CN113125332B - 一种盐雾试验自动旋转疲劳加载装置 - Google Patents

Abstract

本发明为一种盐雾试验自动旋转疲劳加载装置，包括盐雾试验箱，所述盐雾试验箱内设有支座，所述支座上水平向转动设有转轴；所述转轴上按间隔固定设置一对固定支架，所述固定支架之间设有移动支架，所述移动支架与所述转轴相平行；所述移动支架上设有夹持单元，所述转轴上设有加载单元；所述加载单元包括设于所述转轴上的滑道以及滑动设于所述滑道内的加载钢块，所述加载钢块与固定于所述夹持单元内的试件之间通过弹簧及夹具连接。当支架做圆周运动时，加载钢块在竖直钢杆上滑动，每个周期可产生一个正弦波的疲劳荷载，荷载的大小及频率可自由调节，可以解决盐雾箱试件只有一面可以喷洒盐雾及腐蚀过程中施加疲劳荷载的问题，提高试验精确度。

Description

一种盐雾试验自动旋转疲劳加载装置

技术领域

本发明涉及材料试验设备技术领域，具体涉及一种盐雾试验自动旋转疲劳加载装置，该装置可自行设置疲劳荷载大小及频率。

背景技术

盐雾腐蚀是一种常见的最有破坏性的大气腐蚀，它的主要腐蚀成分是海洋中的氯化物盐——氯化钠，它主要来源于海洋和内地盐碱地区。盐雾对金属材料表面的腐蚀是由于氯离子穿透金属表面的氧化层和防护层与内部金属发生电化学反应引起的。同时，氯离子含有一定的水合能，易被吸附在金属表面的孔隙、裂缝排挤并取代氯化层中的氧，把不溶性的氧化物变成可溶性的氯化物，使钝化态表面变成活泼表面，造成产品不良反应。

盐雾试验是一种主要利用盐雾试验设备所创造的人工模拟盐雾环境条件来考核产品或金属材料耐腐蚀性能的环境试验。一般盐雾试验采用平面作为腐蚀试验的实验参考面，由于盐雾试验箱运行时一般不予中断，受制于现有盐雾试验箱的喷头均从上往下喷洒盐雾，故只有一个参考面可以被充分喷洒盐雾，导致板状试件上下两面呈现完全不同的腐蚀程度和腐蚀形态。

而在自然环境下，构件一般在受力状态下受到腐蚀，如在桥梁、海洋工程等结构中，构件受到上方车辆或海浪的疲劳荷载。现有技术中，只有在盐雾箱中进行短期疲劳试验的装置，但这种装置无法考虑到在盐雾箱中长时间下腐蚀和疲劳应力的共同作用。因此，有必要提出一种可以避免试验机长时间在盐雾箱中工作，且可以同时完成均匀表面锈蚀和疲劳加载的装置。

专利CN110631983A公开了一种盐雾试验机，设有试验箱和箱盖，试验箱内设有试件摆放台和盐雾喷淋系统，试验箱内设有转盘，试件摆放台设置在转盘上，转盘上设有下端伸出试验箱的传动轴，动力源与传动轴相连；试件摆放台包括连接座、加载滑道、加载滑块、加载座和加载丝杠，加载丝杠上设有锁紧装置，加载滑块和加载座上设有试件夹具，在此盐雾试验箱中，试件始终在水平方向上运动，底部参考面和顶部参考面由于重力影响会导致顶部和底部锈蚀程度、锈蚀形态发生明显不一致，且底部参考面由于顶面遮挡也很难均匀锈蚀，本专利中的试件则可绕水平轴转动360°，可以保证两个参考面均匀且同步锈蚀。同时，该试验箱中的试件加载方式为静力加载，无法施加周期疲劳荷载，且长期夹持下试件会发生应力松弛，本专利中，加载的方式为利用重物周期转动施加正弦疲劳荷载，可由电机改变荷载加载频率，由改变重物质量可改变荷载大小，且由弹簧连接也不会发生应力松弛现象。

发明内容

本发明的目的就是为了解决现有试件在盐雾试验中无法进行长时间应力与腐蚀同时加载的问题，难以较好的模拟构件在现实自然中的腐蚀问题，提供一种盐雾试验自动旋转疲劳加载装置，可以使板状试件上下两面都能均匀喷洒盐雾，且试件在转动过程中会受到正弦波的疲劳荷载，从而获得更加准确的盐雾试验腐蚀样试件。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种盐雾试验自动旋转疲劳加载装置，包括盐雾试验箱，所述盐雾试验箱内设有支座，所述支座上水平向转动设有转轴；所述转轴上按间隔固定设置一对固定支架，所述固定支架之间设有移动支架，所述移动支架与所述转轴相平行；所述移动支架上设有至少一个用于固定夹持试件的夹持单元，所述转轴上设有与所述夹持单元相匹配的加载单元；所述加载单元包括设于所述转轴上的滑道以及滑动设于所述滑道内的加载钢块，所述加载钢块与固定于所述夹持单元内的试件之间通过弹簧及夹具连接。

当固定支架做圆周运动时，加载钢块在滑道内滑动，对试件施加不同的加载力，每个周期可产生一个正弦波的疲劳荷载，荷载的大小及频率可自由调节，解决盐雾箱试件只有一面可以喷洒盐雾的问题，同时解决腐蚀过程中施加疲劳荷载的问题，提高试验的精确度。

进一步地，所述转轴连接设于所述盐雾试验箱外部的调速电机，并在所述调速电机的驱动下进行转动。

进一步地，在盐雾试验箱开孔处，设有防止盐雾过分渗出的塑料接口。

进一步地，所述支座为三角形钢支座。

进一步地，所述固定支架为一个或多个长杆件，沿所述长杆件的长度方向设有长空心槽，所述移动支架的端部安装在所述长空心槽内并能够根据测试需要位置调整，所述移动支架端部通过旋转螺栓紧固在所述固定支架上。

进一步地，所述固定支架与所述转轴相垂直，所述固定支架包括多个长杆件，相邻长杆件之间夹角相同。

进一步地，所述夹持单元包括设于所述移动支架上的凹槽，所述凹槽内间隔设置一对夹片，所述移动支架上设有用于调整所述夹片之间距离的夹片螺栓，试件通过所述夹片挤压，固定移动支架上。

进一步地，所述夹持单元设有2-5组，等间距布置在所述移动支架上。

进一步地，所述滑道沿上下竖直向设置，所述加载钢块设于所述滑道中，保证其能够自由上下移动的同时不发生水平位置的偏移，

所述夹具与弹簧连接，弹簧与加载钢块连接，所述夹具通过所述滑道的卡口使钢块、夹具、弹簧位于同一条直线上。

进一步地，所述固定支架与移动支架之间的最大距离为300mm，支架与移动支架中凹槽宽度为36mm，凹槽中有上下两片夹片，每片夹片的厚度为8mm，支架横杆的开口为15mm，试件为长度范围50mm～300mm、厚度范围5mm～20mm的板状试件。

本装置的工作原理为，当转轴转动，支架在下方转动时，钢块在试件上方，此时放置的试件受到压应力，且压应力随转动角度先增大，后减小，转至最低点时，压应力达到最大；当支架在上方转动时，钢块在试件下方，试件受到拉应力，在最高点时，拉应力最大，加载荷载为正弦波荷载，每转动一周为一个周期，以达到疲劳加载的作用。

本装置加载的疲劳荷载可自行设置，设置方法为：可通过更换不同重量的加载钢块获得不同幅值的疲劳荷载，通过设定调速电机的转速可以改变支架的转速，从而控制疲劳荷载的圆频率。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明专利可以放置长度范围50mm～300mm的板状试件，厚度范围5mm～20mm。试件形状多变，且不同支架上可放置不同形状的试件。调速电机带动转轴旋转的同时带动支架旋转，可保证试件上下两面充分接触盐雾，达到均匀受到盐雾溶液侵蚀的目的，支架转动，钢块在滑道内滑动，可以向试件施加正弦波的疲劳荷载。

本发明专利结构简单，使用方便，操作容易，使用过程中试件自动旋转，且可由钢块进行疲劳加载，由转轴转速可控制疲劳荷载的频率，解决了目前盐雾箱试件无法长时间应力与腐蚀同时加载的问题，拓展了试验的范围，保证了试验效果。

附图说明

图1为本发明专利的装置示意图；

图2为支座与连轴的侧视图；

图3为支架与连轴的侧视图；

图4为移动支架凹槽部分的截面图；

图5为转轴处滑道与钢块的俯视图；

图6为夹具细节示意图；

图中：1-调速电机，2-连轴，3-支座，4-固定支架，5-移动支架，6-旋转螺栓，7-夹具，8-弹簧，9-加载钢块，10-滑道，11-夹片，12-螺栓，13-塑料接口。

具体实施方式

一种盐雾试验自动旋转疲劳加载装置，参照图1～6，由调速电机1，连轴2，支座3，支架4，移动支架5，旋转螺栓6，夹具7，弹簧8，加载钢块9，滑道10，夹片11，螺栓12，塑料接口13组成。

图1显示调速电机1位于盐雾试验箱外，与连轴2连接；连轴2穿过塑料接口13，连轴2与支架4相连接，架在支座3上。

图2显示支架4为3片，每片间角度为120°，支架4垂直于连轴2。图3显示移动支架5可以在支架4的横向方向移动，移动支架5可由旋转螺栓6固定在支架4上。

图4显示移动支架5上的凹槽中有上下两片夹片11，试件可以夹在夹片11中间，来维持固定。

图5显示滑道10与转轴2垂直，加载钢块9卡在滑道10中，弹簧8与加载钢块9连接。

图6显示夹具7的凹槽中有上下两片夹片11，试件可以夹在夹片11中间，维持固定，夹具7两侧可卡在滑道10中。

该装置在盐雾试验箱内设有支座3，支座3上水平向转动设有转轴2；转轴2上按间隔固定设置一对固定支架4，固定支架4之间设有移动支架5，移动支架5与转轴2相平行；移动支架5上设有至少一个用于固定夹持试件的夹持单元，转轴2上设有与夹持单元相匹配的加载单元；加载单元包括设于转轴2上的滑道10以及滑动设于滑道10内的加载钢块9，加载钢块9与固定于夹持单元内的试件之间通过弹簧8及夹具7连接。

转轴2连接设于盐雾试验箱外部的调速电机1，并在调速电机1的驱动下进行转动，在盐雾试验箱开孔处，设有防止盐雾过分渗出的塑料接口13。

固定支架4中三片支架杆互成120°连接于转轴上，用以保证支架上的试件可以有充足空间喷洒到盐雾，沿长杆件的长度方向设有长空心槽，移动支架5的端部安装在长空心槽内并能够根据测试需要位置调整，移动支架5端部通过旋转螺栓6紧固在固定支架4上，固定支架4与转轴2相垂直。

夹持单元包括设于移动支架5上的凹槽，凹槽内间隔设置一对夹片11，移动支架5上设有用于调整夹片11之间距离的夹片螺栓12，试件通过夹片11挤压，固定移动支架5上。夹持单元设有3组，等间距布置在移动支架5上。

滑道10沿上下竖直向设置，加载钢块9设于滑道10中，保证其能够自由上下移动的同时不发生水平位置的偏移，夹具7与弹簧8连接，弹簧8与加载钢块9连接，夹具7通过滑道10的卡口使钢块9、夹具7、弹簧8位于同一条直线上。

支架支座均以焊接方式连接，滑道不与支架连接，只与转轴连接。

安装试件时，先将加载钢块与弹簧落在转轴上，将夹具卡在滑道中，先安装夹具一侧的试件，放直对准后，将移动支座一侧的试件用夹片固定，再将移动支座向上移动，固定在合适的支架位置上。

盐雾箱中的支架夹具，弹簧等部分均涂以环氧富锌漆的底漆以及丙烯酸聚氨酯漆的面漆用以防锈。

本发明一个具体应用实例尺寸如下：

调速电机1型号为杭州洲格机械公司MB07无极调速器，功率750w，输入转速1450rpm，输出转速40-1000rpm。

连轴2长度为1200mm，直径为

支座3的长度为700mm，直径为

支架4的长度为1000mm，截面长度为50mm，宽度为50mm；

移动支架5长度为1000mm，截面长度为50mm，宽度为50mm；

旋转螺纹螺栓6为M16×1.5×55螺栓；

夹具7长度为100mm，宽度为50mm，两侧卡口宽度10mm，长度10mm；

弹簧8为圆线螺旋弹簧，外径20mm，长度100mm；

加载钢块9大小为100×50×100mm，两侧卡口宽度为8mm，长度为9mm；

滑道10长度为220mm，厚度为5mm，滑道内长度10mm，宽度10mm；

夹片11长度为40mm，宽度30mm，厚度8mm。

螺栓12为M8×1×35螺栓。

塑料接口为聚丙烯材料，厚度2mm，内直径

具体工作时，当转轴转动，支架在下方转动时，钢块在试件上方，此时放置的试件受到压应力，且压应力随转动角度先增大，后减小，转至最低点时，压应力达到最大；当支架在上方转动时，钢块在试件下方，试件受到拉应力，在最高点时，拉应力最大，加载荷载为正弦波荷载，每转动一周为一个周期，以达到疲劳加载的作用。

本装置加载的疲劳荷载可自行设置，设置方法为：可通过更换不同重量的加载钢块获得不同幅值的疲劳荷载，通过设定调速电机的转速可以改变支架的转速，从而控制疲劳荷载的圆频率。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种盐雾试验自动旋转疲劳加载装置，包括盐雾试验箱，其特征在于，所述盐雾试验箱内设有支座（3），所述支座（3）上水平向转动设有转轴（2）；

所述转轴（2）上按间隔固定设置一对固定支架（4），所述固定支架（4）之间设有移动支架（5），所述移动支架（5）与所述转轴（2）相平行；

所述移动支架（5）上设有至少一个用于固定夹持试件的夹持单元，所述转轴（2）上设有与所述夹持单元相匹配的加载单元；

所述加载单元包括设于所述转轴（2）上的滑道（10）以及滑动设于所述滑道（10）内的加载钢块（9），所述滑道（10）沿上下竖直向设置，所述加载钢块（9）与固定于所述夹持单元内的试件之间通过弹簧（8）及夹具（7）连接。

2.根据权利要求1所述的一种盐雾试验自动旋转疲劳加载装置，其特征在于，所述转轴（2）连接设于所述盐雾试验箱外部的调速电机（1），并在所述调速电机（1）的驱动下进行转动。

3.根据权利要求2所述的一种盐雾试验自动旋转疲劳加载装置，其特征在于，在盐雾试验箱开孔处，设有防止盐雾过分渗出的塑料接口（13）。

4.根据权利要求1所述的一种盐雾试验自动旋转疲劳加载装置，其特征在于，所述支座（3）为三角形钢支座（3）。

5.根据权利要求1所述的一种盐雾试验自动旋转疲劳加载装置，其特征在于，所述固定支架（4）为一个或多个长杆件，沿所述长杆件的长度方向设有长空心槽，所述移动支架（5）的端部安装在所述长空心槽内并能够根据测试需要位置调整，所述移动支架（5）端部通过旋转螺栓（6）紧固在所述固定支架（4）上。

6.根据权利要求5所述的一种盐雾试验自动旋转疲劳加载装置，其特征在于，所述固定支架（4）与所述转轴（2）相垂直，所述固定支架（4）包括多个长杆件，相邻长杆件之间夹角相同。

7.根据权利要求1所述的一种盐雾试验自动旋转疲劳加载装置，其特征在于，所述夹持单元包括设于所述移动支架（5）上的凹槽，所述凹槽内间隔设置一对夹片（11），所述移动支架（5）上设有用于调整所述夹片（11）之间距离的夹片螺栓（12），试件通过所述夹片（11）挤压，固定移动支架（5）上。

8.根据权利要求7所述的一种盐雾试验自动旋转疲劳加载装置，其特征在于，所述夹持单元设有2-5组，等间距布置在所述移动支架（5）上。

9.根据权利要求7所述的一种盐雾试验自动旋转疲劳加载装置，其特征在于，所述滑道（10）沿上下竖直向设置，所述加载钢块（9）设于所述滑道（10）中，保证其能够自由上下移动的同时不发生水平位置的偏移，

所述夹具（7）与弹簧（8）连接，弹簧（8）与加载钢块（9）连接，所述夹具（7）通过所述滑道（10）的卡口使钢块（9）、夹具（7）、弹簧（8）位于同一条直线上，保证其加载过程不发生偏心。

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