CN113063652A - 一种用于低温环境试验箱结冰试验的加载测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于低温环境试验箱结冰试验的加载测量装置，包括固定在低温环境试验箱外侧壁上的底座，底座上水平固定有滑轨，滑轨与滑台滑动连接，滑台的侧壁上固定有测力计，测力计与连接件一端连接，连接件另一端穿过低温环境试验箱上开设的操作孔与位于低温环境试验箱内部的被测试验件连接；所述底座上还固定有进给机构，进给机构用于带动所述滑台和测力计同步沿滑轨水平滑动，测力计通过所述连接件向位于低温环境试验箱内部的被测试验件施加载荷；本发明安装在低温环境试验设备外，不占用低温环境试验箱内部空间，同时还不受低温环境试验箱内部温度场的影响，结构简单、精度高，能对多种试验件进行测量，适用范围较广。

Description

一种用于低温环境试验箱结冰试验的加载测量装置

技术领域

本发明涉及低温环境试验用具技术领域，特别涉及一种用于低温环境试验箱结冰试验的加载测量装置。

背景技术

飞机、极地航行船舶、海洋平台等在使用时都会面临结冰的问题，而结冰问题会对飞行安全和航行安全构成较大的危害，进行低温结冰试验能探究飞机和极地船舶结冰机理、结冰危害，能有效的减小飞机和极船舶因结冰产生的危害，提高飞机和极地船舶的安全性。低温环境试验箱能模拟低温结冰试验环境，这让我们能在实验室环境中探究飞机和极地船舶在多种低温环境下的结冰情况。

当前在进行加载和测试试验时大多需要将试验件转移出低温环境试验箱，这会导致试验结果出现较大误差。少数尺寸形状符合现有低温加载和测试设备要求的试验件，可以在低温环境试验设备内进行低温加载和测试，但现有的低温加载和测试设备加载方式单一，能进行的模拟工况较少。而且加载和测试装置因要保证能在低温环境下正常工作，结构设计复杂，往往会占据一部分低温环境试验设备内的空间。容积较小的低温环境试验设备可用空间小、操作不便，容积较大的低温环境试验设备存在加载过程慢、试验效率低等问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种低温环境试验箱结冰试验的加载测量装置，安装在低温环境试验设备外，不占用低温环境试验箱内部空间，同时还不受低温环境试验箱内部温度场的影响，结构简单、精度高，能对多种试验件进行测量，适用范围较广。

本发明的技术方案是：

一种用于低温环境试验箱结冰试验的加载测量装置，包括：

底座，固定在低温环境试验箱外侧壁上；

滑轨，水平固定在所述底座上；

滑台，与所述滑轨滑动连接；

测力计，固定在所述滑台的侧壁上；

连接件，其一端与所述测力计连接，另一端穿过低温环境试验箱上开设的操作孔与位于低温环境试验箱内部的被测试验件连接；

进给机构，固定在所述底座上用于带动所述滑台和测力计同步沿滑轨水平滑动，测力计通过所述连接件向位于低温环境试验箱内部的被测试验件施加载荷。

上述进给机构包括：

步进电机安装座，竖直固定在所述底座的右侧；

轴承座，竖直固定在所述底座的左侧；

支撑座，固定在所述底座上表面靠近所述步进电机安装座的一侧；

滚珠丝杠，水平放置并且其左端通过轴承与固定在所述底座左侧的轴承座连接，其右端通过轴承与固定在所述底座右侧的支撑座连接；

滚珠螺母，套设在所述滚珠丝杠的外侧并且与滚珠丝杠螺纹连接；所述滑台固定在滚珠螺母的外侧；

步进电机，固定在所述步进电机安装座侧面上，其输出轴通过联轴器与所述滚珠丝杠右端连接，步进电机还与电源电连接。

上述步进电机通过导线与步进电机驱动器连接，步进电机驱动器还分别通过导线与电源和电机控制器连接。

上述测力计与位于低温环境试验箱内部的被测试验件处于同一高度。

上述滑台为长方体结构，其内部开设有用于固定所述滚珠螺母的通孔，滑台的下表面固定有滑条，滑条与所述滑轨滑动连接。

本发明的有益效果：

1、对于低温结冰试验，当前采用的试验方法通常需要打开低温试验箱门进行操作，由于低温环境试验箱内外温度环境相差较大，会导致试验结果误差较大，本发明能在箱外直接进行试验，因此能避免由环境变化造成的误差。

2、现有的低温加载和测量设备需进行耐低温结冰设计，因此设备体积庞大，结构较复杂，由于该装置是在低温环境试验箱外进行试验，无需进行耐低温结冰设计，其主体由步进电机和丝杠滑台组成，结构简单，可靠性高。

3、现有的低温结冰加载和测量装置通常在低温环境试验箱内，因需耐低温设计，结构复杂，体积较大，同时占用了设备内的试验空间，可操作空间小，对被测试验件有尺寸形状等要求。该装置主体在设备外，不受低温环境试验箱内部温度场的影响，不占用设备内的空间，能对多种试验件进行测量。

4、现有的低温结冰加载和测试装置多固定在低温环境试验箱内，低温加载和测量方式单一；该装置可以通过步进电机控制进行加载和测量操作，也可通过改变加载设备位置来改变加载和测量方式，该装置可通过更改测力计与试验件的连接方式，测试其多种力学性能。

5、现有的低温结冰加载和测试装置加载和调试时间长，效率较低，加载测量的精度和量程固定，测试的范围和工况受限制。该装置采用步进电机和丝杠滑台相结合的设计，能精确控制测力计的加载速率和行程，结构简单、可靠，能保证加载和测量精度。还可根据测试要求更换测力计来改变该装置的加载范围和测量量程。

6、现有的低温环境结冰加载和测试技术大多是把试验件的结冰过程和加载测量过程分别进行，在完成结冰试验后需将试验件从低温环境试验箱中转移到试验台，导致了加载和测量结果误差较大。该装置通过试验箱上的操作孔直接对试验件进行相应的试验，不改变试验件的位置，不破坏低温环境，得到较精确的测试结果。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图。

图2为本发明的工作原理结构图。

图3为本发明滚珠丝杠与滑台配合的结构示意图。

图4为本发明滚珠丝杠与滑台连接的结构刨面示意图。

图5为本发明步进电机安装座的结构示意图。

图6为本发明轴承座的结构示意图。

图7为本发明进给机构的侧视图。

附图标记说明：

1、底座；2、轴承座；3、步进电机安装座；4、轴承；5、支撑座；6、滑轨；7、滑台；8、丝杠；9、联轴器；10、步进电机；11、步进电机驱动器；12、电源、13、步进电机控制器、14、测力计；15、低温环境试验箱；16、试验件；17、试验台；18、连接件；19、操作孔；20、滚珠螺母。

具体实施方式

下面结合附图1到附图7，对本发明的一个具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。

实施例1：

如附图1和附图2所示，本发明实施例提供了一种用于低温环境试验箱结冰试验的加载测量装置，包括固定在低温环境试验箱15外侧壁上的底座1，底座1上水平固定有滑轨6，滑轨6与滑台7滑动连接，滑台7的侧壁上固定有测力计14，测力计14与连接件18一端连接，连接件18另一端穿过低温环境试验箱15上开设的操作孔19与位于低温环境试验箱15内部的被测试验件16连接；所述底座1上还固定有进给机构，进给机构用于带动所述滑台7和测力计14同步沿滑轨6水平滑动，测力计14通过所述连接件18向位于低温环境试验箱15内部的被测试验件16施加载荷。

进一步地，如附图2所示，所述测力计14与位于低温环境试验箱15内部的被测试验件16处于同一高度。

本发明整体固定在低温环境试验箱15外侧壁，只通过连接件18与位于低温环境试验箱15内部的被测试验件16连接。本发明由于安装在低温环境试验箱15外部所以不需要进行耐低温设计，有利于减小装置结构复杂程度，减小装置体积，便于拆卸和安装，适用于多种低温环境试验箱15，不占用低温环境试验箱15内部的空间，能对多种试验件进行测量。

实施例2：

本实施例基于实施例1，如附图3所示，所述进给机构包括步进电机安装座3、轴承座2、支撑座5、滚珠丝杠8、滚珠螺母20以及步进电机10。如附图5所示为步进电机安装座3的具体结构，步进电机安装座3竖直固定在所述底座1的右侧。如附图6所示为轴承座2的具体结构，轴承座2固定在所述底座1的左侧，支撑座5固定在底座1上表面靠近步进电机安装座3的一侧；所述滚珠丝杠8水平放置，并且滚珠丝杠8的左端通过轴承与固定在所述底座1左侧的轴承座2连接，其右端通过轴承与固定在所述底座1右侧的支撑座5连接。如附图4所示，滚珠丝杠8的外侧套设有与其螺纹连接的滚珠螺母20，并且滚珠螺母20的外侧还与所述滑台7固定连接；所述步进电机10固定在所述步进电机安装座3侧面上，并且其输出轴通过联轴器9与所述滚珠丝杠8右端连接，步进电机10还与电源12电连接。

进一步地，所述步进电机10通过导线与步进电机驱动器11连接，步进电机驱动器11还分别通过导线与电源12和电机控制器13连接。

进一步地，所述滑台7为长方体结构，其内部开设有用于固定所述滚珠螺母20的通孔，滑台7的下表面固定有滑条，滑条与所述滑轨6滑动连接。

如附图7所示为本发明进给机构的侧视图，本发明底座1的右侧竖直固定有步进电机安装座3，步进电机通过螺栓安装在步进电机安装座3上，底座1的左侧竖直固定有轴承座2，底座1上表面靠近步进电机安装座3的一侧固定有支撑座5，支撑座5通过螺栓固定在的底座1上靠近步进电机安装座3处，轴承座2和支撑座5都在同一高度安装有同一尺寸轴承4，在支撑座5与轴承座2之间的底座1上，通过螺栓固定有两条平行的滑轨6，滑台7的下表面固定有滑条，滑条与滑轨6滑动连接；滚珠丝杠8一端由轴承座2上的轴承4固定，一端由支撑座5上的轴承固定，滑块7通过内部固定有滚珠螺母20，滚珠螺母20与滚珠丝杠8螺纹连接，步进电机10通过螺丝固定在步进电机安装座3的侧面上，联轴器9连接丝杠8与步进电机10，步进电机10通过导线由步进电机驱动器11驱动，步进电机驱动器11通过导线连接电源12和电机控制器13，测力计14通过螺栓固定在滑台7上。

本发明的工作原理：

该装置主体在低温试验设备外，通过连接件18将低温环境试验箱内的试验件16与箱外的测力计14相连接，通过丝杠8与滑台7的配合，在步进电机10的驱动下，测力计14将作水平运动，从而完成对试验件16的加载和测量；

试验前，先选用符合要求的测力计14和连接件18，将装置组装完成，然后调整装置位置，使之处于水平状态，调整装置高度，使测力计14与被测试所用的试验件16在同一高度，通过操作孔19，将试验件16与测力计14相连接，打开测力计14开关，通过步进电机控制器13手动将测力计14进行归零，设置测力计14行程和速度。试验时，按下步进电机控制器13开关，步进电机10进入自动运行阶段，在步进电机10的驱动下，测力计14做水平移动，此时测力计14将实时显示所施加力的大小，结合测力计14的位移，便可得到被测试验件16的应力应变曲线。

综上所述，本发明提供一种低温环境试验箱结冰试验的加载测量装置，安装在低温环境试验设备外，不占用低温环境试验箱内部空间，同时还不受低温环境试验箱内部温度场的影响，结构简单、精度高，能对多种试验件进行测量，适用范围较广。

以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但是，本发明实施例并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种用于低温环境试验箱结冰试验的加载测量装置，其特征在于，包括：

底座(1)，固定在低温环境试验箱(15)外侧壁上；

滑轨(6)，水平固定在所述底座(1)上；

滑台(7)，与所述滑轨(6)滑动连接；

测力计(14)，固定在所述滑台(7)的侧壁上；

连接件(18)，其一端与所述测力计(14)连接，另一端穿过低温环境试验箱(15)上开设的操作孔(19)与位于低温环境试验箱(15)内部的被测试验件(16)连接；

进给机构，固定在所述底座(1)上用于带动滑台(7)和测力计(14)同步沿滑轨(6)水平滑动，测力计(14)通过所述连接件(18)向位于低温环境试验箱(15)内部的被测试验件(16)施加载荷。

2.如权利要求1所述的一种用于低温环境试验箱结冰试验的加载测量装置，其特征在于，所述进给机构包括：

步进电机安装座(3)，竖直固定在所述底座(1)的右侧；

轴承座(2)，竖直固定在所述底座(1)的左侧；

支撑座(5)，固定在所述底座(1)上表面靠近所述步进电机安装座(3)的一侧；

滚珠丝杠(8)，水平放置并且其左端通过轴承与固定在所述底座(1)左侧的轴承座(2)连接，其右端通过轴承与固定在所述底座(1)右侧的支撑座(5)连接；

滚珠螺母(20)，套设在所述滚珠丝杠(8)的外侧并且与滚珠丝杠(8)螺纹连接；所述滑台(7)固定在滚珠螺母(20)的外侧；

步进电机(10)，固定在所述步进电机安装座(3)侧面上，其输出轴通过联轴器(9)与所述滚珠丝杠(8)右端连接，步进电机(10)还与电源(12)电连接。

3.如权利要求2所述的一种用于低温环境试验箱结冰试验的加载测量装置，其特征在于，所述步进电机(10)通过导线与步进电机驱动器(11)连接，步进电机驱动器(11)还分别通过导线与电源(12)和电机控制器(13)连接。

4.如权利要求1所述的一种用于低温环境试验箱结冰试验的加载测量装置，其特征在于，所述测力计(14)与位于低温环境试验箱(15)内部的被测试验件(16)处于同一高度。

5.如权利要求2所述的一种用于低温环境试验箱结冰试验的加载测量装置，其特征在于，所述滑台(7)为长方体结构，其内部开设有用于固定所述滚珠螺母(20)的通孔，滑台(7)的下表面固定有滑条，滑条与所述滑轨(6)滑动连接。

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