CN116754392A - 一种钢棒高温拉力松弛试验机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种钢棒高温拉力松弛试验机，应用在钢棒拉力松弛率试验技术领域，包括工作机台和分析处理设备，工作机台上设置有固定夹具、滑动夹具、拉伸装置和位移检测装置；还包括分别与所述分析处理设备连接的加热装置、热胀变形测量组件和拉力传感器，所述加热装置包括对钢棒部分结构进行加热用的加热箱和检测钢棒温度变化的温度传感器，所述热胀变形测量组件通过连接件固定在位于所述加热箱内的钢棒上，所述拉力传感器设置在所述固定夹具上；具有能够模拟检测处高温下钢棒的拉力松弛率，并能够自动且精确的绘制出拉力变化曲线图、钢棒测试时的温度变化及生成温度的变化曲线，整个的操作过程简单、便捷，自动化程度较高的效果。

Description

一种钢棒高温拉力松弛试验机

技术领域

本发明应用在钢棒拉力松弛率试验技术领域，特别是涉及一种钢棒高温拉力松弛试验机。

背景技术

现有的专利公告号“CN209927630U”公告了一种应力松弛试验设备，通过于长方形框架内沿长度方向依次间隔设置有液压拉伸装置、滑动夹具和固定夹具，并将试验构件可拆卸地安装于该滑动夹具和固定夹具之间，且设置该液压拉伸装置通过该滑动夹具与试验构件的拉伸端联动连接以拉伸试验构件，并通过设置分析处理设备与试验构件上的位移检测装置和该液压拉伸装置分别连接，以根据位移检测装置检测到的数据实时调节液压拉伸装置的拉力以使得试验构件的变形量恒定，并根据该拉力随时间的变化计算出试验结构件的应力松弛系数，从而可以测量出试验构件的全截面的应力松弛性能。

上述内容描述存在以下问题，根据实际的工作需求，钢棒会应用在高温环境中，因此在加工的钢棒会对其进行高温环境下拉力松弛率的实验，现有的此应力松弛试验设备只能在常温条件下对钢棒进行应力松弛率的检测，满足不了高温环境下钢棒拉力松弛率的检测。

因此需要提供一种高温环境下对钢棒进行拉力松弛率试验的设备。

发明内容

本发明目的是要提供一种钢棒高温拉力松弛试验机，解决了现有的应力松弛试验设备只能在常温条件下对钢棒进行应力松弛率的检测，不能高温条件下进行试验的问题。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

本发明提供了一种钢棒高温拉力松弛试验机，包括工作机台和分析处理设备，所述工作机台上设置有固定夹具、滑动夹具、拉伸装置和位移检测装置，所述滑动夹具连接在所述拉伸装置的驱动端，通过所述拉伸装置带动所述滑动夹具沿着所述工作机台的长度方向移动以拉伸钢棒，所述位移检测装置用于检测钢棒拉伸伸长量，所述分析处理设备分别与所述位移检测装置和所述拉伸装置相连接；还包括分别与所述分析处理设备连接的加热装置、热胀变形测量组件和拉力传感器，所述加热装置包括对钢棒部分结构进行加热用的加热箱和检测钢棒温度变化的温度传感器，所述热胀变形测量组件通过连接件固定在位于所述加热箱内的钢棒上，所述拉力传感器设置在所述固定夹具上。

进一步地，所述热胀变形测量组件包括试验棒Ⅰ和试验棒Ⅱ，所述试验棒Ⅰ和所述试验棒Ⅱ分别通过所述连接件连接在位于所述加热箱内的所述钢棒上，所述连接件间隔设置，所述试验棒Ⅰ和所述试验棒Ⅱ靠近所述拉伸装置的一端延伸出所述加热箱，延伸出所述加热箱的所述试验棒Ⅰ、试验棒Ⅱ的端部均设置有位移检测器。

进一步地，所述拉伸装置包括设置在所述工作机台上的转动件、滑动连接在所述转动件内的丝杆和带动所述转动件工作的驱动电机，所述丝杆的一端通过联轴器与所述滑动夹具连接。

进一步地，所述加热箱宽度方向两侧壁的上端面与所述钢棒、所述试验棒Ⅰ和试验棒Ⅱ对应的位置均设置有嵌设槽，所述钢棒、所述试验棒Ⅰ和所述试验棒Ⅱ均滑动连接在对应的所述嵌设槽内。

进一步地，所述连接件包括下连接块、上连接块和紧固所述上连接块、所述下连接块的锁紧螺栓。

进一步地，所述下连接块与所述上连接块上相对的端面上设置有放置所述钢棒的下半圆形凹槽，所述下半圆形凹槽的直径小于所述钢棒的直径，所述上连接块上设置有与所述下半圆形凹槽配合的上半圆形凹槽。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：

本发明的一种钢棒高温拉力松弛试验机，此钢棒高温拉力松弛试验机能够模拟检测处高温下钢棒的拉力松弛率，并能够自动且精确的绘制出拉力变化曲线图、钢棒测试时的温度变化及生成温度的变化曲线，并能够自动生成检测报告，显示检测结果，导出实验原始数据，以备分析；除此之外，整个的操作过程简单、便捷，除对钢棒进行装夹外无需手动操作，自动化程度较高；

通过设置热胀变形测量组件用于检测钢棒高温加热时产生的热膨胀变形伸长量并传输给分析处理设备,，分析处理设备根据自动控制程序对热胀变形测量组件检测到的数据实时计算，使钢棒的拉伸变形伸长量不受热膨胀的影响；从而能够模拟计算出高温下钢棒的拉力松弛率，提高钢棒的质量，使加工出的钢棒满足客户的实际需求。

附图说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：

图1是本发明中的优选实施例中的整体结构主视图；

图2是本发明中的优选实施例中的整体结构俯视图；

图3是本发明中的优选实施例中的加热装置与热胀变形测量组件配合关系结构示意图；

图4是本发明中的实施例中连接件的结构示意图；

图5是本发明中的实施例中高温加热后钢棒拉伸变形示意图；

图6是本发明中的实施例中检测结果曲线图。

其中，附图标记说明如下：

1、工作机台；2、分析处理设备；3、固定夹具；4、滑动夹具；5、拉伸装置；51、转动件；52、丝杆；53、驱动电机；54、联轴器；55、减速器；6、位移检测装置；7、钢棒；8、加热装置；81、加热箱；82、温度传感器；9、热胀变形测量组件；91、试验棒Ⅰ；92、试验棒Ⅱ；93、位移检测器；10、拉力传感器；11、连接件；111、下连接块；112、上连接块；113、锁紧螺栓；13、嵌设槽；14、下半圆形凹槽。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

参考图1、图2和图3，为本发明提供的一种钢棒高温拉力松弛试验机，包括工作机台1和分析处理设备2，分析处理设备2为电脑终端；工作机台1上设置有固定夹具3、滑动夹具4、拉伸装置5和位移检测装置6，分析处理设备2分别与位移检测装置6和拉伸装置5相连接，即位移检测装置6和拉伸装置5检测的数据实时传输给分析处理设备2，通过分析处理设备2进行分析计算；固定夹具3和滑动夹具4沿着工作机台1的长度方向相对设置，滑动夹具4可沿着工作机台1的长度方向往复运动，其中，钢棒7可拆卸连接在固定夹具3、滑动夹具4之间，滑动夹具4连接在拉伸装置5的驱动端，通过拉伸装置5带动滑动夹具4沿着工作机台1的长度方向移动以拉伸钢棒7，位移检测装置6的信号发射端设置在工作机台1上，与位移检测装置6的信号发射端配合的信号接收端设置在滑动夹具4上，当通过拉伸装置5拉伸钢棒7时，通过位移检测装置6检测钢棒7拉伸伸长量，分析处理设备2根据位移检测装置6检测到的数据实时调节拉伸装置5的拉力以使得钢棒7的变形量在设置的范围内，并根据拉力随时间的变化计算出钢棒7的应力松弛系数。位移检测装置6为位移传感器、光栅尺、激光测距仪或超声波测距仪等。

参考图1、图2和图3，还包括分别与分析处理设备连接的加热装置8、热胀变形测量组件9和拉力传感器10，加热装置8包括对钢棒7部分结构进行加热用的加热箱81和检测钢棒温度变化的温度传感器82，加热箱81设置在工作机台1上且位于固定夹具3和滑动夹具4之间，热胀变形测量组件9通过连接件11固定在位于加热箱81内的钢棒7上，热胀变形测量组件9包括试验棒Ⅰ91和试验棒Ⅱ92，试验棒Ⅰ91和试验棒Ⅱ92的材质和直径均与钢棒7的材质、直径相同；试验棒Ⅰ91和试验棒Ⅱ92分别通过连接件11连接在位于加热箱81内的钢棒7上，且连接件11间隔设置，试验棒Ⅰ91和试验棒Ⅱ92靠近拉伸装置5的一端延伸出加热箱81，延伸出加热箱81的试验棒Ⅰ91、试验棒Ⅱ92的端部均设置有位移检测器93，位移检测器93采用高精度马尔数显万分表1086R-HR12.5/0.0001mm，位移检测器93的检测端抵触在对应的试验棒Ⅰ91、试验棒Ⅱ92的端部，通过位移感应器93检测出试验棒Ⅰ91和试验棒Ⅱ92随着钢棒7的变形伸长而移动的长度，拉力传感器10设置在固定夹具3上，拉力传感器10用于检测拉伸装置5对钢棒7所施加的拉力大小。

参考图2、图3和图5，其中，当钢棒7高温加热出现热膨胀时，此时钢棒热膨胀变形伸长会影响钢棒高温应力松弛率检测的结果，因此通过设置热胀变形测量组件9用于检测钢棒7高温加热时产生的热膨胀变形伸长量并传输给分析处理设备2,，分析处理设备2根据以下公式对热胀变形测量组件9检测到的数据实时计算，使钢棒7的拉伸变形伸长量不受热膨胀的影响；计算公式如下：

α〃T〃L1＝(α〃T〃L2)+(α〃T〃L0)

L1＝(L2+L0)

其中，T是试验温度；

α是热膨胀系数；

LI是试验棒Ⅰ的长度；

L2是试验棒Ⅱ的长度；

L0是钢棒位于两个连接件之间的长度；

钢棒与试验棒Ⅰ和试验棒Ⅱ的材质、直径相同。

参考图1和图2，拉伸装置5包括设置在工作机台1上的转动件51、滑动连接在转动件51内的丝杆52和带动转动件51工作的驱动电机53，驱动电机上设置有减速器55，丝杆52的一端通过联轴器54与滑动夹具4连接。当驱动电机53带动转动件51转动时，此时滑动连接在转动件51内的丝杆52则沿着工作机台1的长度方向进行移动，从而拉伸钢棒7。

参考图2和图3，加热箱81包括箱体和铰接在箱体上的箱盖，加热箱81箱体宽度方向两侧壁的上端面与钢棒7、试验棒Ⅰ91和试验棒Ⅱ92对应的位置均设置有嵌设槽13，试验时，钢棒7、试验棒Ⅰ91和试验棒Ⅱ92均滑动连接在对应的嵌设槽13内，可减少加热箱81箱盖与箱体之间的缝隙，提高加热和保温的性能。

参考图2、图3和图4，连接件11包括下连接块111、上连接块112和紧固上连接块111、下连接块112的锁紧螺栓113，下连接块111与上连接块112上相对的端面上设置有放置钢棒7的下半圆形凹槽14，下半圆形凹槽14的直径小于钢棒7的直径，上连接块112上设置有与下半圆形凹槽14配合的上半圆形凹槽，此结构的连接件11方便将试验棒Ⅰ91和试验棒Ⅱ92连接在钢棒7上以及方便拆卸。

参考图1、图2和图3，具体的，应用本例中钢棒高温拉力松弛试验机的试验步骤为：

步骤S1，将待检测的钢棒7水平放置，并通过固定夹具3、滑动夹具4对待检测的钢棒7两端进行夹持固定，此时待检测钢棒7的部分结构位于加热箱81箱体内，并将温度传感器82安装在位于加热箱81内的钢棒7上，最后将加热箱81的箱盖盖合在加热箱81箱体上；

步骤S2，通过拉伸装置5对该钢棒7进行张拉，张拉至要测量应力松弛系数相应的应力状态(即通过拉伸装置对钢棒施加预紧力，使其达到试验所需的应力状态水平)，同时通过加热箱81对钢棒7进行加热；

步骤S4，通过位移检测装置6(或激光测距仪等)测量钢棒7拉伸变形伸长量，以及通过热胀变形测量组件9测量高温加热后的钢棒7的膨胀变形量，并将位移检测装置6检测到的数据以及热胀变形测量组件9检测到的数据实时传输到分析处理设备2内，通过分析处理设备2进行计算控制并实时调节拉伸装置5的驱动电机53的转速，从而调节拉伸装置5对钢棒7的拉力，确保钢棒7的拉伸变形伸长量。

步骤S5，将拉伸装置5的拉力实时反馈输出到分析处理设备2，分析处理设备2进行力随时间变化的曲线处理，推算出预应力钢棒7在设置的拉伸变形量范围内，力随时间的变化曲线，同时分析处理设备2根据力随时间的变化曲线(变形量在一定范围内)，推算出钢棒的应力松弛系数(参考图6)。

综上所述：此钢棒高温拉力松弛试验机能够模拟检测处高温下钢棒7的拉力松弛率，并能够自动且精确的绘制出拉力变化曲线图、钢棒测试时的温度变化及生成温度的变化曲线，并能够自动生成检测报告，显示检测结果，导出实验原始数据，以备分析；除此之外，整个的操作过程简单、便捷，除对钢棒进行装夹外无需手动操作，自动化程度较高。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种钢棒高温拉力松弛试验机，包括工作机台（1）和分析处理设备（2），所述工作机台（1）上设置有固定夹具（3）、滑动夹具（4）、拉伸装置（5）和位移检测装置（6），所述滑动夹具（4）连接在所述拉伸装置（5）的驱动端，通过所述拉伸装置（5）带动所述滑动夹具（4）沿着所述工作机台（1）的长度方向移动以拉伸钢棒（7），所述位移检测装置（6）用于检测钢棒（7）拉伸伸长量，所述分析处理设备（2）分别与所述位移检测装置（6）和所述拉伸装置（5）相连接；其特征在于，还包括分别与所述分析处理设备（2）连接的加热装置（8）、热胀变形测量组件（9）和拉力传感器（10），所述加热装置（8）包括对钢棒（7）部分结构进行加热用的加热箱（81）和检测钢棒（7）温度变化的温度传感器（82），所述热胀变形测量组件（9）通过连接件（11）固定在位于所述加热箱（81）内的钢棒（7）上，所述拉力传感器（10）设置在所述固定夹具（3）上。

2.根据权利要求1所述的钢棒高温拉力松弛试验机，其特征在于，所述热胀变形测量组件（9）包括试验棒Ⅰ（91）和试验棒Ⅱ（92），所述试验棒Ⅰ（91）和所述试验棒Ⅱ（92）分别通过所述连接件（11）连接在位于所述加热箱（81）内的所述钢棒（7）上，所述连接件（11）间隔设置，所述试验棒Ⅰ（91）和所述试验棒Ⅱ（92）靠近所述拉伸装置（5）的一端延伸出所述加热箱（81），延伸出所述加热箱（81）的所述试验棒Ⅰ（91）、试验棒Ⅱ（92）的端部均设置有位移检测器（93）。

3.根据权利要求1或2所述的钢棒高温拉力松弛试验机，其特征在于，所述拉伸装置（5）包括设置在所述工作机台（1）上的转动件（51）、滑动连接在所述转动件（51）内的丝杆（52）和带动所述转动件（51）工作的驱动电机（53），所述丝杆（52）的一端通过联轴器与所述滑动夹具（4）连接。

4.根据权利要求3中所述的钢棒高温拉力松弛试验机，其特征在于，所述加热箱（81）宽度方向两侧壁的上端面与所述钢棒（7）、所述试验棒Ⅰ（91）和试验棒Ⅱ（92）对应的位置均设置有嵌设槽（13），所述钢棒（7）、所述试验棒Ⅰ（91）和所述试验棒Ⅱ（92）均滑动连接在对应的所述嵌设槽（13）内。

5.根据权利要求4所述的钢棒高温拉力松弛试验机，其特征在于，所述连接件（11）包括下连接块（111）、上连接块（112）和紧固所述上连接块（112）、所述下连接块（111）的锁紧螺栓（113）。

6.根据权利要求5所述的钢棒高温拉力松弛试验机，其特征在于，所述下连接块（111）与所述上连接块（112）上相对的端面上设置有放置所述钢棒（7）的下半圆形凹槽（14），所述下半圆形凹槽（14）的直径小于所述钢棒（7）的直径，所述上连接块（112）上设置有与所述下半圆形凹槽（14）配合的上半圆形凹槽。