CN203534917U - 输电导线切变模量的测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种输电导线切变模量的测量装置，包括平面底座、A立柱、B立柱、环形轴承、固定螺丝、圆盘、钢丝、限位螺丝、砝码托盘、千分表和砝码，其特征在于所述的A立柱和B立柱固定安装在平面底座上，被测的输电导线段的一端用固定螺丝安装在A通孔中，被测的输电导线段穿过环形轴承的内圈的这一端的端头与圆盘的旋转中心固定，钢丝绕过圆盘外缘的端面的顶端，垂向平面底座并安装砝码托盘，砝码托盘的底部安装千分表。本实用新型测定物体的切变模量测量装置，检测精度高，操作简单，可以大幅度的减少实验者的近似误差、降低了使用误差，提高数据处理精度。

Description

输电导线切变模量的测量装置

技术领域

本实用新型涉及到一种输电导线切变模量的测量装置，主要利用扭角法测定物体的转动惯量的装置，属于电力设备实验仪器领域。

背景技术

切变模量是一种材料常数,是剪切应力与应变的比值。切变模量又称刚性模量是材料的力学性能指标之一。具体来说切变模量是材料在剪切应力作用下，在弹性变形比例极限范围内，切应力与切应变的比值。它表征材料抵抗切应变的能力。模量大，则表示材料的刚性强。

切变模量的常见测量方法是扭角法。扭角法测量物体的切变模量，是在材料的弹性范围内，采用增量法测得被测物所受扭矩和扭角，就可计算得到被测物的切变模量，适用于刚度较大且直径较大的钢棒或者钢绞线。

现有扭角法测物体切变模量的测量仪器普遍存在如下几个缺陷：(1)现有装置中测量被测物扭角采用了小角度范围内正切量直接近似为小角度值。扭角

其中b为百分表杆触点到被测物轴线的距离；δ为百分表推杆的移动距离，也就是扭角所成等腰三角形的底边的变化量，这里把等腰三角形的底边近似为直角三角形的直角底边，这两处近似使得在大角度扭转中的测算误差增大。(2)现有装置中为被测物提供扭矩的外力是砝码的重力，办法是通过在与被测物轴线垂直且刚性连接的转臂的末端挂装砝码来产生扭力，当转臂与砝码挂钩呈垂直关系时，砝码所受重力沿转臂转动切线方向可以看作扭力为被测物提供扭矩，当转臂转过一定角度，转臂与砝码挂钩不再垂直，砝码所受重力不再沿转臂转动切线方向，被测物所受扭力为砝码所受重力的一个分力。这一点现有装置中都是近似地把砝码所受重力看作扭力为被测物提供扭矩，在测算中使误差增大。

实用新型内容

本实用新型的发明目的是提供了一种新型的扭角法测定物体的切变模量测量装置，检测精度高，操作简单，通过在与被测物刚性连接的转动圆盘实现扭角法测量，可以大幅度的减少实验者的近似误差、降低了使用误差，提高数据处理精度。

本实用新型的技术方案是一种输电导线切变模量的测量装置，包括平面底座、A立柱、B立柱、固定螺丝、环形轴承、圆盘、钢丝、限位螺丝、砝码托盘、千分表和砝码，其特征在于，

所述的A立柱和B立柱固定安装在平面底座上，A立柱和B立柱上分别开有轴线共线的A通孔和B通孔，被测的输电导线段的一端用固定螺丝安装在A通孔中，所述的环形轴承的外圈安装在B通孔中，被测的输电导线段的另一端穿过环形轴承的内圈并固定在内圈上，输电导线段穿过环形轴承的内圈的这一端的端头与圆盘的旋转中心固定，被测的输电导线段的轴线与水平面平行并与圆盘的旋转轴共线，

所述的钢丝的一端通过限位螺丝固定在圆盘外缘的端面的九点钟位置，钢丝绕过圆盘外缘的端面的顶端，垂向平面底座，钢丝的另一端安装砝码托盘，砝码托盘的底部安装千分表，千分表的顶针与平面底座的表面接触。

更进一步地，所述的固定螺丝共三个，沿A通孔的周向均布。

更进一步地，所述的钢丝安装在圆盘外缘的端面开有凹槽内。

本实用新型的有益效果是本切变模量测量装置检测精度高，操作简单，通过在与被测物刚性连接的转动圆盘边沿固定刚性大钢丝，钢丝末端连接砝码托盘，砝码托盘底与千分表刚性连接，千分表下端顶针与实验台接触。通过测得千分表顶针的压缩量，得到钢丝末端的位移量进而可以准确地计算出圆盘的转动角度，得到被测物的扭角。而挂装的砝码可以直接的读出砝码所受重力且重力通过钢丝一直作用于圆盘切线方向。这一装置可以大幅度的减少实验者的近似误差、彻底解决了使用误差问题，提高数据处理精度。在实验过程中，可以根据实验要求实时地更改实验内容，简单，方便。

附图说明

图1为本实用新型的装置实施例的整体立体结构图；

图2为本实用新型的装置实施例的整体侧视结构图；

图3为本实用新型的装置实施例的转动部分结构图。

其中，平面底座1、A立柱2、B立柱3、被测的输电导线段4、圆孔A5、环形轴承6、固定螺丝7、圆盘8、定位螺丝9、钢丝10、限位螺丝11、砝码托盘12、千分表13、砝码14。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的技术方案作进一步说明。

如图1-3所示，本实用新型的一种输电导线切变模量的测量装置，包括平面底座1、A立柱2、B立柱3、环形轴承6、固定螺丝7、圆盘8、定位螺丝9、钢丝10、限位螺丝11、砝码托盘12、千分表13和砝码14。

所述的A立柱2和B立柱3固定安装在平面底座1上，A立柱2和B立柱3上分别开有轴线共线的A通孔5和B通孔，被测的输电导线段4的一端用固定螺丝7安装在A通孔5中，所述的固定螺丝7共三个，沿A通孔5的周向均布。所述的环形轴承6的外圈安装在B通孔中，被测的输电导线段4的另一端穿过环形轴承6的内圈并固定在内圈上，被测的输电导线段4穿过环形轴承6的内圈的这一端的端头与圆盘8的旋转中心通过定位螺丝9固定，被测的输电导线段4的轴线与水平面平行并与圆盘8的旋转轴共线。

所述的钢丝10的一端通过限位螺丝11固定在圆盘8外缘的端面的九点钟位置，即面向圆盘将圆盘比为一个时钟面板时的九点钟位置。钢丝10绕过圆盘8外缘的端面的顶端，垂向平面底座1，钢丝10的另一端安装砝码托盘12，砝码托盘12的底部安装千分表13，千分表13的顶针与平面底座1的表面接触。钢丝10采用刚度大变形小的材料，钢丝10安装在圆盘8外缘的端面开有凹槽内。

本实用新型测量输电导线切变模量的原理是：

被测的输电导线段4圆轴承受扭矩，当材料处于线弹性范围内时，

扭矩τ和扭角之间的关系服从扭转虎克定律，即

则有

采用增量法有

其中

所以得到

其中Δτ为扭力增量，在这里即为砝码所受重力的增量Δmg；

为扭角，在这里千分表13下端顶针的压缩量Δa也是钢丝10的末端的位移也就是圆盘8边沿转过的弧长，根据弧长公式

得到

公式中l为A立柱中心到圆盘8中心的距离，也就是被测的输电导线段4发生扭转的实际距离；d为被测的输电导线段4的直径；R为圆盘8的半径。

测量时仅需读出砝码质量的改变量Δm和千分表13下端顶针压缩量Δa代入公式即得到被测的输电导线段4的切变模量G。千分表内置弹簧弹性微小，对扭力的影响几乎不计。

Claims (3)

1.一种输电导线切变模量的测量装置，包括平面底座（1）、A立柱（2）、B立柱（3）、环形轴承（6）、固定螺丝（7）、圆盘（8）、钢丝（10）、限位螺丝（11）、砝码托盘（12）、千分表（13）和砝码（14），其特征在于，

所述的A立柱（2）和B立柱（3）固定安装在平面底座（1）上，A立柱（2）和B立柱（3）上分别开有轴线共线的A通孔（5）和B通孔，被测的输电导线段的一端用固定螺丝（7）安装在A通孔（5）中，所述的环形轴承（6）的外圈安装在B通孔中，被测的输电导线段（4）的另一端穿过环形轴承（6）的内圈并固定在内圈上，被测的输电导线段（4）穿过环形轴承（6）的内圈的这一端的端头与圆盘（8）的旋转中心固定，被测的输电导线段（4）的轴线与水平面平行并与圆盘（8）的旋转轴共线，

所述的钢丝（10）的一端通过限位螺丝（11）固定在圆盘（8）外缘的端面的九点钟位置，钢丝（10）绕过圆盘（8）外缘的端面的顶端，垂向平面底座（1），钢丝（10）的另一端安装砝码托盘（12），砝码托盘（12）的底部安装千分表（13），千分表（13）的顶针与平面底座（1）的表面接触。

2.根据权利要求1所述的一种输电导线切变模量的测量装置，其特征在于，所述的固定螺丝（7）共三个，沿A通孔（5）的周向均布。

3.根据权利要求1所述的一种输电导线切变模量的测量装置，其特征在于，所述的钢丝（10）安装在圆盘（8）外缘的端面开有凹槽内。

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