CN116183395A - 一种可快速对中的管材环刚度试验机 - Google Patents

Abstract

一种可快速对中的管材环刚度试验机，包括试验机主体和对中机构；试验机主体包括液压缸、左导柱、右导柱、加压梁和横梁，横梁的两端分别固定左、右导柱上，横梁上的液压缸通过活塞杆与下方的加压梁连接；加压梁的两端滑动连接到左、右导柱上；对中机构安装于上座的腔室内，上座通过压力轴承旋转支承在下座上；对中机构包括左、右推块和螺杆，左、右推块的下半部分与螺杆的两端分别构成螺纹副，上半部分通过上座设置的导向槽伸出上座，试样则放置在、右推块之间；当螺杆旋转时，左、右推块作分离或闭合移动，带动试样径向对中。本发明实现了试样快速对中，提高了试验效率，保证了试验数据的准确性和工作人员的安全。

Description

一种可快速对中的管材环刚度试验机

技术领域

本发明涉及测试技术领域，特别涉及塑料管材的环刚度测试。

背景技术

环刚度是管材抗外压负载能力的性能参数，为了保证管材在外压负载下安全工作，环刚度的选择是设计中的重点考量的要素之一。如果管材的环刚度太小，管材在使用过程中可能发生过大变形或出现压屈失稳遭破坏；反之，如果环刚度选择太高，需采用过大的截面惯性矩，将造成材料用量太多，成本过高，因此，管材的环刚度是否合适对其具体的应用设计具有至关重要的影响。

管材在环刚度试验时，检测人员一般会凭借工作经验将试样放置在试验台的受力中心位置进行测试。由于检测人员、检测试样规格等不确定因素的存在，仅凭试验人员目测很难将试样的受力中心点与试验台的施力中心对中，试样的对中性不好，会造成试验结果数据存在偏差，试验准确性就难以保证。另外，因受试验机两侧竖直导轨间距的限制，管径尺寸较大的试样在测试时需要将管材轴向旋转90度，也会产生另一类对中的问题。除此之外，管材检测受压时可能会崩裂，崩裂的碎片飞速弹出，存在伤及周围工作人员的安全隐患。

申请号为CN201720044182.1 、名称为“管材环刚度试验对中装置”的中国专利公开了一种管材环刚度测试仪 ，所述装置包括上压板和下压板，在两压板之间放置待检测的管材试样。在上压板和管材试样交点处设有第一、第二刻度尺组件，两个刻度尺组件打开后可形成90°夹角，同时，在第一、第二刻度尺组件分别安装有第一可见光束发射装置、第二可见光束发射装置，第一、第二可见光束发射装置所发出的激光分别垂直于第一、第二刻度尺组件；在上压板和管材试样交点处设置第三可见光束发射装置，其所发出的激光垂直于上压板；第一、第二、第三可见光束发射装置所发出的激光处于同一竖向平面内，当三条激光束相交于一点，说明管材试样放置正处于中心位置。该专利文献可以准确找到管材试样的圆心，从而保证管材受压位置准确无误。但该装置需要反复人工调节，且需要通过激光束观察调节效果，在操作上比较繁琐，难以在实践中得到广泛认可。

有鉴于此，为解决试样的受力中心点与试验机的施力中心点快速对中的问题、满足试样多样化和多方位的测试要求、避免产生受试试样崩裂碎片伤人的安全隐患，是业内技术人员亟待攻克的课题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可快速对中的管材环刚度试验机，它能在环刚度测试时准确、快速地使试样受力中心点与试验机的施力中心点对中，保证试验数据的准确性，提高试验效率；同时，它还应具有在试验过程中保护工作人员免受伤害的特点。

本发明的目的是以下述技术方案实现的：

一种可快速对中的管材环刚度试验机，包括试验机主体和对中机构；所述试验机主体包括液压缸、左导柱、右导柱、加压梁和横梁，所述横梁的两端分别固定在竖直的左导柱和右导柱上，横梁上的液压缸通过活塞杆与下方的加压梁连接；所述加压梁的两端分别通过滑套滑动连接到左导柱和右导柱上；所述对中机构安装于上座的腔室内，上座通过压力轴承旋转支承在下座上，下座则固定在底座上；所述对中机构包括左推块、右推块和螺杆，所述螺杆的两端分别设有左旋螺纹和右旋螺纹，左推块和右推块的下半部分与螺杆的两端分别构成螺纹副，上半部分通过上座设置的导向槽伸出上座，左推块和右推块对称于活塞杆的轴中心线Z，螺杆的轴中心线X平行于加压梁且与轴中心线Z垂直相交；试样则放置在左推块和右推块之间；当所述螺杆旋转时，所述左推块和右推块作分离或闭合移动，带动试样径向对中。

上述可快速对中的管材环刚度试验机；增设旋转机构，用于调节试样方向，所述旋转机构包括大齿轮、小齿轮和电机，所述大齿轮环套在上座的外周圈上，小齿轮由电机驱动且与大齿轮啮合；在所述下座和上座之间还设有定位机构，所述定位机构包括定位珠和弹簧，在下座的圆周面上间隔均布四个盲孔，每个盲孔内设有一个弹簧，弹簧的一端设有定位珠，上座与下座相配合的圆周面上间隔均布四个定位窝，所述定位窝的深度小于定位珠的半径。

上述可快速对中的管材环刚度试验机；增设两个刻度尺，所述两个刻度尺分别通过两个刻度尺固定板固定在加压梁的两个对应面上，所述两个刻度尺的0刻度线对称于轴中心线Z，所述刻度尺固定板和刻度尺的底部不低于加压梁的底部。

上述可快速对中的管材环刚度试验机；增设防护机构，所述防护机构包括护板、铰接轴、弹力绳、铰接头和吊装架；所述护板为多块长条形透明PVC板，位于顶部的护板上端通过固定在加压梁上的吊装架予以固定，其下端与相邻的护板铰接，相邻的护板之间设有铰接轴，所述铰接轴上设有多个铰接头，每个铰接头上设置两个铰接分件，分别铰接上下相邻的护板；在吊装架上还设有多条平行间隔设置的弹力绳，所述弹力绳为高弹性绳索，弹力绳上设有多个均匀间隔的绳结，绳结按如下原则设置：当弹力绳收缩时，将各护板折叠在最小距离内，当弹力绳伸展时，将各护板展开，将测试空间完全遮挡；所述弹力绳的下端通过挂钩勾连在固定环上，所述固定环通过架板与左导柱、右导柱固定。

上述可快速对中的管材环刚度试验机；所述对中机构的螺杆由驱动机构驱动，所述驱动机构包括蜗杆、蜗轮和对中电机，其中，所述蜗轮套装在螺杆的中部，蜗杆和蜗轮构成旋转副，蜗杆由对中电机驱动。

上述可快速对中的管材环刚度试验机；所述活塞杆通过均压垫将压力施加在加压梁上，所述均压垫对称于轴中心线Z。

上述可快速对中的管材环刚度试验机；所述均压垫两侧的加压梁上分别设有一个压力传感器，所述压力传感器的信号输出至显示屏幕上。

本发明的有益效果如下：

本发明利用蜗轮蜗杆驱动左、右推块使试样的受力中心点与试验机的施力中心点快速对中，提高了试验效率；利用旋转机构带动对中机构实现对试样的不同方位的压力试验，管件试样的直径规格不同，但试样的长度方向基本是确定的，这样，当管件试样直径过大时，利用旋转机构旋转90°的方法解决了普通试验机不能满足试样不同方位的安装固定，并可快速对中；本发明设有防护机构，它能够将试样空间完全封闭，使之与操作人员完全隔离，这样，即使试验过程中试样碎裂、碎片弹出，也能够被防护机构完全阻挡，解决了试验操作的安全隐患。除此之外，本发明在试验过程中利用机械动力自动操作，减轻了试验操作强度，提高了试验进度，且由于对中精确，也提高了试验数据的准确性。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步详述。

图1是本发明的结构示意图；

图2是上座的剖面图；

图3是旋转机构的动力驱动示意图；

图4是防护机构的结构示意图；

图5是试样处于横向位置时刻度尺与加压梁的位置示意图。

图中各标号分别表示为：1、液压缸，2、活塞杆，3、左导柱，4、右导柱，5、滑套，6、防护机构，7、挂钩，8、固定环，9、上座，10、下座，11、压力轴承，12、定位珠，13、弹簧，14、底座，15、大齿轮，16、试样，17、左推块，18、右推块，19，螺杆，20、蜗杆，21、加压梁，22、均压垫，23、蜗轮，24、压力传感器，25、刻度尺，26、小齿轮，27、电机，28、横梁，30、导向槽，31、定位窝，32、吊装架，33、固定块，34、刻度尺固定板，35、轴中心线Z，36、轴中心线X，37、架板，601、护板，602、铰接轴，603、绳结，604、弹力绳，605、铰接头。

具体实施方式

参看图1、图2，本发明提供的试验机主体包括液压缸1、左导柱3、右导柱4、加压梁21和横梁28，所述横梁28的两端分别固定在竖直的左导柱3和右导柱4上，横梁28上的液压缸1通过活塞杆2与下方的加压梁21连接；所述加压梁21的两端分别通过滑套5滑动连接到左导柱3和右导柱4上；所述对中机构安装于上座9的腔室内，上座9通过压力轴承11旋转支承在下座10上，下座10则固定在底座14上；所述对中机构包括左推块17、右推块18和螺杆19，所述螺杆19的两端分别设有左旋螺纹和右旋螺纹，左推块17和右推块18的下半部分与螺杆19的两端分别构成螺纹副，上半部分通过上座9设置的导向槽30伸出上座9，左推块17和右推块18对称于活塞杆2的轴中心线Z35，螺杆19的轴中心线X 36平行于加压梁21且与轴中心线Z 35垂直相交；试样16则放置在左推块17和右推块18之间；当所述螺杆19旋转时，所述左推块17和右推块18作分离或闭合移动，带动试样16径向对中。蜗轮23、蜗杆20驱动左、右推块使试样16径向与试验机的施力中心快速对中，对中后启动液压缸1进行加压试验；试验结束后，使左推块17和右推块18做分离运动到远离试样16的位置，即结束加压试验。

参看图1，增设旋转机构，用于调节试样16方向，所述旋转机构包括大齿轮15、小齿轮26和电机27，所述大齿轮15环套在上座9的外周圈上，小齿轮26由电机27驱动且与大齿轮15啮合；在所述下座10和上座9之间还设有定位机构，所述定位机构包括定位珠12和弹簧13，在下座10的圆周面上间隔均布四个盲孔，每个盲孔内设有一个弹簧13，弹簧13的一端设有定位珠12，上座9与下座10相配合的圆周面上间隔均布四个定位窝31，各定位窝31的球形凹槽深度应小于半径，其中相对称的两个定位窝31圆弧面所在圆的圆心连线与轴中心线X36平行且与轴中心线Z 35垂直相交。当旋转机构将上座9旋转90°时，左推块17、右推块18则带动试样16旋转90°，变成横向放置，从而实现普通试验机可用于检测大直径的管件试样16。一般说来，试样16的轴向尺寸按试验标准规定是定值，而试样16直径则可大可小，这样，试样16直径只要小于左导柱3和右导柱4之间的间距均可受试。

参看图5，增设两个刻度尺25，所述两个刻度尺25分别通过两个刻度尺固定板34固定在加压梁21的两个对应面上，所述两个刻度尺25的0刻度线对称于轴中心线Z35，所述刻度尺固定板34和刻度尺25的底部不低于加压梁21的底部。通过两个刻度尺25的刻度示数，可以检验试样16在轴向安放时是否与试验机的施力中心对中。

参考图1、图5，增设防护机构6，所述防护机构6包括护板601、铰接轴602、弹力绳604、铰接头605和吊装架32；所述护板601为多块长条形透明PVC板，位于顶部的护板601上端通过固定在加压梁21上的吊装架32予以固定，其下端与相邻的护板601铰接，相邻的护板601之间设有铰接轴602，在所述铰接轴602上设有多个铰接头605，每个铰接头605上设置两个铰接分件，分别铰接上下相邻的护板601；在吊装架32上还设有多条平行间隔设置的弹力绳604，所述弹力绳604为高弹性绳索，弹力绳604上设有多个均匀间隔的绳结603。这样，当弹力绳604收缩时，将各护板601折叠在最小距离内，工作人员可以直接对试样16进行现场操作；当弹力绳604伸展时，将各护板601展开，将测试空间完全遮挡；所述弹力绳604的下端通过挂钩7勾连在固定环8上，所述固定环8通过架板37与左导柱3、右导柱4固定。将试样16封闭，与操作人员完全隔离，避免试验过程中试样16碎裂弹出，保证了工作人员的人身安全。

参看图1，所述对中机构的螺杆19由驱动机构驱动，所述驱动机构包括蜗杆20、蜗轮23和对中电机，其中，所述蜗轮23套装在螺杆19的中部，蜗杆20和蜗轮23构成旋转副，蜗杆20由对中电机驱动，给螺杆19提供旋转动力，进而驱动左推块17和右推块18将试样16夹持住并对中。左推块17和右推块18的截面形状设计成梯形，这样，可以形成“V形”支撑，以适应多种直径试样16的夹持。

参考图1，所述活塞杆2通过均压垫22将压力施加在加压梁21上，所述均压垫22对称于轴中心线Z 35。保证活塞杆2传递到加压梁21上的压力能够更为均衡地进行传递，保证试验压力能够准确均衡地施加在试样16上。

参看图1，所述均压垫22两侧的加压梁21上分别设有一个压力传感器24，所述压力传感器24的信号输出至显示屏幕上。使试验人员清楚掌握试验过程试样16所受到的压力。

Claims (7)

1.一种可快速对中的管材环刚度试验机，其特征是，包括试验机主体和对中机构；所述试验机主体包括液压缸（1）、左导柱（3）、右导柱（4）、加压梁（21）和横梁（28），所述横梁（28）的两端分别紧固在竖直的左导柱（3）和右导柱（4）上，横梁（28）上的液压缸（1）通过活塞杆（2）与下方的加压梁（21）连接；所述加压梁（21）的两端分别通过滑套（5）滑动连接到左导柱（3）和右导柱（4）上；所述对中机构安装于上座（9）的腔室内，上座（9）通过压力轴承（11）旋转支承在下座（10）上，下座（10）则固定在底座（14）上；所述对中机构包括左推块（17）、右推块（18）和螺杆（19），所述螺杆（19）的两端分别设有左旋螺纹和右旋螺纹，左推块（17）和右推块（18）的下半部分与螺杆（19）的两端分别构成螺纹副，其上半部分通过上座（9）设置的导向槽（30）伸出上座（9），左推块（17）和右推块（18）对称于活塞杆（2）的轴中心线Z（35），螺杆（19）的轴中心线X（36）平行于加压梁（21）且与轴中心线Z（35）垂直相交；试样（16）则放置在左推块（17）和右推块（18）之间；当所述螺杆（19）旋转时，所述左推块（17）和右推块（18）作分离或闭合移动，带动试样（16）径向对中。

2.根据权利要求1所述的一种可快速对中的管材环刚度试验机；其特征是，增设旋转机构，用于调节试样（16）的方向，所述旋转机构包括大齿轮（15）、小齿轮（26）和电机（27），所述大齿轮（15）环套在上座（9）的外周圈上，小齿轮（26）由电机（27）驱动且与大齿轮（15）啮合；在所述下座（10）和上座（9）之间还设有定位机构，所述定位机构包括定位珠（12）和弹簧（13），在下座（10）的圆周面上间隔均布四个盲孔，每个盲孔内设有一个弹簧（13），弹簧（13）的一端设有定位珠（12），上座（9）与下座（10）相配合的圆周面上间隔均布四个定位窝（31），所述定位窝（31）的深度小于定位珠（12）的半径。

3.根据权利要求1所述的一种可快速对中的管材环刚度试验机；其特征是，增设两个刻度尺（25），两个刻度尺（25）分别通过刻度尺固定板（34）固定在加压梁（21）的两个对应面上，所述两个刻度尺（25）的0刻度线对称于轴中心线Z（35），所述刻度尺固定板（34）和刻度尺（25）的底部不低于加压梁（21）的底部。

4.根据权利要求1所述的一种可快速对中的管材环刚度试验机；其特征是，增设防护机构（6），所述防护机构（6）包括护板（601）、铰接轴（602）、弹力绳（604）、铰接头（605）和吊装架（32）；所述护板（601）为多块长条形透明PVC板，位于顶部的护板（601）上端通过固定在加压梁（21）上的吊装架（32）予以固定，其下端与相邻的护板（601）铰接，相邻的护板（601）之间设有铰接轴（602），所述铰接轴（602）上设有多个铰接头（605），每个铰接头（605）上设置两个铰接分件，分别铰接上下相邻的护板（601）；在吊装架（32）上还设有多条平行间隔设置的弹力绳（604），所述弹力绳（604）为高弹性绳索，弹力绳（604）上设有多个均匀间隔的绳结（603），绳结（603）按如下原则设置：当弹力绳（604）收缩时，将各护板（601）折叠在最小距离内，当弹力绳（604）伸展时，将各护板（601）展开，将测试空间完全遮挡；所述弹力绳（604）的下端通过挂钩（7）勾连在固定环（8）上，所述固定环（8）通过架板（37）与左导柱（3）或右导柱（4）固定。

5.根据权利要求1所述的一种可快速对中的管材环刚度试验机；其特征是，所述对中机构的螺杆（19）由驱动机构驱动，所述驱动机构包括蜗杆（20）、蜗轮（23）和对中电机，其中，所述蜗轮（23）套装在螺杆（19）的中部，蜗杆（20）和蜗轮（23）构成旋转副，蜗杆（20）由对中电机驱动。

6.根据权利要求1所述的一种可快速对中的管材环刚度试验机；其特征是，所述活塞杆（2）通过均压垫（22）将压力施加在加压梁（21）上，所述均压垫（22）对称于轴中心线Z（35）。

7.根据权利要求6所述的一种可快速对中的管材环刚度试验机；其特征是，所述均压垫（22）两侧的加压梁（21）上分别设有一个压力传感器（24），所述压力传感器（24）的信号输出至显示屏幕上。

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