CN114199752A - 一种模拟腐蚀环境的螺栓松动试验装置及其试验方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种模拟腐蚀环境的螺栓松动试验装置及其试验方法，包括包括试验机机体；试验机机体内安装工作台，工作台内部通过螺栓固定安装绝缘套圈；绝缘套圈内安装元宝台；元宝台上安装下夹具，工作台的上方安装上平台，位于上平台的下表面固定安装有用于固定上夹具的卡盘，位于上平台的上表面固定安装微动电机和导轨电机；上夹具和下夹具之间安装板材试样，板材试样上安装预紧力传感器，将螺栓试样穿过预紧力传感器并安装在板材试样和下夹具上。本发明可有效地保证螺栓试样在非常接近真实工况的环境下，进行螺栓松动失效实验，能够准确测出螺栓在海水等复杂环境下的螺栓松动失效行为，提高实验数据的真实性。

Description

一种模拟腐蚀环境的螺栓松动试验装置及其试验方法

技术领域

本发明属于螺栓松动试验的技术领域，具体涉及一种模拟腐蚀环境的螺栓松动试验装置及其试验方法。

背景技术

由于具有结构简单、可靠性高、易装配等优点，螺栓连接是机械系统中使用最为广泛的连接方式之一。实际应用中，在振动、冲击等因素的影响下，螺栓紧固件往往会发生以螺栓连接松动为主的失效问题。现有的螺栓松动试验装置，主要针对大气环境下的螺栓松动试验研究，无法对复杂液体环境下以及电化学腐蚀环境下的螺栓进行实验。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中的上述不足，提供一种模拟腐蚀环境的螺栓松动试验装置及其试验方法，以解决或改善上述的问题。

为达到上述目的，本发明采取的技术方案是：

一方面，一种模拟腐蚀环境的螺栓松动试验装置，其包括试验机机体；试验机机体内安装工作台，工作台内部通过螺栓固定安装绝缘套圈；绝缘套圈内安装元宝台；元宝台上安装下夹具，工作台的上方安装上平台，位于上平台的下表面固定安装有用于固定上夹具的卡盘，位于上平台的上表面固定安装微动电机和导轨电机；上夹具和下夹具之间安装板材试样，板材试样上安装预紧力传感器，将螺栓试样穿过预紧力传感器并安装在板材试样和下夹具上。

进一步地，工作台通过螺栓固定于底座上，底座位于试验机机体底部。

进一步地，底座的两侧均设置一根导轨立柱，上平台可活动的安装于两根导轨立柱上，且两根导轨立柱与导轨电机电性相连。

进一步地，下夹具通过螺母固定于元宝台上；卡盘的顶部固定于上平台的下表面，卡盘的底部与上夹具夹持相连。

进一步地，工作台的顶部与密封盖通过螺栓相连，且在密封盖和工作台之间的交界处设置O型密封圈。

进一步地，密封盖上开设有多个通孔，位于不同的通孔处安装有辅助电极、雾化喷嘴和盐桥的一端；所述盐桥的另一端装入广口瓶中。

进一步地，广口瓶中容置有参比电极；参比电极、辅助电极和卡盘通过电线与电化学工作站相连；电化学工作站与试验数据采集控制系统相连。

进一步地，雾化喷嘴通过管路依次与压力泵和盐液箱连通。

进一步地，工作台的内壁上开设一层水浴夹层，水浴夹层的外部紧贴设置一层真空层；水浴夹层通过管路依次与外部的水泵和恒温水浴锅连通。

一方面，一种模拟腐蚀环境的螺栓松动试验装置的试验方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、确定螺栓试样的试验类型；

S2、根据螺栓试样的实际工作环境配置腐蚀液体，并设置恒温水浴锅、电化学工作站和盐液箱参数，以配置用于腐蚀螺栓试样的腐蚀液体；

S3、通过螺母将下夹具固定于元宝台上，将板材试样安装在上夹具顶部，控制导轨电机作业将上夹具安装于卡盘上，并使螺栓槽互相重合；

S4、安装螺栓试样，将螺栓试样穿过预紧力传感器安装在板材试样和下夹具上；

S5、开启水泵和压力泵，向工作台内腔装入需要测定的腐蚀环境溶液，在工作台内部模拟需测定的腐蚀环境，并开启电化学工作站加快腐蚀速度；

S6、打开微动电机进行试验，观察上夹具和下夹具之间的螺栓试样的预紧力变化，以判断螺栓试样是否发生松动行为。

本发明提供的模拟腐蚀环境的螺栓松动试验装置，具有以下有益效果：

1、本发明通过导轨电机可以精准调节上平台的测量工位，同时工作台、电化学腐蚀装置和盐液箱以及雾化喷嘴可以模拟复杂液体环境以及电化学腐蚀环境，并且恒温水浴锅可以控制试样的实验温度，能够保证螺栓试样在非常接近真实工况的环境下，进行螺栓松动失效实验，能够准确测出螺栓在海水等复杂环境下的螺栓松动失效行为，提高实验数据的真实性。

2、本发明的模拟腐蚀环境的螺栓松动试验装置，所设计的工作台可以盛装不同的腐蚀液体，根据实际工作环境的情况进行配制不同的腐蚀液体，盐液箱以及雾化喷嘴可以控制工作台内腔的腐蚀气体环境，真实的模拟螺栓的腐蚀工作环境。

3、本发明通过恒温水浴箱可以控制工作台内部液体的温度，模拟不同温度的腐蚀环境，可用于研究在相同的腐蚀环境中，不同的温度对螺栓的松动行为的影响。

4、本发明的上夹具和下夹具为分开的两部分，可以根据实验的需要改变上、下夹具的材料以及结构设计方案，具有较强的灵活性。

附图说明

图1为模拟腐蚀环境的螺栓松动试验装置的结构图。

图2为图1中A处的放大图。

其中，1、试验机机体；2、微动电机；3、导轨电机；4、上平台；5、卡盘；6、上夹具；7、雾化喷嘴；8、密封盖；9、辅助电极；10、螺栓试样；11、下夹具；12、元宝台；13、绝缘套圈；14、螺母；15、底座；16、下平台；17、工作台；18、导轨立柱；19、广口瓶；20、盐桥；21、参比电极；22、板材试样；23、预紧力传感器；24、电线；25、电化学工作站；26、试验数据采集控制系统；27、真空层；28、O型密封圈；29、水浴夹层。

具体实施方式

下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

根据本申请的一个实施例一，参考图1和图2，本方案的模拟腐蚀环境的螺栓松动试验装置，包括试验机机体1，用于作为试验主要发生场地。

试验机机体1内的底部安装底座15，底座15上方固定有一个下平台16和两根导轨立柱18，两根导轨立柱18对称固定于下平台16的两侧。

在下平台16顶部使用螺栓固定连接工作台17，在工作台17上方固定上平台4，上平台4安装在两根导轨立柱18上，上平台4上方安装有微动电机2以及导轨电机3。工作台17内部通过螺栓固定安装绝缘套圈13，绝缘套圈13内安装元宝台12，元宝台12上安装下夹具11，位于上平台4的下表面固定安装有用于固定上夹具6的卡盘5，卡盘5的顶部固定于上平台4的下表面，卡盘5的底部与上夹具6夹持相连。

上夹具6和下夹具11之间安装板材试样22，板材试样22上安装预紧力传感器23，将螺栓试样10穿过预紧力传感器23并安装在板材试样22和下夹具11上。

本实施例可以根据试验螺栓试样10的不同和实际工况下连接的材料不同重新设计上、下夹具11以及板材试样22，通过螺栓将板材试样22安装在上夹具6上，试验时，松开卡盘5对上夹具6进行装夹，再通过螺母14将下夹具11固定在元宝台12上。

其中，工作台17通过螺栓固定于底座15上，底座15位于试验机机体1底部。

底座15的两侧均设置一根导轨立柱18，上平台4可活动的安装于两根导轨立柱18上，且两根导轨立柱18与导轨电机3电性相连，即通过导轨电机3的作业，可带动上平台4在两根导轨立柱18上运动。

工作台17的顶部与密封盖8通过螺栓相连，且在密封盖8和工作台17之间的交界处设置O型密封圈28，用于增加密封盖8和工作台17之间的密封性，避免内部实验液体外泄，腐蚀设备。

密封盖8上开设有多个通孔，位于不同的通孔处安装有辅助电极9、雾化喷嘴7和盐桥20的一端，盐桥20的另一端装入广口瓶19中。

广口瓶19中容置有参比电极21，参比电极21、辅助电极9和卡盘5通过电线24与电化学工作站25相连；电化学工作站25与试验数据采集控制系统26相连。

其中，辅助电机、参比电极21在电化学工作站25的控制作用下，用于加快螺栓试样10的腐蚀速度。

雾化喷嘴7通过管路依次与压力泵和盐液箱连通，雾化喷嘴7将盐液液体呈雾状喷洒于螺栓试样10上，可增大盐液与螺栓试样10的接触面积，且可保证接触的均匀性，更符合真实的腐蚀环境。

工作台17的内壁上开设一层水浴夹层29，水浴夹层29的外部紧贴设置一层真空层27；水浴夹层29通过管路依次与外部的水泵和恒温水浴锅连通，采用水浴加热，可控制螺栓试样10的试验温度，且配合真空层27，可提高保温效果，增加水浴加热的真实性。

在具体作业时，工作台17、电化学工作站25和盐液箱以及雾化喷嘴7可以模拟复杂液体环境以及电化学腐蚀环境，并且恒温水浴锅可以控制试样的实验温度，能够保证螺栓试样10在非常接近真实工况的环境下，进行螺栓松动失效实验，能够准确测出螺栓在海水等复杂环境下的螺栓松动失效行为，提高实验数据的真实性。

根据本申请的实施例二，一种模拟腐蚀环境的螺栓松动试验装置的试验方法，包括以下步骤：

S1、确定螺栓试样10的试验类型，可根据螺栓的具体类型确定夹具；

S2、根据螺栓试样10的实际工作环境配置腐蚀液体，并设置恒温水浴锅、电化学工作站25和盐液箱参数，以配置用于腐蚀螺栓试样10的腐蚀液体；

S3、通过螺母14将下夹具11固定于元宝台12上，将板材试样22安装在上夹具6顶部，控制导轨电机3作业将上夹具6安装于卡盘5上，并使螺栓槽互相重合；

S4、安装螺栓试样10，将螺栓试样10穿过预紧力传感器23安装在板材试样22和下夹具11上；

S5、开启水泵和压力泵，向工作台17内腔装入需要测定的腐蚀环境溶液，在工作台17内部模拟需测定的腐蚀环境，并开启电化学工作站25加快腐蚀速度；

S6、打开微动电机2进行试验，观察上夹具6和下夹具11之间的螺栓试样10的预紧力变化，以判断螺栓试样10是否发生松动行为。

虽然结合附图对发明的具体实施方式进行了详细地描述，但不应理解为对本专利的保护范围的限定。在权利要求书所描述的范围内，本领域技术人员不经创造性劳动即可做出的各种修改和变形仍属本专利的保护范围。

Claims (10)

1.一种模拟腐蚀环境的螺栓松动试验装置，其特征在于：包括试验机机体；所述试验机机体内安装工作台，工作台内部通过螺栓固定安装绝缘套圈；所述绝缘套圈内安装元宝台；所述元宝台上安装下夹具，工作台的上方安装上平台，位于上平台的下表面固定安装有用于固定上夹具的卡盘，位于上平台的上表面固定安装微动电机和导轨电机；所述上夹具和下夹具之间安装板材试样，板材试样上安装预紧力传感器，将螺栓试样穿过预紧力传感器并安装在板材试样和下夹具上。

2.根据权利要求1所述的模拟腐蚀环境的螺栓松动试验装置，其特征在于：所述工作台通过螺栓固定于底座上，底座位于试验机机体底部。

3.根据权利要求2所述的模拟腐蚀环境的螺栓松动试验装置，其特征在于：所述底座的两侧均设置一根导轨立柱，上平台可活动的安装于两根导轨立柱上，且两根导轨立柱与导轨电机电性相连。

4.根据权利要求1所述的模拟腐蚀环境的螺栓松动试验装置，其特征在于：所述下夹具通过螺母固定于元宝台上；所述卡盘的顶部固定于上平台的下表面，卡盘的底部与上夹具夹持相连。

5.根据权利要求1所述的模拟腐蚀环境的螺栓松动试验装置，其特征在于：所述工作台的顶部与密封盖通过螺栓相连，且在密封盖和工作台之间的交界处设置O型密封圈。

6.根据权利要求5所述的模拟腐蚀环境的螺栓松动试验装置，其特征在于：所述密封盖上开设有多个通孔，位于不同的通孔处安装有辅助电极、雾化喷嘴和盐桥的一端；所述盐桥的另一端装入广口瓶中。

7.根据权利要求5所述的模拟腐蚀环境的螺栓松动试验装置，其特征在于：所述广口瓶中容置有参比电极；所述参比电极、辅助电极和卡盘通过电线与电化学工作站相连；所述电化学工作站与试验数据采集控制系统相连。

8.根据权利要求5所述的模拟腐蚀环境的螺栓松动试验装置，其特征在于：所述雾化喷嘴通过管路依次与压力泵和盐液箱连通。

9.根据权利要求1所述的模拟腐蚀环境的螺栓松动试验装置，其特征在于：所述工作台的内壁上开设一层水浴夹层，水浴夹层的外部紧贴设置一层真空层；所述水浴夹层通过管路依次与外部的水泵和恒温水浴锅连通。

10.一种根据权利要求1-9任一所述的模拟腐蚀环境的螺栓松动试验装置的试验方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、确定螺栓试样的试验类型；

S2、根据螺栓试样的实际工作环境配置腐蚀液体，并设置恒温水浴锅、电化学工作站和盐液箱参数，以配置用于腐蚀螺栓试样的腐蚀液体；

S3、通过螺母将下夹具固定于元宝台上，将板材试样安装在上夹具顶部，控制导轨电机作业将上夹具安装于卡盘上，并使螺栓槽互相重合；

S4、安装螺栓试样，将螺栓试样穿过预紧力传感器安装在板材试样和下夹具上；

S5、开启水泵和压力泵，向工作台内腔装入需要测定的腐蚀环境溶液，在工作台内部模拟需测定的腐蚀环境，并开启电化学工作站加快腐蚀速度；

S6、打开微动电机进行试验，观察上夹具和下夹具之间的螺栓试样的预紧力变化，以判断螺栓试样是否发生松动行为。

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