CN115993294A - 一种多工位高温高真空充气持久蠕变试验系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种多工位高温高真空充气持久蠕变试验系统，包括试验组件，所述试验组件包括六个升降气缸、三个真空高温炉、预加载托盘、横梁、视频引伸计、中板、直线模组、主加载托盘、伺服电机、同步带、四个滚珠丝杆、主砝码、两个砝码吊钉和连接杆；六个所述升降气缸的伸缩轴分别固定连接于三个所述真空高温炉的顶部。本发明通过设置三个真空高温炉，可取三个试样同时进行试验，工位与工位之间独立控制，极大的改善了试验数据不足的问题，提高了研究效率，降低了研究成本，通过直线模组带动视频引伸计，对三个真空高温炉内的样品数据进行采集，不存在因高温造成损坏的风险。

Description

一种多工位高温高真空充气持久蠕变试验系统

技术领域

本发明涉及一种试验系统，具体为多工位高温高真空充气持久蠕变试验系统，属于金属材料性能试验技术领域。

背景技术

在金属材料高温持久蠕变试验过程中，大部分被研究的材料在高温大气环境中会出现氧化的现象，此现象的产生对于金属材料高温下的力学性能影响较大，为了能真正的检测出相关材料的高温力学性能指标，因此催生了具备真空或者可充惰性气体环境的高温力学试验系统。

目前市面上的高温高真空充气持久蠕变力学系统一般为单工位，而单工位的试验系统不能满足目前的试验需求，如采购多台设备，则会增加研究成本，而且目前采用的引出式测量方式存在测量精度差，安装繁琐，变形测量传感器处在腔体的内部，即使经过了炉体保温层，传感器还是容易出现损坏的风险，炉体内较高的温度会影响测试的精度，为此，提出一种多工位高温高真空充气持久蠕变试验系统。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种多工位高温高真空充气持久蠕变试验系统，以解决或缓解现有技术中存在的技术问题，至少提供一种有益的选择。

本发明实施例的技术方案是这样实现的：一种多工位高温高真空充气持久蠕变试验系统，包括试验组件，所述试验组件包括六个升降气缸、三个真空高温炉、预加载托盘、横梁、视频引伸计、中板、直线模组、主加载托盘、伺服电机、同步带、四个滚珠丝杆、主砝码、两个砝码吊钉和连接杆；

六个所述升降气缸的伸缩轴分别固定连接于三个所述真空高温炉的顶部，三个所述真空高温炉等距安装于所述中板的上表面，所述视频引伸计安装于所述直线模组的上表面，所述视频引伸计的位置与所述真空高温炉的位置相对应，所述连接杆的两端分别焊接于所述预加载托盘和所述主加载托盘的相邻面，所述主砝码套接于所述连接杆的外侧壁，相邻的两个所述主砝码通过两个所述砝码吊钉滑动连接，所述伺服电机的输出轴通过所述同步带安装于四个所述滚珠丝杆的外侧壁，所述横梁螺纹连接于四个所述滚珠丝杆的外侧壁。

进一步优选的，位于上方的一个所述主砝码通过所述砝码吊钉与所述横梁滑动连接，所述主砝码位于所述主加载托盘和所述横梁之间。

进一步优选的，所述主砝码的外部设有安装框，所述连接杆的顶端贯穿所述预加载托盘的上表面并与所述预加载托盘固定连接，所述预加载托盘的上表面设有小砝码，所述小砝码套接于所述连接杆的外侧壁，所述连接杆的顶端贯穿所述安装框的上表面并与所述安装框滑动连接。

进一步优选的，所述安装框的下表面安装有减震组件，所述减震组件包括四个减震地脚、基座、缓冲托盘、缓冲器、第一焊接波纹管、第二焊接波纹管、万向节、顶板和四个支撑柱；

所述安装框的下表面固定连接于所述基座的上表面，所述中板固定连接于四个所述支撑柱的外侧壁中部，四个所述支撑柱的两端对称固定连接于所述顶板的下表面和所述基座的上表面，所述升降气缸对称安装于所述顶板的下表面，所述直线模组安装于位于前方的两个所述支撑柱的外侧壁。

进一步优选的，四个所述减震地脚对称安装于所述基座的下表面，所述缓冲器安装于所述基座的内底壁，所述缓冲器的顶部位于所述基座的上方，所述主加载托盘位于所述基座的上方，所述缓冲托盘安装于所述主加载托盘的下表面，所述缓冲托盘的下表面与所述缓冲器的顶部固定连接。

进一步优选的，所述连接杆的顶端通过所述第一焊接波纹管安装于所述中板的下表面，所述第二焊接波纹管的一端安装于所述真空高温炉的顶部，所述第二焊接波纹管的另一端通过所述万向节安装于所述顶板的下表面。

进一步优选的，四个所述滚珠丝杆的两端对称转动连接于所述安装框的内顶壁和内底壁，所述预加载托盘位于所述安装框与所述中板之间。

进一步优选的，位于后方的两个所述支撑柱的外侧壁安装有管路组件，所述管路组件包括抽真空充气管路、第二角阀、消音器、第三角阀、调压阀、压力表和第一角阀；

所述调压阀、所述压力表和所述第三角阀通过支管安装于所述抽真空充气管路外侧壁上部，所述消音器和所述第二角阀通过支管安装于所述抽真空充气管路的外侧壁中部，所述第一角阀安装于所述抽真空充气管路的外侧壁底部，所述抽真空充气管路安装于位于后方的两个所述支撑柱的外侧壁。

进一步优选的，所述真空高温炉的顶部安装有气嘴，所述抽真空充气管路靠近所述中板的一端通过连接管与所述气嘴固定连接并连通。

进一步优选的，所述伺服电机安装于所述基座的内前壁，所述同步带位于所述基座的内部，四个所述滚珠丝杆的底端贯穿所述基座的内顶壁并与所述基座转动连接，位于前方的一个所述滚珠丝杆的外侧壁安装有断裂开关。

本发明实施例由于采用以上技术方案，其具有以下优点：

一、本发明通过采用一机三工位的形式，设置三个真空高温炉，可取三个试样同时进行试验，工位与工位之间独立控制，互不干涉，极大的改善了试验数据不足的问题，提高了研究效率，降低了研究成本。

二、本发明通过直线模组带动视频引伸计，对三个真空高温炉内的样品数据进行采集，不存在因高温造成损坏的风险，且视频引伸计不受试样规格的影响，可满足多种规格试样的变形测量。

三、本发明通过伺服电机带动同步带，同步带带动滚珠丝杆，滚珠丝杆带动横梁，横梁在向下移动时，主砝码依次落在主加载托盘上，当伺服电机停止工作时，则主砝码的数量一定，进而可以根据试验力值进行自动加载主砝码的数量，可实现分级加载的试验方式，丰富了试验方法，通过砝码加载的方式更为稳定，不存在力值波动等情况，无加载电机等电气零部件，节能且环保。

上述概述仅仅是为了说明书的目的，并不意图以任何方式进行限制。除上述描述的示意性的方面、实施方式和特征之外，通过参考附图和以下的详细描述，本发明进一步的方面、实施方式和特征将会是容易明白的。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的结构图；

图2为本发明的管路组件结构图；

图3为本发明的试验组件结构图；

图4为本发明的横梁结构图；

图5为本发明图3中的A区放大图。

附图标记：101、试验组件；11、升降气缸；12、气嘴；13、真空高温炉；14、抽真空充气管路；15、预加载托盘；16、安装框；17、横梁；18、视频引伸计；19、中板；20、直线模组；21、主加载托盘；22、伺服电机；23、同步带；24、滚珠丝杆；25、主砝码；26、小砝码；28、砝码吊钉；29、连接杆；301、减震组件；31、减震地脚；32、基座；33、缓冲托盘；34、缓冲器；401、管路组件；35、第二角阀；36、消音器；37、第三角阀；38、调压阀；39、压力表；40、第一焊接波纹管；41、第二焊接波纹管；42、万向节；43、顶板；44、支撑柱；45、第一角阀；46、断裂开关。

具体实施方式

在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。

下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。

如图1-5所示，本发明实施例提供了一种多工位高温高真空充气持久蠕变试验系统，包括试验组件101，试验组件101包括六个升降气缸11、三个真空高温炉13、预加载托盘15、横梁17、视频引伸计18、中板19、直线模组20、主加载托盘21、伺服电机22、同步带23、四个滚珠丝杆24、主砝码25、两个砝码吊钉28和连接杆29；

六个升降气缸11的伸缩轴分别固定连接于三个真空高温炉13的顶部，三个真空高温炉13等距安装于中板19的上表面，视频引伸计18安装于直线模组20的上表面，视频引伸计18的位置与真空高温炉13的位置相对应，连接杆29的两端分别焊接于预加载托盘15和主加载托盘21的相邻面，主砝码25套接于连接杆29的外侧壁，相邻的两个主砝码25通过两个砝码吊钉28滑动连接，伺服电机22的输出轴通过同步带23安装于四个滚珠丝杆24的外侧壁，横梁17螺纹连接于四个滚珠丝杆24的外侧壁。

在一个实施例中，位于上方的一个主砝码25通过砝码吊钉28与横梁17滑动连接，主砝码25位于主加载托盘21和横梁17之间，主砝码25的外部设有安装框16，连接杆29的顶端贯穿预加载托盘15的上表面并与预加载托盘15固定连接，预加载托盘15的上表面设有小砝码26，小砝码26套接于连接杆29的外侧壁，连接杆29的顶端贯穿安装框16的上表面并与安装框16滑动连接，进而当伺服电机22工作时，伺服电机22通过同步带23带动滚珠丝杆24转动，由于横梁17与滚珠丝杆24螺纹连接，因此横梁17向下移动，横梁17向下移动时，主砝码25落入至主加载托盘21内，由于多个主砝码25之间采用砝码吊钉28连接，因此主砝码25依次落入主加载托盘21内，当伺服电机22停止转动时，主砝码25落入主加载托盘21内的数量一定，进而可以根据试验力值自动加载主砝码25的数量，无需人力搬运主砝码25。

在一个实施例中，安装框16的下表面安装有减震组件301，减震组件301包括四个减震地脚31、基座32、缓冲托盘33、缓冲器34、第一焊接波纹管40、第二焊接波纹管41、万向节42、顶板43和四个支撑柱44；

安装框16的下表面固定连接于基座32的上表面，中板19固定连接于四个支撑柱44的外侧壁中部，四个支撑柱44的两端对称固定连接于顶板43的下表面和基座32的上表面，升降气缸11对称安装于顶板43的下表面，直线模组20安装于位于前方的两个支撑柱44的外侧壁，进而可以通过升降气缸11带动真空高温炉13向上移动，以便将试样安装于中板19表面的夹具内。

在一个实施例中，四个减震地脚31对称安装于基座32的下表面，缓冲器34安装于基座32的内底壁，缓冲器34的顶部位于基座32的上方，主加载托盘21位于基座32的上方，缓冲托盘33安装于主加载托盘21的下表面，缓冲托盘33的下表面与缓冲器34的顶部固定连接，进而当主砝码25下落时，通过缓冲托盘33和缓冲器34可以起到缓冲减震的作用的，通过减震地脚31可以保持整体的稳定性。

在一个实施例中，连接杆29的顶端通过第一焊接波纹管40安装于中板19的下表面，第二焊接波纹管41的一端安装于真空高温炉13的顶部，第二焊接波纹管41的另一端通过万向节42安装于顶板43的下表面，四个滚珠丝杆24的两端对称转动连接于安装框16的内顶壁和内底壁，预加载托盘15位于安装框16与中板19之间，当真空高温炉13向上移动时，第二焊接波纹管41受力收缩，进而方便将试样安装于中板19表面的夹具内，当真空高温炉13复位后，夹具及试样位于真空高温炉13内。

在一个实施例中，位于后方的两个支撑柱44的外侧壁安装有管路组件401，管路组件401包括抽真空充气管路14、第二角阀35、消音器36、第三角阀37、调压阀38、压力表39和第一角阀45；

调压阀38、压力表39和第三角阀37通过支管安装于抽真空充气管路14外侧壁上部，消音器36和第二角阀35通过支管安装于抽真空充气管路14的外侧壁中部，第一角阀45安装于抽真空充气管路14的外侧壁底部，抽真空充气管路14安装于位于后方的两个支撑柱44的外侧壁，真空高温炉13的顶部安装有气嘴12，抽真空充气管路14靠近中板19的一端通过连接管与气嘴12固定连接并连通，抽真空充气管路14远离气嘴12的一端与外界真空泵连通，真空泵启动后，通过抽真空充气管路14抽取真空高温炉13内的空气，待压力指标达到后，再将惰性气体冲入至真空高温炉13内，

在一个实施例中，伺服电机22安装于基座32的内前壁，同步带23位于基座32的内部，四个滚珠丝杆24的底端贯穿基座32的内顶壁并与基座32转动连接，位于前方的一个滚珠丝杆24的外侧壁安装有断裂开关46，进而可以通过伺服电机22带动同步带23，通过同步带23带动滚珠丝杆24转动，以便控制横梁17向下移动。

本发明在工作时：通过升降气缸11向上拉动真空高温炉13，然后安装试样，通过升降气缸11向下推动真空高温炉13复位，此时试样安装完毕，试样位于真空高温炉13内，根据试验参数在预加载托盘15上放置相应力值的小砝码26作为预加载荷，此时启动外部的真空泵，此时真空泵通过抽真空充气管路14先抽取真空高温炉13内的空气，使真空高温炉13的内部呈真空状态，待达到压力指标后将惰性气体冲入至真空高温炉13内，充气动作完成后真空高温炉13开始升温，另外两个工位的真空高温炉13重复上述动作，即可同时对三个样品进行试验工作，待真空高温炉13达到目标温度并保温完成后，通过直线模组20控制视频引伸计18移动至真空高温炉13的窗口处，此时开始采集试样的变形数据，然后通过伺服电机22带动同步带23，同步带23带动滚珠丝杆24，滚珠丝杆24转动时横梁17向下移动，横梁17向下移动时主砝码25移动至主加载托盘21上，由于相邻的两个主砝码25之间通过砝码吊钉28连接，因此主砝码25依次移动至主加载托盘21上，当伺服电机22停止工作时，主加载托盘21上的主砝码25数量一定，进而可以根据试验力值加载主砝码25的数量，无需人力搬运主砝码25，主砝码25加载完成后，通过视频引伸计18对样品的状态进行采集，同理，对另外两个工位重复上述加载主砝码25动作，并通过视频引伸计18对数据进行采集，待三个工位的加载动作全部完成后，视频引伸计18根据采集频率计算相应的时间间隔，在三个工位之间来回往复的移动，当试验时间到达后自动停止试验，伺服电机22反转，将主砝码25吊起，而当试样发生断裂时，主砝码25将带动主加载托盘21下落，通过缓冲托盘33和缓冲器34可以对自由落体的负荷进行缓冲，同时触发断裂开关46，系统自动判断停机，停机后自动卸荷，主砝码25复位，系统判断试验结束后，手动卸除掉预加载托盘15上的小砝码26，真空高温炉13停止加热，打开第二角阀35，将炉内惰性气体排出，当炉内温度在200℃以下时方可将通过升降气缸11升起真空高温炉13，当真空高温炉13温度降至常温后可更换试样重新开始试验。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到其各种变化或替换，这些都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种多工位高温高真空充气持久蠕变试验系统，包括试验组件（101），其特征在于：所述试验组件（101）包括六个升降气缸（11）、三个真空高温炉（13）、预加载托盘（15）、横梁（17）、视频引伸计（18）、中板（19）、直线模组（20）、主加载托盘（21）、伺服电机（22）、同步带（23）、四个滚珠丝杆（24）、主砝码（25）、两个砝码吊钉（28）和连接杆（29）；

六个所述升降气缸（11）的伸缩轴分别固定连接于三个所述真空高温炉（13）的顶部，三个所述真空高温炉（13）等距安装于所述中板（19）的上表面，所述视频引伸计（18）安装于所述直线模组（20）的上表面，所述视频引伸计（18）的位置与所述真空高温炉（13）的位置相对应，所述连接杆（29）的两端分别焊接于所述预加载托盘（15）和所述主加载托盘（21）的相邻面，所述主砝码（25）套接于所述连接杆（29）的外侧壁，相邻的两个所述主砝码（25）通过两个所述砝码吊钉（28）滑动连接，所述伺服电机（22）的输出轴通过所述同步带（23）安装于四个所述滚珠丝杆（24）的外侧壁，所述横梁（17）螺纹连接于四个所述滚珠丝杆（24）的外侧壁。

2.根据权利要求1所述的一种多工位高温高真空充气持久蠕变试验系统，其特征在于：位于上方的一个所述主砝码（25）通过所述砝码吊钉（28）与所述横梁（17）滑动连接，所述主砝码（25）位于所述主加载托盘（21）和所述横梁（17）之间。

3.根据权利要求1所述的一种多工位高温高真空充气持久蠕变试验系统，其特征在于：所述主砝码（25）的外部设有安装框（16），所述连接杆（29）的顶端贯穿所述预加载托盘（15）的上表面并与所述预加载托盘（15）固定连接，所述预加载托盘（15）的上表面设有小砝码（26），所述小砝码（26）套接于所述连接杆（29）的外侧壁，所述连接杆（29）的顶端贯穿所述安装框（16）的上表面并与所述安装框（16）滑动连接。

4.根据权利要求3所述的一种多工位高温高真空充气持久蠕变试验系统，其特征在于：所述安装框（16）的下表面安装有减震组件（301），所述减震组件（301）包括四个减震地脚（31）、基座（32）、缓冲托盘（33）、缓冲器（34）、第一焊接波纹管（40）、第二焊接波纹管（41）、万向节（42）、顶板（43）和四个支撑柱（44）；

所述安装框（16）的下表面固定连接于所述基座（32）的上表面，所述中板（19）固定连接于四个所述支撑柱（44）的外侧壁中部，四个所述支撑柱（44）的两端对称固定连接于所述顶板（43）的下表面和所述基座（32）的上表面，所述升降气缸（11）对称安装于所述顶板（43）的下表面，所述直线模组（20）安装于位于前方的两个所述支撑柱（44）的外侧壁。

5.根据权利要求4所述的一种多工位高温高真空充气持久蠕变试验系统，其特征在于：四个所述减震地脚（31）对称安装于所述基座（32）的下表面，所述缓冲器（34）安装于所述基座（32）的内底壁，所述缓冲器（34）的顶部位于所述基座（32）的上方，所述主加载托盘（21）位于所述基座（32）的上方，所述缓冲托盘（33）安装于所述主加载托盘（21）的下表面，所述缓冲托盘（33）的下表面与所述缓冲器（34）的顶部固定连接。

6.根据权利要求4所述的一种多工位高温高真空充气持久蠕变试验系统，其特征在于：所述连接杆（29）的顶端通过所述第一焊接波纹管（40）安装于所述中板（19）的下表面，所述第二焊接波纹管（41）的一端安装于所述真空高温炉（13）的顶部，所述第二焊接波纹管（41）的另一端通过所述万向节（42）安装于所述顶板（43）的下表面。

7.根据权利要求3所述的一种多工位高温高真空充气持久蠕变试验系统，其特征在于：四个所述滚珠丝杆（24）的两端对称转动连接于所述安装框（16）的内顶壁和内底壁，所述预加载托盘（15）位于所述安装框（16）与所述中板（19）之间。

8.根据权利要求4所述的一种多工位高温高真空充气持久蠕变试验系统，其特征在于：位于后方的两个所述支撑柱（44）的外侧壁安装有管路组件（401），所述管路组件（401）包括抽真空充气管路（14）、第二角阀（35）、消音器（36）、第三角阀（37）、调压阀（38）、压力表（39）和第一角阀（45）；

所述调压阀（38）、所述压力表（39）和所述第三角阀（37）通过支管安装于所述抽真空充气管路（14）外侧壁上部，所述消音器（36）和所述第二角阀（35）通过支管安装于所述抽真空充气管路（14）的外侧壁中部，所述第一角阀（45）安装于所述抽真空充气管路（14）的外侧壁底部，所述抽真空充气管路（14）安装于位于后方的两个所述支撑柱（44）的外侧壁。

9.根据权利要求8所述的一种多工位高温高真空充气持久蠕变试验系统，其特征在于：所述真空高温炉（13）的顶部安装有气嘴（12），所述抽真空充气管路（14）靠近所述中板（19）的一端通过连接管与所述气嘴（12）固定连接并连通。

10.根据权利要求4所述的一种多工位高温高真空充气持久蠕变试验系统，其特征在于：所述伺服电机（22）安装于所述基座（32）的内前壁，所述同步带（23）位于所述基座（32）的内部，四个所述滚珠丝杆（24）的底端贯穿所述基座（32）的内顶壁并与所述基座（32）转动连接，位于前方的一个所述滚珠丝杆（24）的外侧壁安装有断裂开关（46）。

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