CN114414397A - 一种接续金具低温机械性能测试用试验箱及其测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种接续金具低温机械性能测试用试验箱及其测试方法，底座的上端固定连接有支撑柱，所述支撑柱的上端固定连接卧式拉力试验机，所述卧式拉力试验机的上端设有两个拉力柱，所述卧式拉力试验机的上端设有两个固定块，两个所述固定块之间固定连接有横板，两个所述固定块与底座之间升降机构；所述金属箱体的侧壁贯穿设有通孔，所述通孔的内壁固定连接有密封圈，所述通孔的内壁滑动连接有测试金属，所述测试金属的一端固定连接有热电偶测温仪。本发明中通过测试金属穿过通孔，之后对通孔进行密封，即可以对测试金属进行测试，操作方便，在进行‑30℃测试后，又能够进行‑40℃、‑50℃的抗拉强度进行测试，能够接续测试金属低温机械性能测试。
Description
技术领域
本发明涉及接续金具测试技术领域，具体为一种接续金具低温机械性能测试用试验箱及其测试方法。
背景技术
接续金具是输配电线路的重要部件之一,是实现导线之间连接、以完成不间断输电的关键部件。接续金具不仅承受着导/地线的全部张力，同时作为导体起到载流作用。因此，对于接续金具而言，要满足一定的握力及承载要求，其制造材料必须具备充足的强度。随着我国电网建设规模的不断扩大，途经极端环境的线路逐年增多，在低温与持续强风共同作用下，线路投运3-5年即频繁出现间隔棒破损等金具损坏现象，给电网的安全稳定运行带来巨大威胁。我国东北、西北等地区冬季最冷月平均温度为-28.1～-16.5℃，极端最低温度可达到-50℃。在极寒条件下，通常伴随着较为恶劣的输电线路运维环境，交通困难、无人区、高海拔等极端条件导致线路的运维检修难度极大，往往无法及时有效的应对恶劣环境条件造成的线路故障及缺陷，因此，金具一旦出现损坏，造成的后果更加严重。对于在低温条件下服役的金具，存在脆性断裂的倾向，经常导致机械装置和结构的严重破坏。
对于低温环境下服役的金具，随着温度的降低，大多数金属材料的韧性急剧下降，会发生突然脆断。然而，目前常用的金具机械性能测试评价方法并不适合于我国低温地区金具机械性能的评价，对于低温环境下服役的金具，并没有一套适用于极寒地区金具机械性能的评价标准，且缺乏相应实验装置。
现有技术中，电力金具拉力试验用装置、卡具等主要解决金具在常温下的机械性能测试。如申请号为201320530257.9的实用新型专利《一种电力金具机械性能测试拉力试验用卡具》中，提出一种“T”型卡具，主要包括卡具本体、圆柱和背帽。可用于常温下电力金具机械损伤载荷、机械破坏载荷、标称破坏载荷的测量。申请号为201921707703.2的实用新型专利《一种电力金具拉力试验用卡具》中，提出一种新型卡具，主要包括安装组件和替换装置，能满足常温环境下不同规格的电力金具的夹持需求。申请号为202021281600.7的实用新型专利《一种超低温拉伸试验装置的试验机》中，提出一种采用液氮进行冷却的立式超低温拉伸试验装置，试验在液氮罐内进行，通过向灌内注入液氮保温后进行试验，试验用构件尺寸受液氮罐尺寸制约，仅能满足小尺寸构件的低温拉伸性能测试。申请号为201310085217.2的发明专利《一种超低温环境下钢筋拉伸试验的装置及试验方法》中，采用低温箱与万能试验机相结合的方式，将受测钢筋置于低温箱中，采用特殊的连接卡具进行固定，在低温箱中注入液氮进行钢筋拉伸试验，该试验装置需在被测的钢筋两端预制螺纹方能进行试验。
上述方法在试验温度、试件尺寸、试件结构等方面存在制约条件，均无法满足接续金具的低温机械性能测试要求。
发明内容
为解决背景技术中存在的技术问题，本发明提出一种接续金具低温机械性能测试用试验箱，通过测试金属穿过通孔，之后对通孔进行密封，即可以对测试金属进行测试，操作方便，在进行-30℃测试后，又能够进行-40℃、-50℃的抗拉强度进行测试，能够接续测试金属低温机械性能测试。
本发明提供了一种接续金具低温机械性能测试用试验箱，包括底座和金属箱体，所述底座的上端固定连接有支撑柱，所述支撑柱的上端固定连接卧式拉力试验机，所述卧式拉力试验机的上端设有两个拉力柱，所述卧式拉力试验机的上端设有固定块，相邻固定块之间固定连接有横板，所述固定块与底座之间设有升降机构；
所述金属箱体的侧壁贯穿设有通孔，所述通孔的内壁固定连接有密封圈，所述通孔的内壁滑动连接有测试金属，所述测试金属的一端固定连接有热电偶测温仪。
优选的是，所述升降机构包括与两个固定块相背一端均固定连接的挡块，至少一个所述挡块与卧式拉力试验机上端之间固定连接有伸缩杆。
上述任一方案中优选的是，至少一个所述挡块螺纹连接有螺纹杆，所述螺纹杆的上端固定连接有把手。
上述任一方案中优选的是，两个所述拉力柱与测试金属两端之间均固定连接有绞线。
上述任一方案中优选的是，所述通孔的直径为50-60mm。
上述任一方案中优选的是，所述通孔的直径为58.2mm。
上述任一方案中优选的是，所述测试金属最大直径为57mm。
上述任一方案中优选的是，所述金属箱体上部设有密封盖板，密封盖板上设有流速调节组件。
上述任一方案中优选的是，所述流速调节组件包括调节箱，调节箱为中空箱体，调节箱内设有减速板，减速板上部设有调节板。由于本申请的低温温度主要采用冷媒进行调节，因此，冷媒的用量直接反映内部温度，流速调节组件用于调节酒精和液氮的流速，进而间接调节酒精和液氮的用量，方便待测温度的调整。
上述任一方案中优选的是，所述减速板的一侧连接在调节箱内壁，调节箱内壁设有固定块，减速板的另一侧通过固定块支撑。
上述任一方案中优选的是，所述减速板中间设有固定孔，调节板中间固定连接有转轴，转轴能够插入固定孔内，调节板通过转轴能够围绕固定孔实现旋转。
上述任一方案中优选的是，所述调节板上部设有手提柱。
上述任一方案中优选的是，所述减速板和调节板上设有相互对应的漏孔。
上述任一方案中优选的是，所述多个漏孔呈辐射状排列设置，漏孔为圆形、椭圆形、多边形中的至少一种。
本发明进一步优化的技术方案是，所述金属箱体的侧壁贯穿设有多个相对设置的通孔，能够实现同时对多个测试金属进行测试。
本发明进一步优化的技术方案是，所述金属箱体的侧壁设有透明观察窗，能够方便观察倒入低温冷却介质的具体的量，以及测试金属的外部变形。
本发明进一步优化的技术方案是，所述金属箱体的侧壁设有排放口，能够在测试试验结束后，将金属箱体内的酒精排放后以备再次重复利用。
本发明还公开一种接续金具低温机械性能测试用试验箱的测试方法，采用上述所述的接续金具低温机械性能测试用试验箱进行，包括以下步骤：
(1)、将测试金属通过孔洞穿入金属箱体内，对测试金属两头密封，在测试金属端部固定热电偶测温仪；
(2)、将金属箱体置于卧式拉力试验机中间，调节金属箱体高度及位置使被试金具径向轴向与试验机拉伸方向一致；
(3)、向金属箱体中倒入低温冷冻介质，并通过热电偶测温仪对测试金属实时测量，当测试金属温度低至测试温度时，保温10min后开始进行拉力测试，启动卧式拉力试验机带动拉力柱拉动绞线进行拉力测试；
(4)、操作拉力试验机以平稳的速度施加载荷到规定的机械损伤载荷，保持60s，然后卸载，测量测试金属的永久变形；再次逐步加载到测试金属的标称破坏载荷，保持60s，然后加载荷直到测试金属发生破坏，如果载荷达到标称破坏载荷的1.2倍，测试金属还没有发生破坏，此时可以停止实验。
有益效果
(1)本发明将提供一种接续金具低温机械性能测试用试验箱及测试方法，实现接续金具固定、装卡，通过金具两端的导线将金具固定在卧式拉力试验机上，通过简易的结构，实现非标接续金具的低温机械性能测试，用于考核接续金具在低温下的机械性能，为极寒地区电力系统用金具的选材提供试验基础。
(2)通过测试金属穿过通孔，之后对通孔进行密封，即可以对测试金属进行测试，操作方便。在进行-30℃测试后，又能够进行-40℃、-50℃的抗拉强度进行测试，能够接续测试金属低温机械性能测试。
(3)本申请设有流速调节组件，具体包括调节箱，调节箱为中空箱体，调节箱内设有减速板，减速板上部设有调节板。由于本申请的金属箱体内的低温温度主要采用冷媒进行调节，因此，冷媒的用量直接影响内部温度，流速调节组件用于调节冷媒的流速，进而间接调节冷媒用量，方便待测温度的调整。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为图1中a处结构放大图；
图3为金属箱体的测试图；
图4为金属箱体封闭后的结构示意图；
图5为金属箱体上的流速调节组件结构示意图。
图中：1、底座，2、支撑柱，3、卧式拉力试验机，4、金属箱体，41、密封盖板，5、绞线，6、热电偶测温仪，7、螺纹杆，8、挡块，9、固定块，10、横板，11、密封圈，12、测试金属，13、伸缩杆，14、拉力柱，15、调节箱，16、减速板，17、固定块，18、固定孔，19、转轴，20、手提柱，21、漏孔，22、调节板。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。
如图1、图2、图3和图4所示，本发明提出的一种接续金具低温机械性能测试用试验箱，包括底座1和金属箱体4，金属箱体4为五个金属板焊接而成，上端安装有控制门，底座1的上端固定连接有支撑柱2，支撑柱2的上端固定连接卧式拉力试验机3，卧式拉力试验机3的上端设有两个拉力柱14，卧式拉力试验机3的上端设有两个固定块9，拉力柱4为卧式拉力试验机3上的拉力端。
两个固定块9之间固定连接有横板10，两个固定块9与底座1之间设有升降机构；具体的额，升降机构包括与两个固定块9相背一端均固定连接的挡块8，其中一个挡块8与卧式拉力试验机3上端之间固定连接有伸缩杆13，另一个挡块8螺纹连接有螺纹杆7，螺纹杆7的上端固定连接有把手，两个拉力柱14与测试金属12两端之间均固定连接有绞线5，绞线5的拉力承受范围大于测试金属12的拉力承受范围。
金属箱体4的侧壁贯穿设有通孔，通孔的内壁固定连接有密封圈11，通孔的内壁滑动连接有测试金属12，测试金属12的一端固定连接有热电偶测温仪6，通孔的直径为58.2mm，测试金属12最大直径为57mm，测试金属12为不规则圆管。
本申请的金属箱体4具体制备时，采用3mm厚的不锈钢板加工成4块780mm*200mm规格的板材，采用手工氩弧焊将其中3块板材焊接组成试验箱的侧面和底板，剩余1块板材作为盖板；将2块200mm*200mm*3mm的不锈钢板材焊接组成试验箱的侧板。被试接续金具最大轴部直径57mm，在试验箱两侧板一定位置开φ58.2mm圆形孔洞，以便于测试金属12穿过试验箱；根据侧板两端孔洞尺寸，定制耐低温聚四氟密封圈，将密封圈固定在两端孔洞处，实现接续金具与试验箱体的密封。
本发明的工作原理及使用流程如下：
(1)、将测试金属12通过通孔穿入金属箱体4内，并将两个密封圈11对测试金属12两头密封，在测试金属12端部固定热电偶测温仪，之后使用者转动螺纹杆7，在伸缩杆13的限位下，螺纹杆7带动两个固定块9、横板10以及金属箱体4上升，并使金属箱体4与两个绞线5拉直后呈水平状态。
(2)、之后向金属箱体4中倒入酒精与液氮作为低温冷冻介质，对测试金属12冷却，并通过热电偶测温仪6对测试金属12实时准确测量，当测试金属12温度至-30℃，保温10min后开始测试，启动卧式拉力试验机3开始带动两个拉力柱14拉动两个绞线5，两个绞线5对测试金属12进行拉力测试。
(3)、操作卧式拉力试验机3以平稳的速度施加载荷到规定的机械损伤载荷，保持60s，然后卸载，测试金属12的永久变形；再次逐步加载到测试金属12的标称破坏载荷，保持60s，然后加载荷直到测试金属12发生破坏。如果载荷达到标称破坏载荷的1.2倍，测试金属12还没有发生破坏，此时可以停止实验。
(4)、之后采用步骤(1)-步骤(3)中的方法分别在-40℃、-50℃条件下对被试金具的抗拉强度进行测试。
采用本发明提供的接续金具低温机械性能测试用试验箱，可实现非标接续金具的低温机械性能测试。试验箱尺寸可根据接续金具尺寸进行定制，能满足不同规格尤其是较长尺寸接续金具的测试要求；试验温度可通过液氮进行实时调节，温度调控范围从-196℃～常温，能满足国内极端低温环境下服役金具的机械性能考核；试验后，酒精可进行回收再利用，有效降低了试验成本。
实施例2
一种接续金具低温机械性能测试用试验箱，和实施例1相似，不同的是，金属箱体4采用5mm厚的不锈钢板加工成4块960mm*200mm规格的板材，采用手工氩弧焊将其中3块板材焊接组成试验箱的侧面和底板，剩余1块板材作为盖板；将2块200mm*200mm*5mm的不锈钢板材焊接组成试验箱的侧板。测试金属12即被试接续金具轴部最大直径76mm，在试验箱两侧板一定位置开φ78.6mm圆形孔洞，以便于测试金属12穿过试验箱；根据侧板两端孔洞尺寸，定制耐低温聚四氟密封圈，将密封圈固定在两端孔洞处，实现接续金具与试验箱体的密封。
接续金具低温机械性能测试用试验箱的具体测试步骤如下：
(1)将接续金具通过孔洞穿入试验箱内，在测试金具端部固定热电偶测温仪，测温范围-180℃～常温；
(2)使用者转动螺纹杆7，在伸缩杆13的限位下，螺纹杆7带动两个固定块9、横板10以及金属箱体4上升，并使金属箱体4与两个绞线5拉直后呈水平状态。
(3)之后向金属箱体4中倒入酒精与液氮作为低温冷冻介质，对测试金属12冷却，并通过热电偶测温仪6对测试金属12实时准确测量，当测试金属12温度至-40℃，保温10min后开始测试，启动卧式拉力试验机3开始带动两个拉力柱14拉动两个绞线5，两个绞线5对测试金属12进行拉力测试。
(4)操作卧式拉力试验机3以平稳的速度施加载荷到规定的机械损伤载荷，保持60s，然后卸载，测试金属12的永久变形；再次逐步加载到测试金属12的标称破坏载荷，保持60s，然后加载荷直到测试金属12发生破坏。如果载荷达到标称破坏载荷的1.2倍，测试金属12还没有发生破坏，此时可以停止实验。
(5)之后采用步骤(1)-步骤(3)中的方法分别在-50℃、-60℃条件下对测试金属12即被试金具的抗拉强度进行测试。
实施例3
一种接续金具低温机械性能测试用试验箱，和实施例1相似，不同的是，所述金属箱体4上部设有密封盖板41，密封盖板上设有流速调节组件。如图5所示，流速调节组件包括调节箱15，调节箱15上部活动连接有微型密封板，避免影响金属箱体4内的温度。调节箱15为中空箱体，调节箱15内设有减速板16，减速板16的一侧连接荷叶连接件活动连接在调节箱15内壁，调节箱15内壁设有固定块17，减速板16的另一侧通过固定块17支撑，因此，减速板16能过通过固定块17一侧直接打开，从而能够让操作者根据实际需要选择使用，如刚开始倒入冷媒液时，可以快速倒入，因此无需使用减速板16直接打开即可，金属箱体4内的温度快要接近测试温度时，可以将
减速板16放下，并通过固定块17进行支撑，减速板16能够减慢冷媒液进入的速度，给温度调节实现缓冲。
实施例4
一种接续金具低温机械性能测试用试验箱，和实施例3相似，不同的是，如图5所示，减速板16上部设有调节板22。减速板16中间设有固定孔18，调节板22中间固定连接有转轴19，转轴19能够插入固定孔18内，调节板22通过转轴19能够围绕固定孔18实现旋转。调节板22上部设有手提柱20，能够根据需要选择是否使用，通过手提柱20可以直接将调节板22从调节箱15内取出。
实施例5
一种接续金具低温机械性能测试用试验箱，和实施例4相似，不同的是，如图5所示，减速板16和调节板22上设有相互对应的漏孔21。多个漏孔21呈辐射状排列设置，漏孔21为圆形、椭圆形、多边形中的至少一种，具体调节时，通过手提柱20旋转调节板22，调节板22通过转轴19能够围绕固定孔18实现旋转，旋转过程中，由于减速板16和调节板22内设置的漏孔21重叠面积发生改变，从而能够间接对冷媒下流速度实现调节。
实施例6
一种接续金具低温机械性能测试用试验箱，和实施例1相似，不同的是，所述金属箱体4的侧壁设有透明观察窗，能够方便观察倒入低温冷却介质的具体的量，以及测试金属的外部变形。
实施例7
一种接续金具低温机械性能测试用试验箱，和实施例1相似，不同的是，所述金属箱体4的侧壁设有排放口，能够在测试试验结束后，将金属箱体内的酒精排放后以备再次重复利用。
应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。
Claims (10)
1.一种接续金具低温机械性能测试用试验箱，包括底座(1)和金属箱体(4)，其特征在于，所述底座(1)的上端固定连接有支撑柱(2)，所述支撑柱(2)的上端固定连接卧式拉力试验机(3)，所述卧式拉力试验机(3)的上端设有两个拉力柱(14)，所述卧式拉力试验机(3)的上端设有固定块(9)，相邻固定块(9)之间固定连接有横板(10)，所述固定块(9)与底座(1)之间设有升降机构；
所述金属箱体(4)的侧壁贯穿设有通孔，所述通孔的内壁固定连接有密封圈(11)，所述通孔的内壁滑动连接有测试金属(12)，所述测试金属(12)的一端固定连接有热电偶测温仪(6)。
2.根据权利要求1所述的一种接续金具低温机械性能测试用试验箱，其特征在于，所述升降机构包括与两个固定块(9)相背一端均固定连接的挡块(8)，至少一个所述挡块(8)与卧式拉力试验机(3)上端之间固定连接有伸缩杆(13)。
3.根据权利要求2所述的一种接续金具低温机械性能测试用试验箱，其特征在于，至少一个所述挡块(8)螺纹连接有螺纹杆(7)，所述螺纹杆(7)的上端固定连接有把手。
4.根据权利要求1所述的一种接续金具低温机械性能测试用试验箱，其特征在于，两个所述拉力柱(14)与测试金属(12)两端之间均固定连接有绞线(5)。
5.根据权利要求1所述的一种接续金具低温机械性能测试用试验箱，其特征在于，所述金属箱体(4)上部设有密封盖板(41)，密封盖板上设有流速调节组件，所述流速调节组件包括调节箱(15)，调节箱(15)为中空箱体，调节箱(15)内设有减速板(16)，减速板(16)上部设有调节板(22)。
6.根据权利要求5所述的一种接续金具低温机械性能测试用试验箱，其特征在于，所述减速板(16)的一侧连接在调节箱(15)内壁，调节箱(15)内壁设有固定块(17)，减速板(16)的另一侧通过固定块(17)支撑。
7.根据权利要求6所述的一种接续金具低温机械性能测试用试验箱，其特征在于，所述减速板(16)中间设有固定孔(18)，调节板(22)中间固定连接有转轴(19)，转轴(19)能够插入固定孔(18)内，调节板(22)通过转轴(19)能够围绕固定孔(18)实现旋转。
8.根据权利要求7所述的一种接续金具低温机械性能测试用试验箱，其特征在于，所述减速板(16)和调节板(22)上设有相互对应的漏孔(21)。
9.根据权利要求8所述的一种接续金具低温机械性能测试用试验箱，其特征在于，多个所述漏孔(21)呈辐射状排列设置，漏孔(21)为圆形、椭圆形、多边形中的至少一种。
10.一种接续金具低温机械性能测试用试验箱的测试方法，采用权利要求1-9中任一项所述的接续金具低温机械性能测试用试验箱进行，包括以下步骤：
(1)、将测试金属(12)通过孔洞穿入金属箱体(4)内，对测试金属(12)两头密封，在测试金属(12)端部固定热电偶测温仪(6)；
(2)、将金属箱体(4)置于卧式拉力试验机中间，调节金属箱体(4)高度及位置使被试金具径向轴向与试验机拉伸方向一致；
(3)、向金属箱体(4)中倒入低温冷冻介质，并通过热电偶测温仪(6)对测试金属(12)实时测量，当测试金属(12)温度低至测试温度时，保温10min后开始进行拉力测试，启动卧式拉力试验机(3)带动拉力柱(14)拉动绞线(5)进行拉力测试；
(4)、操作拉力试验机(3)以平稳的速度施加载荷到规定的机械损伤载荷，保持60s，然后卸载，测量测试金属(12)的永久变形；再次逐步加载到测试金属(12)的标称破坏载荷，保持60s，然后加载荷直到测试金属12发生破坏，如果载荷达到标称破坏载荷的1.2倍，测试金属12还没有发生破坏，此时停止实验。
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