CN111638411A - 一种用于高温超导带材耐疲劳实验方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于高温超导带材耐疲劳实验方法及装置，包括导轮、杜瓦槽、移动夹具、电流极座、电压极、固定夹具和绳索；所述杜瓦槽的内壁和外壁上设置有若干导轮；所述移动夹具和固定夹具设置在杜瓦槽内部；所述固定夹具位置固定不动；所述移动夹具相对于固定夹具的位置可移动，改变移动夹具和固定夹具之间的距离；所述移动夹具上连接有绳索；所述绳索另一端悬挂砝码；所述移动夹具和固定夹具上分别设置有电流极座；所述移动夹具和固定夹具分别夹紧带材的两端；所述电压极设置在带材上。本案实验方发可实现对超导带材综合受力工况下的长期实验；夹具结构设计简单，成本低，适合产业化推广；采用楔形夹块，保证在长期实验过程中结构的稳定。

Description

一种用于高温超导带材耐疲劳实验方法及装置

技术领域

本发明涉及一种用于高温超导带材耐疲劳试验方法及装置。

背景技术

随着国民经济不断发展，超导技术的不断进步，超导带材的应用也在不断的成熟化，在超导电缆、超导限流器、超导电机和超导磁体中正在进行应用及研发。在装配应用过程中，通常需要将超导带材绕制成在线芯上或绕制成一定的形状，或短暂或长期的在这种受力状态下进行工作。二代高温超导带材的封装工艺，及其物理机械性能，耐疲劳特性等，均是限制其应用推广的主要因素。如何验证超导带材的抗扭绞、抗拉伸的耐疲劳性，及综合工况下的耐疲劳性，是一个亟待解决的问题。

发明内容

本发明目的是：提供了一种用于高温超导带材耐疲劳试验方法及装置，该在该装置中能够便捷高效的验证高温超导带材的在平直或扭绞状态下承受长期或短期的拉伸力时的耐疲劳性及综合工况下的耐疲劳性的方法。

本发明的技术方案是：一种用于高温超导带材耐疲劳实验装置，包括导轮、杜瓦槽、移动夹具、电流极座、电压极、固定夹具和绳索；所述杜瓦槽的内壁和外壁上设置有若干导轮；所述移动夹具和固定夹具设置在杜瓦槽内部；所述移动夹具和固定夹具在同一直线上，相对设置；所述固定夹具位置固定不动；所述移动夹具相对于固定夹具的位置可移动，改变移动夹具和固定夹具之间的距离；所述移动夹具上连接有绳索；所述绳索通过导轮悬挂于杜瓦槽的外壁；所述绳索另一端悬挂砝码；所述移动夹具和固定夹具上分别设置有电流极座；所述移动夹具和固定夹具分别夹紧带材的两端；所述电压极设置在带材上；电流极座和电压极分别用于连接电流极和电压极，用于测试直流临界电流。

优选的，所述移动夹具和固定夹具设置在底座上。

优选的，所述移动夹具包括移动滑轨、移动滑块、移动滑轨挡块和带材夹具；所述移动滑块设置在移动滑轨上，沿着移动滑轨滑动；所述带材夹具设置在移动滑块上；所述移动滑轨挡块设置在移动滑轨的端部。

优选的，所述固定夹具包括固定滑轨、固定滑块、固定滑轨挡块和带材夹具；所述固定滑块设置在固定滑轨上；所述带材夹具设置在固定滑块上；所述固定滑轨挡块设置在固定滑轨的前端；实验中，所述固定滑轨挡块挡住固定滑块，使得带材夹具位置固定不动。

优选的，所述带材夹具包括夹具体、夹块和预紧螺栓；所述夹具体设置在移动滑块或固定滑块上；所述夹具体内设置有楔形腔体；所述夹块设置在楔形腔体内；夹带材的一端为楔形腔体的小头端；楔形腔体大头端一侧的夹块的端部设置有预紧螺栓；旋转预紧螺栓带动夹块在楔形腔体内运动，控制夹块松紧。

优选的，所述移动夹具和绳索之间采用拉环连接。

一种用于高温超导带材耐疲劳实验方法，其特征在于：具体实验步骤包括：

步骤1：将带材一端放入固定夹具的夹块中，使用预紧螺钉对固定夹具中的带材进行预紧；

步骤2：带材扭转若干圈数或平直状态，将另一端放入移动夹具的夹块中，使用预紧螺钉对移动夹具中的带材进行预紧；

步骤3：将固定夹具的夹具体和移动夹具的夹具体依次放在固定滑块和移动滑块上，固定夹具的夹具体因为固定滑轨挡块的固定，而保持位置不动；安装电流极和电压极；将绳索挂在移动夹具上，并通过导轮悬挂绳索；

步骤4：更换绳索的另一端悬挂的砝码，在杜瓦槽内加入液氮，开始测试；

步骤5：保持杜瓦罐内的液氮量，使得带材在扭绞受拉伸的状态下，浸泡在液氮中一定时间，再次进行直流临界电流测试；比较直流临界电流的变化。

本发明的优点是：

1、实验方发可以实现对超导带材综合受力工况下的长期实验；

2、夹具结构设计简单，成本低，适合产业化推广；

3、采用楔形夹块，保证在长期实验过程中结构的稳定。

附图说明

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

图1本案所述的一种用于高温超导带材耐疲劳实验装置的俯视主要结构示意图；

图2本案所述的一种用于高温超导带材耐疲劳实验装置的主视及内部主要结构示意图；

图3本案所述的一种用于高温超导带材耐疲劳实验装置的移动夹具和固定夹具的主要结构示意图；

其中：1、导轮；2、杜瓦槽；3、移动夹具；4、电流极座；5、电压极；6、固定夹具；7、拉环；8、超导带材；9、带材夹具；10、底座；301、移动滑轨；302、移动滑块；303、移动滑轨挡块；601、固定滑轨；602、固定滑块；603、固定滑轨挡块；901、夹具体；902、夹块；903、预紧螺栓。

具体实施方式

实施例：

如附图1-3所示，一种用于高温超导带材耐疲劳实验装置，包括导轮1、杜瓦槽2、移动夹具3、电流极座4、电压极5、固定夹具6和绳索；所述杜瓦槽2的内壁和外壁上设置有若干导轮1；所述移动夹具3和固定夹具6设置在杜瓦槽2内部；所述移动夹具3和固定夹具6在同一直线上，相对设置；实验时，所述固定夹具6位置固定不动；所述移动夹具3相对于固定夹具6的位置可移动，改变移动夹具3和固定夹具6之间的距离；所述移动夹具3上连接有绳索；所述绳索通过导轮悬挂于杜瓦槽2的外壁；所述移动夹具3和绳索之间采用拉环7连接；所述绳索另一端悬挂砝码；所述移动夹具3和固定夹具6上分别设置有电流极座4；所述移动夹具3和固定夹具6分别夹紧超导带材8的两端；所述电压极5设置在超导带材8上；电流极座和电压极分别用于连接电流极和电压极，用于测试直流临界电流；所述移动夹具3和固定夹具6设置在底座10上。

所述移动夹具3包括移动滑轨301、移动滑块302、移动滑轨挡块303和带材夹具9；所述移动滑块302设置在移动滑轨301上，沿着移动滑轨301滑动；所述带材夹具9设置在移动滑块302上，随着移动滑块302移动；所述移动滑轨挡块303设置在移动滑轨301的向后端移动的端部。移动滑块302和移动滑轨301配合安装；移动滑轨挡块303用于需要时挡住移动滑块302，实验中应保证移动滑块302与移动滑轨挡块303不接触，使得移动滑块302处于可移动状态；移动滑轨301、移动滑块302、移动滑轨挡块303尽量采用绝缘材料或表面具有绝缘。

所述固定夹具包6括固定滑轨601、固定滑块602、固定滑轨挡块603和带材夹具9；所述固定滑块602设置在固定滑轨601上；所述带材夹具9设置在固定滑块602上；所述固定滑轨挡块603设置在固定滑轨601的向中心移动的前端的端部；实验中，所述固定滑轨挡块603挡住固定滑块602，使得带材夹具9位置固定不动。固定滑块602和固定滑轨601配合安装；固定滑轨挡块用于挡住固定滑块602，固定滑轨601和固定滑轨挡块603共同作用使得固定夹具6在实验中位置固定不动；固定滑轨601、固定滑块602、固定滑轨挡块603尽量采用绝缘材料或表面具有绝缘。

所述带材夹具9包括夹具体901、夹块902和预紧螺栓903；所述夹具体901分别设置在移动滑块302和固定滑块602上；所述夹具体901内设置有楔形腔体；所述夹块902设置在楔形腔体内；所述夹块902为楔形块，固定夹具6和移动夹具3的楔形腔体内各两块楔形块；夹带材的一端为楔形腔体的小头端；楔形腔体大头端一侧的夹块的端部设置有预紧螺栓903；旋转预紧螺栓903带动夹块902在楔形腔体内运动，控制夹块902松紧以便夹紧或松开超导带材。夹具体901可采用铜材质等导体材料，夹块902可采用铜、银等导体材料保证和夹具体901接触良好的同时，应略具有一定弹性保证夹块902与超导带材8接触面良好。

一种用于高温超导带材扭绞耐疲劳实验方法，其特征在于：具体实验步骤包括：

步骤1：将超导带材8一端放入固定夹具6的上下两个夹块902中，旋转预紧螺栓903推动固定夹具6中夹块902将超导带材8进行预紧，将超导带材8一端夹住；

步骤2：超导带材8扭转若干圈数或平直状态，将超导带材另一端放入移动夹具3的夹块902中，旋转预紧螺栓903推动移动夹具3中的夹块902将超导带材进行预紧，夹住超导带材8的另一端；当超导带材8扭转的圈数不足180°的倍数时，按照比例缩放超导带材长度；

步骤3：将固定夹具6的夹具体901和移动夹具7的夹具体901依次放在固定滑块602和移动滑块302上，固定夹具6的夹具体12因为固定滑轨挡块603的固定，而保持位置不动，移动夹具3的夹具体12可以沿着移动滑轨301移动；安装电流极和电压极；将绳索挂在移动夹具3后端的拉环7上，并通过导轮1悬挂绳索于杜瓦槽2外；

步骤4：根据需要更换绳索的另一端悬挂的砝码，在杜瓦槽内加入液氮，开始测试；

步骤5：保持杜瓦罐内的液氮量，使得带材在扭绞受拉伸的状态下，浸泡在液氮中，每隔24小时，进行直流临界电流测试；比较直流临界电流的变化。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明的。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明的所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (7)

1.一种用于高温超导带材耐疲劳实验装置，其特征在于：包括导轮、杜瓦槽、移动夹具、电流极座、电压极、固定夹具和绳索；所述杜瓦槽的内壁和外壁上设置有若干导轮；所述移动夹具和固定夹具设置在杜瓦槽内部；所述移动夹具和固定夹具在同一直线上，相对设置；所述固定夹具位置固定不动；所述移动夹具相对于固定夹具的位置可移动，改变移动夹具和固定夹具之间的距离；所述移动夹具上连接有绳索；所述绳索通过导轮悬挂于杜瓦槽的外壁；所述绳索另一端悬挂砝码；所述移动夹具和固定夹具上分别设置有电流极座；所述移动夹具和固定夹具分别夹紧带材的两端；所述电压极设置在带材上。

2.根据权利要求1所述的一种用于高温超导带材耐疲劳实验装置，其特征在于：所述移动夹具和固定夹具设置在底座上。

3.根据权利要求1所述的一种用于高温超导带材耐疲劳实验装置，其特征在于：所述移动夹具包括移动滑轨、移动滑块、移动滑轨挡块和带材夹具；所述移动滑块设置在移动滑轨上，沿着移动滑轨滑动；所述带材夹具设置在移动滑块上；所述移动滑轨挡块设置在移动滑轨的端部。

4.根据权利要求1所述的一种用于高温超导带材耐疲劳实验装置，其特征在于：所述固定夹具包括固定滑轨、固定滑块、固定滑轨挡块和带材夹具；所述固定滑块设置在固定滑轨上；所述带材夹具设置在固定滑块上；所述固定滑轨挡块设置在固定滑轨的前端；实验中，所述固定滑轨挡块挡住固定滑块，使得带材夹具位置固定不动。

5.根据权利要求4或5中所述的一种用于高温超导带材耐疲劳实验装置，其特征在于：所述带材夹具包括夹具体、夹块和预紧螺栓；所述夹具体设置在移动滑块或固定滑块上；所述夹具体内设置有楔形腔体；所述夹块设置在楔形腔体内；夹带材的一端为楔形腔体的小头端；楔形腔体大头端一侧的夹块的端部设置有预紧螺栓；旋转预紧螺栓带动夹块在楔形腔体内运动，控制夹块松紧。

6.根据权利要求1所述的一种用于高温超导带材耐疲劳实验装置，其特征在于：所述移动夹具和绳索之间采用拉环连接。

7.一种用于高温超导带材耐疲劳实验方法，其特征在于：具体实验步骤包括：

步骤1：将带材一端放入固定夹具的夹块中，使用预紧螺钉对固定夹具中的带材进行预紧；

步骤2：带材扭转若干圈数或平直状态，将另一端放入移动夹具的夹块中，使用预紧螺钉对移动夹具中的带材进行预紧；

步骤3：将固定夹具的夹具体和移动夹具的夹具体依次放在固定滑块和移动滑块上，固定夹具的夹具体因为固定滑轨挡块的固定，而保持位置不动；安装电流极和电压极；将绳索挂在移动夹具上，并通过导轮悬挂绳索；

步骤4：更换绳索的另一端悬挂的砝码，在杜瓦槽内加入液氮，开始测试；

步骤5：保持杜瓦罐内的液氮量，使得带材在扭绞受拉伸的状态下，浸泡在液氮中一定时间，再次进行直流临界电流测试；比较直流临界电流的变化。

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