。外国已有设备对试样慢拉伸条件下的位移伸长量测量需通过计算估计，精度差且耗时，且电化学装置较简单，无法实现试样的多选性，不便于与拉伸试验机的连接匹配。
在现有专利中，CN201993271U(一种矩形截面试样慢拉伸应力腐蚀试验的环境箱装置)，其缺点是试样形状局限性大，无法实现腐蚀环境的对流态，筒体密封不便于监测试样拉伸位移与力的变化。CN106323784A(基于慢拉伸应力腐蚀试验机的间浸腐蚀试验方法及装置)，其缺点是无法测量拉伸试样位移，电化学系统的装置未涉及，性能较为单一。CN108593537A(一种便携式金属材料拉伸应力电化学腐蚀装置)，其缺点是拉伸试验机与液槽难以连接，未涉及慢拉伸压缩应力设计。现有设备难以实现慢拉伸与电化学腐蚀设备间的良好配合，可选试样种类局限较大，对慢拉伸的速度控制缺少解决方案。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足提供一种基于链条齿轮减速的慢拉伸压缩装置，其方法简单，方便拆卸，结构紧凑，可对多种材料进行交替循环加载，实现应力腐蚀和腐蚀疲劳多功能一体化测试。
为实现上述技术目的，本发明采取的技术方案为：
一种基于链条齿轮减速的慢拉伸压缩装置，其特征在于：包括方形盒体、电动机、链轮组、电化学腐蚀单元、下内壳体、滚珠丝杠、推力轴承、位移传感器与压力传感器、从动锥齿轮、主动锥齿轮、转轴、垂直导轨、小车、上内壳体、手把、后轴承、摇杆和前轴承，所述的电动机固定安装在方形盒体后侧面上，所述的链轮组安装在方形盒体内且链轮组输入端通过联轴器与电动机输出轴连接，所述的转轴通过轴承安装在方形盒体安装孔里，所述的主动锥齿轮固定安装在转轴上且主动锥齿轮通过链条与链轮组输出端连接，所述的下内壳体固定安装在方形盒体内底面上，所述的电化学腐蚀单元通过滑槽安装在下内壳体内，所述的推力轴承安装在下内壳体顶端中心孔里，所述的从动锥齿轮通过推力轴承安装在滚珠丝杠上且从动锥齿轮与主动锥齿轮啮合，所述的位移传感器与压力传感器固定安装在滚珠丝杠底部，所述的小车固定安装在滚珠丝杠顶端，所述的上内壳体固定安装在方形盒体内的顶面上，所述的垂直导轨固定安装在上内壳体内左侧面和右侧面上，所述的小车安装在垂直导轨上，所述的摇杆两端分别通过后轴承和前轴承安装在方形盒体上，所述的手把固定安装在摇杆上。
上述的电化学腐蚀单元由圆柱盒体、上夹头、右电极插槽、下夹头、左电极插槽、腐蚀液注入孔和腐蚀液流出孔组成，所述的上夹头固定安装在圆柱盒体顶面上的安装孔里，所述的圆柱盒体顶面上设有腐蚀液注入孔和腐蚀液流出孔，所述的下夹头固定安装在圆柱盒体底面上的安装孔里，所述的圆柱盒体右端面上设有右电极插槽，所述的圆柱盒体左端面上设有左电极插槽。
上述的电化学腐蚀单元中的圆柱盒体采用透明有机玻璃(PMMA)制作而成。
上述的摇杆通过螺纹与芯键配合在一起，对摇杆施力将芯键推入止推轴承固定的另一半轴。
上述的电化学腐蚀单元中的圆柱盒体的直径为240mm且其高度为400mm～1000mm。
本发明可经由改变齿轮配合实现对慢拉伸(压缩)应变速率的控制，并与腐蚀电化学环境箱配合，实时获取拉伸试样位移、力和电化学信号变化的装置与方法；该装置具备监测材料慢拉伸(压缩)过程位移和应力大小，同时原位监测流态腐蚀环境中的电化学行为。通过链轮组的正反转实现拉伸压缩的循环试验，实现材料慢拉伸(压缩)过程力化行为监测分析的多性能一体化测试方法。为解决慢拉伸试样的长度与上下两夹具之间距离的不匹配问题，在每一次实验开始时可通过此装置快速地进行丝杠的复位。在现有的装置中多以电动机反转或正转使丝杠上升或下降一定距离而满足试样长度要求，但经多级减速后加载在试样上的速度微乎其微，将明显增加实验的时间。本装置采用芯键和止推轴承及摇杆，可使电动机与减速装置分离，从而实现丝杠的快速移动，将摇杆插入轴承孔通过螺纹与芯键配合在一起，对摇杆施力将芯键推入止推轴承固定的另一半轴，恰使芯键的受力部分完全进入，原半轴中只由芯键的圆锥部分起导向作用，摇动摇杆使圆锥齿轮转动从而带动丝杠运动，可改变摇杆速度方向实现丝杠快速升降，不影响另一半轴及以下的传动装置。当需要电动机带动慢拉伸装置时，通过摇杆拉回芯键连接两个半轴，力从芯键传动到圆锥齿轮，为避免芯键棱边无法契合，侧板背面做有标记，摇杆的摇柄刚好正对，或90°正对，或180°正对，或270°正对时缓慢拉回芯键调整，然后反方向旋转摇杆使之与芯键分离。试样表面粘连应变片，连接位移传感器和压力传感器，可实时监测数据采集器显示的拉伸试样应变变化。
本发明的优点在于以下几点：该装置由链轮组正反转实现拉伸与压缩的循环施力，链轮组使用可更替链条和链轮提供多种力与位置的选择，由滚珠丝杠作为连接链轮组与电化学腐蚀系统的连接件可变回转运动为直线运动施加压力，配合可伸缩壳体的慢拉伸应力电化学腐蚀系统实现多种材料于对流态腐蚀环境下应力腐蚀和腐蚀疲劳过程电化学信号监测，设置有复位装置方便快速将丝杠位置复原；该装置加载方便，操作简单，功能多样，可检测慢拉伸试样的力与位移变化以及腐蚀情况，方便观察分析。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的A-A结构断面视图；
图3是本发明电化学腐蚀单元的结构主视图；
图4是本发明电化学腐蚀单元的结构俯视图。
其中的附图标记为：方形盒体1、电动机2、链轮组3、电化学腐蚀单元4、圆柱盒体401、上夹头402、右电极插槽403、下夹头404、左电极插槽405、腐蚀液注入孔406、腐蚀液流出孔407、下内壳体5、滚珠丝杠6、推力轴承7、位移传感器与压力传感器8、从动锥齿轮9、主动锥齿轮10、转轴11、垂直导轨12、小车13、上内壳体14、手把15、后轴承16、摇杆17、前轴承18。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作出进一步说明：
一种基于链条齿轮减速的慢拉伸压缩装置，其特征在于：包括方形盒体1、电动机2、链轮组3、电化学腐蚀单元4、下内壳体5、滚珠丝杠6、推力轴承7、位移传感器与压力传感器8、从动锥齿轮9、主动锥齿轮10、转轴11、垂直导轨12、小车13、上内壳体14、手把15、后轴承16、摇杆17和前轴承18，所述的电动机2固定安装在方形盒体1后侧面上，所述的链轮组3安装在方形盒体1内且链轮组3输入端通过联轴器与电动机2输出轴连接，所述的转轴11通过轴承安装在方形盒体1安装孔里，所述的主动锥齿轮10固定安装在转轴11上且主动锥齿轮10通过链条与链轮组3输出端连接，所述的下内壳体5固定安装在方形盒体1内底面上，所述的电化学腐蚀单元4通过滑槽安装在下内壳体5内，所述的推力轴承7安装在下内壳体5顶端中心孔里，所述的从动锥齿轮9通过推力轴承7安装在滚珠丝杠6上且从动锥齿轮9与主动锥齿轮10啮合，所述的位移传感器与压力传感器8固定安装在滚珠丝杠6底部，所述的小车13固定安装在滚珠丝杠6顶端，所述的上内壳体14固定安装在方形盒体1内的顶面上，所述的垂直导轨12固定安装在上内壳体14内左侧面和右侧面上，所述的小车13安装在垂直导轨12上，所述的摇杆17两端分别通过后轴承16和前轴承18安装在方形盒体1上，所述的手把15固定安装在摇杆17上。
实施例中，电化学腐蚀单元4由圆柱盒体401、上夹头402、右电极插槽403、下夹头404、左电极插槽405、腐蚀液注入孔406和腐蚀液流出孔407组成，所述的上夹头402固定安装在圆柱盒体401顶面上的安装孔里，所述的圆柱盒体401顶面上设有腐蚀液注入孔406和腐蚀液流出孔407，所述的下夹头404固定安装在圆柱盒体401底面上的安装孔里，所述的圆柱盒体401右端面上设有右电极插槽403，所述的圆柱盒体401左端面上设有左电极插槽405。
实施例中，电化学腐蚀单元4中的圆柱盒体401采用透明有机玻璃(PMMA)制作而成。
实施例中，摇杆17通过螺纹与芯键配合在一起，对摇杆17施力将芯键推入止推轴承固定的另一半轴。
实施例中，电化学腐蚀单元4中的圆柱盒体401的直径为240mm且其高度为400mm～1000mm。
以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种基于链条齿轮减速的慢拉伸压缩装置，其特征在于：包括方形盒体(1)、电动机(2)、链轮组(3)、电化学腐蚀单元(4)、下内壳体(5)、滚珠丝杠(6)、推力轴承(7)、位移传感器与压力传感器(8)、从动锥齿轮(9)、主动锥齿轮(10)、转轴(11)、垂直导轨(12)、小车(13)、上内壳体(14)、手把(15)、后轴承(16)、摇杆(17)和前轴承(18)，所述的电动机(2)固定安装在方形盒体(1)后侧面上，所述的链轮组(3)安装在方形盒体(1)内且链轮组(3)输入端通过联轴器与电动机(2)输出轴连接，所述的转轴(11)通过轴承安装在方形盒体(1)安装孔里，所述的主动锥齿轮(10)固定安装在转轴(11)上且主动锥齿轮(10)通过链条与链轮组(3)输出端连接，所述的下内壳体(5)固定安装在方形盒体(1)内底面上，所述的电化学腐蚀单元(4)通过滑槽安装在下内壳体(5)内，所述的推力轴承(7)安装在下内壳体(5)顶端中心孔里，所述的从动锥齿轮(9)通过推力轴承(7)安装在滚珠丝杠(6)上且从动锥齿轮(9)与主动锥齿轮(10)啮合，所述的位移传感器与压力传感器(8)固定安装在滚珠丝杠(6)底部，所述的小车(13)固定安装在滚珠丝杠(6)顶端，所述的上内壳体(14)固定安装在方形盒体(1)内的顶面上，所述的垂直导轨(12)固定安装在上内壳体(14)内左侧面和右侧面上，所述的小车(13)安装在垂直导轨(12)上，所述的摇杆(17)两端分别通过后轴承(16)和前轴承(18)安装在方形盒体(1)上，所述的手把(15)固定安装在摇杆(17)上。
2.根据权利要求1所述的一种基于链条齿轮减速的慢拉伸压缩装置，其特征在于：所述的电化学腐蚀单元(4)由圆柱盒体(401)、上夹头(402)、右电极插槽(403)、下夹头(404)、左电极插槽(405)、腐蚀液注入孔(406)和腐蚀液流出孔(407)组成，所述的上夹头(402)固定安装在圆柱盒体(401)顶面上的安装孔里，所述的圆柱盒体(401)顶面上设有腐蚀液注入孔(406)和腐蚀液流出孔(407)，所述的下夹头(404)固定安装在圆柱盒体(401)底面上的安装孔里，所述的圆柱盒体(401)右端面上设有右电极插槽(403)，所述的圆柱盒体(401)左端面上设有左电极插槽(405)。
3.根据权利要求2所述的一种基于链条齿轮减速的慢拉伸压缩装置，其特征在于：所述的电化学腐蚀单元(4)中的圆柱盒体(401)采用透明有机玻璃(PMMA)制作而成。
4.根据权利要求1所述的一种基于链条齿轮减速的慢拉伸压缩装置，其特征在于：所述的摇杆(17)通过螺纹与芯键配合在一起，对摇杆(17)施力将芯键推入止推轴承固定的另一半轴。
5.根据权利要求2所述的一种基于链条齿轮减速的慢拉伸压缩装置，其特征在于：所述的电化学腐蚀单元(4)中的圆柱盒体(401)的直径为240mm且其高度为400mm～1000mm。
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