CN110940590B - 一种轴向拉力测试装置及其测试方法 - Google Patents

一种轴向拉力测试装置及其测试方法 Download PDF

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Abstract

一种轴向拉力测试装置及其测试方法，它涉及测力试验技术领域。本发明为解决现有桨叶拉力测试方式操作复杂、灵活性差、效率低、会受到产品尺寸和试验设备限制的问题。测试装置包括底座组件、夹具组件、第一气缸、第二气缸、第一压力传感器、第二压力传感器、第一百分表和第二百分表，夹具组件设置在底座组件的上方，第一气缸和第二气缸垂直对称设置在底座组件与夹具组件之间，第一气缸的活塞杆末端设有第一压力传感器，第二气缸的活塞杆末端设有第二压力传感器，第一百分表和第二百分表的测头分别与底座组件的上端面配合。测试方法：选择底座组件和夹具组件；装夹桨叶根部；装夹桨叶叶片部；安装测力元件；测量数值。本发明用于桨叶的拉力测试。

Description

一种轴向拉力测试装置及其测试方法
技术领域
本发明涉及测力试验技术领域，具体涉及一种轴向拉力测试装置及其测试方法。
背景技术
在高速旋转下，由于离心力的作用，桨叶的根部会受到很大的拉力，为评估产品部件的抗拉强度和刚度，通常需对其进行拉力测试。目前，常见的拉力测试方法主要通过拉力试验机进行拉伸测试。一般桨叶为细长型，采用拉力试验机进行拉伸测试，测试时有时会受到产品尺寸和试验设备的限制，并且需要额外进行拉力接头的设计和加工，灵活性差，操作繁琐，测试效率低，不便于桨叶轴向拉力测试。
发明内容
本发明为了解决现有桨叶拉力测试方式操作复杂、灵活性差、效率低、会受到产品尺寸和试验设备限制的问题，进而提出一种轴向拉力测试装置及其测试方法。
本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：
一种轴向拉力测试装置包括底座组件、夹具组件、第一气缸、第二气缸、第一压力传感器、第二压力传感器、第一百分表和第二百分表，夹具组件设置在底座组件的上方，桨叶的根部卡装在底座组件上，桨叶的叶片部卡装在夹具组件上，第一气缸和第二气缸垂直对称设置在底座组件与夹具组件之间，第一气缸的活塞杆末端设有第一压力传感器，第二气缸的活塞杆末端设有第二压力传感器，第一百分表和第二百分表对称固装在夹具组件上，第一百分表和第二百分表的测头分别与底座组件的上端面配合。
一种轴向拉力测试方法包括如下步骤：
步骤一：选择底座组件和夹具组件：根据待测量桨叶根部和叶片部的尺寸参数选择合适的底座组件和夹具组件，使得根部半槽的型线与桨叶根部的型线相同，叶片半槽的型线与桨叶叶片部的型线相同；
步骤二：装夹桨叶根部：将桨叶竖直设置，桨叶的根部设置在第一底座和第二底座的两个根部半槽内，然后旋紧第一底座和第二底座上的连接螺栓，使桨叶的根部固装在第一底座和第二底座之间，且两个根部半槽与桨叶的根部之间为过盈配合；
步骤三：装夹桨叶叶片部：将桨叶的叶片部设置在第一夹具和第二夹具的两个叶片半槽内，然后旋紧第一夹具和第二夹具上的连接螺栓，使桨叶的叶片部固装在第一夹具和第二夹具之间，且两个叶片半槽与桨叶的叶片部之间为过盈配合；
步骤四：安装测力元件：第一气缸的活塞杆末端上安装第一压力传感器，第二气缸的活塞杆末端上安装第二压力传感器，将第一气缸和第二气缸垂直对称设置在底座组件与夹具组件之间，且第一气缸和第二气缸设置在桨叶的两侧，第一压力传感器设置在第一气缸与夹具组件的下端面之间，第二压力传感器设置在第二气缸与夹具组件的下端面之间，然后将第一百分表和第二百分表对称固装在夹具组件的竖直侧壁上，第一百分表和第二百分表的测头分别与底座组件的上端面配合；
步骤五：测量数值：将第一气缸和第二气缸的活塞杆逐渐同步伸出，通过第一压力传感器测得的第一气缸与夹具组件之间的推力，第二压力传感器测得的第二气缸与夹具组件之间的推力，第一压力传感器和第二压力传感器所测得的推力值即为待测桨叶所受到的拉力值，同时第一百分表和第二百分表的测头所测量出的数值为桨叶的轴向位移量，桨叶的轴向位移量即为桨叶的轴向变形量。
本发明与现有技术相比包含的有益效果是：
本发明提供了一种拉力测试装置及其测试方法，能够对桨叶的轴向拉伸性能进行有效测试，通过将气缸作用在底座组件和夹具组件之间的压力转化为待测产品的拉力，测试方式操作简单，灵活性强，同时测试过程中仅通过底座组件和夹具组件完成对待测桨叶的装夹固定后即可进行测试，工作效率可提高70％以上；同时不受桨叶长度的限制；试验设备不受限制，根据桨叶尺寸选择合适的底座组件和夹具组件，仅通过常规压力传感器和百分表即可完成试验，无需专业拉力试验机进行拉伸测试。本发明不局限于对桨叶轴向拉力测试，根据测试对象设计底座组件和夹具组件的结构，可用于其他轴向拉力测试。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图；
图2是本发明装夹桨叶8后的整体结构示意图；
图3是本发明中装夹桨叶8后进行拉力测试方法的流程图。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1至图2说明本实施方式，本实施方式所述一种轴向拉力测试装置包括底座组件、夹具组件、第一气缸301、第二气缸302、第一压力传感器401、第二压力传感器402、第一百分表501和第二百分表502，夹具组件设置在底座组件的上方，桨叶8的根部卡装在底座组件上，桨叶8的叶片部卡装在夹具组件上，第一气缸301和第二气缸302垂直对称设置在底座组件与夹具组件之间，第一气缸301的活塞杆末端设有第一压力传感器401，第二气缸302的活塞杆末端设有第二压力传感器402，第一百分表501和第二百分表502对称固装在夹具组件上，第一百分表501和第二百分表502的测头分别与底座组件的上端面配合。
本实施方式中，测试时为保证试验的准确性，可将第一气缸301、第二气缸302、第一百分表501和第二百分表502的轴线共面设置，以提高测量精度。
本实施方式所述的第一气缸301和第二气缸302均可由千斤顶进行替换。第一百分表501和第二百分表502均可由位移计进行替换。
具体实施方式二：结合图1至图2说明本实施方式，本实施方式所述第一气缸301的缸体通过第一气缸连接件601与底座组件的上端面固接，第二气缸302的缸体通过第二气缸连接件602与底座组件的上端面固接。本实施方式中未公开的技术特征与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：结合图1至图2说明本实施方式，本实施方式所述第一百分表501通过第一磁力座701与夹具组件垂直固接，第二百分表502通过第二磁力座702与夹具组件垂直固接。本实施方式中未公开的技术特征与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：结合图1至图2说明本实施方式，本实施方式所述底座组件包括第一底座101和第二底座102，第一底座101和第二底座102水平相对设置，第一底座101和第二底座102连接面的中部均设有根部半槽，根部半槽的型线与桨叶8根部的型线相同，桨叶8的根部设置在两个根部半槽内，第一底座101与第二底座102之间通过多个连接螺栓固接。本实施方式中未公开的技术特征与具体实施方式三相同。
如此设计在底座组件的中部开设有两个根部半槽，根部半槽为上小下大的变截面槽体，用于固定桨叶8的根部，使桨叶8的根部能够卡装在底座组件上。多个连接螺栓沿径向方向设置，实现第一底座101和第二底座102与桨叶8根部之间的定位锁紧。
具体实施方式五：结合图1至图2说明本实施方式，本实施方式所述两个根部半槽与桨叶8的根部之间为过盈配合。本实施方式中未公开的技术特征与具体实施方式四相同。
如此设计为了便于实现第一底座101和第二底座102与桨叶8根部之间的夹紧。
具体实施方式六：结合图1至图2说明本实施方式，本实施方式所述夹具组件包括第一夹具201和第二夹具202，第一夹具201和第二夹具202水平相对设置，第一夹具201和第二夹具202连接面的中部均设有叶片半槽，叶片半槽的型线与桨叶8叶片部的型线相同，桨叶8的叶片部设置在两个叶片半槽内，第一夹具201与第二夹具202之间通过多个连接螺栓固接。本实施方式中未公开的技术特征与具体实施方式一、二、四或五相同。
如此设计在夹具组件的中部开设有两个叶片半槽，用于固定桨叶8的叶片部，使桨叶8的叶片部能够卡装在夹具组件上。多个连接螺栓沿径向方向设置，实现第一夹具201和第二夹具202与桨叶8叶片部之间的定位锁紧。
具体实施方式七：结合图1至图2说明本实施方式，本实施方式所述两个叶片半槽与桨叶8的叶片部之间为过盈配合。本实施方式中未公开的技术特征与具体实施方式六相同。
如此设计为了便于实现第一夹具201和第二夹具202与桨叶8叶片部之间的夹紧。
具体实施方式八：结合图1至图3说明本实施方式，本实施方式所述一种轴向拉力测试方法包括如下步骤：
步骤一：选择底座组件和夹具组件：根据待测量桨叶8根部和叶片部的尺寸参数选择合适的底座组件和夹具组件，使得根部半槽的型线与桨叶8根部的型线相同，叶片半槽的型线与桨叶8叶片部的型线相同；
步骤二：装夹桨叶根部：将桨叶8竖直设置，桨叶8的根部设置在第一底座101和第二底座102的两个根部半槽内，然后旋紧第一底座101和第二底座102上的连接螺栓，使桨叶8的根部固装在第一底座101和第二底座102之间，且两个根部半槽与桨叶8的根部之间为过盈配合；
步骤三：装夹桨叶叶片部：将桨叶8的叶片部设置在第一夹具201和第二夹具202的两个叶片半槽内，然后旋紧第一夹具201和第二夹具202上的连接螺栓，使桨叶8的叶片部固装在第一夹具201和第二夹具202之间，且两个叶片半槽与桨叶8的叶片部之间为过盈配合；
步骤四：安装测力元件：第一气缸301的活塞杆末端上安装第一压力传感器401，第二气缸302的活塞杆末端上安装第二压力传感器402，将第一气缸301和第二气缸302垂直对称设置在底座组件与夹具组件之间，且第一气缸301和第二气缸302设置在桨叶8的两侧，第一压力传感器401设置在第一气缸301与夹具组件的下端面之间，第二压力传感器402设置在第二气缸302与夹具组件的下端面之间，然后将第一百分表501和第二百分表502对称固装在夹具组件的竖直侧壁上，第一百分表501和第二百分表502的测头分别与底座组件的上端面配合；
步骤五：测量数值：将第一气缸301和第二气缸302的活塞杆逐渐同步伸出，通过第一压力传感器401测得的第一气缸301与夹具组件之间的推力，第二压力传感器402测得的第二气缸302与夹具组件之间的推力，第一压力传感器401和第二压力传感器402所测得的推力值即为待测桨叶8所受到的拉力值，同时第一百分表501和第二百分表502的测头所测量出的数值为桨叶8的轴向位移量，桨叶8的轴向位移量即为桨叶8的轴向变形量。
工作原理
本发明是通过底座组件和夹具组件将待测桨叶8装夹成一个整体，然后将第一气缸301和第二气缸302设置于底座组件和夹具组件之间，第一压力传感器401设置在第一气缸301与夹具组件的下端面之间，第二压力传感器402设置在第二气缸302与夹具组件的下端面之间，根据内里平衡的原理将气缸产生的推力转化为待测产品的拉力，第一压力传感器401和第二压力传感器402所测得的推力值即为待测桨叶8所受到的拉力值，同时第一百分表501和第二百分表502的测头所测量出的数值为桨叶8的轴向位移量，桨叶8的轴向位移量即为桨叶8的轴向变形量。
虽然在本文中参照了特定的实施方式来描述本发明，但是应该理解的是，这些实施例仅仅是本发明的原理和应用的示例。因此应该理解的是，可以对示例性的实施例进行许多修改，并且可以设计出其他的布置，只要不偏离所附权利要求所限定的本发明的精神和范围。应该理解的是，可以通过不同于原始权利要求所描述的方式来结合不同的从属权利要求和本文中所述的特征。还可以理解的是，结合单独实施例所描述的特征可以使用在其他所述实施例中。

Claims (4)

1.一种轴向拉力测试装置，其特征在于：所述一种轴向拉力测试装置包括底座组件、夹具组件、第一气缸(301)、第二气缸(302)、第一压力传感器(401)、第二压力传感器(402)、第一百分表(501)和第二百分表(502)，夹具组件设置在底座组件的上方，桨叶(8)的根部卡装在底座组件上，桨叶(8)的叶片部卡装在夹具组件上，第一气缸(301)和第二气缸(302)垂直对称设置在底座组件与夹具组件之间，第一气缸(301)的活塞杆末端设有第一压力传感器(401)，第二气缸(302)的活塞杆末端设有第二压力传感器(402)，第一百分表(501)和第二百分表(502)对称固装在夹具组件上，第一百分表(501)和第二百分表(502)的测头分别与底座组件的上端面配合；
所述第一百分表(501)通过第一磁力座(701)与夹具组件垂直固接，第二百分表(502)通过第二磁力座(702)与夹具组件垂直固接；
所述底座组件包括第一底座(101)和第二底座(102)，第一底座(101)和第二底座(102)水平相对设置，第一底座(101)和第二底座(102)连接面的中部均设有根部半槽，根部半槽的型线与桨叶(8)根部的型线相同，桨叶(8)的根部设置在两个根部半槽内，第一底座(101)与第二底座(102)之间通过多个连接螺栓固接；
所述第一气缸(301)的缸体通过第一气缸连接件(601)与底座组件的上端面固接，第二气缸(302)的缸体通过第二气缸连接件(602)与底座组件的上端面固接；
所述夹具组件包括第一夹具(201)和第二夹具(202)，第一夹具(201)和第二夹具(202)水平相对设置，第一夹具(201)和第二夹具(202)连接面的中部均设有叶片半槽，叶片半槽的型线与桨叶(8)叶片部的型线相同，桨叶(8)的叶片部设置在两个叶片半槽内，第一夹具(201)与第二夹具(202)之间通过多个连接螺栓固接。
2.根据权利要求1所述一种轴向拉力测试装置，其特征在于：所述两个根部半槽与桨叶(8)的根部之间为过盈配合。
3.根据权利要求1所述一种轴向拉力测试装置，其特征在于：所述两个叶片半槽与桨叶(8)的叶片部之间为过盈配合。
4.一种利用如权利要求1-3中任一项所述轴向拉力测试装置的测试方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：
步骤一：选择底座组件和夹具组件：根据待测量桨叶(8)根部和叶片部的尺寸参数选择合适的底座组件和夹具组件，使得根部半槽的型线与桨叶(8)根部的型线相同，叶片半槽的型线与桨叶(8)叶片部的型线相同；
步骤二：装夹桨叶根部：将桨叶(8)竖直设置，桨叶(8)的根部设置在第一底座(101)和第二底座(102)的两个根部半槽内，然后旋紧第一底座(101)和第二底座(102)上的连接螺栓，使桨叶(8)的根部固装在第一底座(101)和第二底座(102)之间，且两个根部半槽与桨叶(8)的根部之间为过盈配合；
步骤三：装夹桨叶叶片部：将桨叶(8)的叶片部设置在第一夹具(201)和第二夹具(202)的两个叶片半槽内，然后旋紧第一夹具(201)和第二夹具(202)上的连接螺栓，使桨叶(8)的叶片部固装在第一夹具(201)和第二夹具(202)之间，且两个叶片半槽与桨叶(8)的叶片部之间为过盈配合；
步骤四：安装测力元件：第一气缸(301)的活塞杆末端上安装第一压力传感器(401)，第二气缸(302)的活塞杆末端上安装第二压力传感器(402)，将第一气缸(301)和第二气缸(302)垂直对称设置在底座组件与夹具组件之间，且第一气缸(301)和第二气缸(302)设置在桨叶(8)的两侧，第一压力传感器(401)设置在第一气缸(301)与夹具组件的下端面之间，第二压力传感器(402)设置在第二气缸(302)与夹具组件的下端面之间，然后将第一百分表(501)和第二百分表(502)对称固装在夹具组件的竖直侧壁上，第一百分表(501)和第二百分表(502)的测头分别与底座组件的上端面配合；
步骤五：测量数值：将第一气缸(301)和第二气缸(302)的活塞杆逐渐同步伸出，通过第一压力传感器(401)测得的第一气缸(301)与夹具组件之间的推力，第二压力传感器(402)测得的第二气缸(302)与夹具组件之间的推力，第一压力传感器(401)和第二压力传感器(402)所测得的推力值即为待测桨叶(8)所受到的拉力值，同时第一百分表(501)和第二百分表(502)的测头所测量出的数值为桨叶(8)的轴向位移量，桨叶(8)的轴向位移量即为桨叶(8)的轴向变形量。
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