CN209992331U

CN209992331U - 一种身管疲劳试验设备

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Publication number: CN209992331U
Application number: CN201920295282.0U
Authority: CN
Inventors: 黄早早
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2019-03-08
Filing date: 2019-03-08
Publication date: 2020-01-24
Anticipated expiration: 2029-03-08

Abstract

本实用新型涉及一种身管测试领域，特别是一种身管疲劳试验设备，它包括：实验装置、水冷却系统、空气冷却系统、PLC控制系统、PC机和打印装置，所述PLC控制系统分别连接试验装置、水冷却系统和空气冷却系统，所述高温喷火装置设置在身管的另一端口，高温喷火装置的喷嘴上套装有循环水套，高温喷火装置的喷嘴与堵头相对设置，高温喷火装置与PLC控制系统的连接管路上设置有电磁阀；所述PLC控制系统通过空冷电磁阀控制空气冷管冷却身管，PLC控制系统通过控制电磁阀控制高温喷火装置加热身管，通过本申请技术方案的实施，实现了对身管烧蚀行为进行冷热交替模拟，并对烧蚀后的试样进行性能测试，将试验数据显示、保存和打印。

Description

一种身管疲劳试验设备

技术领域

本实用新型涉及一种身管测试领域，特别是一种身管疲劳试验设备。

背景技术

火炮身管在弹丸发射时将经受高温高压火药气体的物理化学作用，如高温气体的热作用、高速气流的冲刷、火药气体残渣对内膛的腐蚀、高速运动弹丸对内壁的磨损，在火炮发射过程中，火炮身管表面温度可达到1000℃以上，压力可达到100MPa以上，在此工况下，火炮身管内膛将承受剧烈的烧蚀侵蚀和磨损导致内膛几何形状和尺寸发生改变，直接影响火炮的射击精度及其身管的寿命，因此，火炮身管的烧蚀行为及防护研究得到了广泛关注。

身管的烧蚀主要是由于高温高压对金属的作用，使金属产生疲劳裂纹，再加上高温气流的冲刷以及弹丸对膛壁的磨损作用使它进一步发展而形成。身管是火炮的重要部件，由于烧蚀行为是一个复杂过程，目前还未有相应的设备来对烧蚀行为进行模拟，并对烧蚀后的试样进行性能测试。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种用于身管烧蚀的实验设备，用于对身管的烧蚀性能作出评价，并能将试验数据显示、保存和打印。

为解决上述技术问题，本实用新型公开了一种身管疲劳试验设备，它包括：实验装置、水冷却系统、空气冷却系统和PLC控制系统，所述PLC控制系统分别连接实验装置、水冷却系统和空气冷却系统；

所述水冷却系统包括水循环管路、水箱和循环水套，所述水循环管路一端连接水箱，另一端连接循环水套；

所述空气冷却系统包括空气管路、空压机和空气冷管，所述空气管路的一端连接空压机，另一端连接空气冷管，空气管路上设置有空冷电磁阀，所述空冷电磁阀连接PLC控制系统；

所述实验装置包括支架、堵头、高温喷火装置、温度传感器和身管，所述支架上安装有身管，所述温度传感器的一端装置在身管上，另一端连接PLC控制系统，所述身管一端设置有高温喷火装置，另一端共轴线设置有堵头，所述堵头一端固接有杆体，并通过杆体在支架顶端进行往复运动，所述高温喷火装置的喷嘴与堵头相对设置，高温喷火装置上设置有电磁阀，所述电磁阀与PLC控制系统控制连接，所述空气冷管与堵头相对设置，所述PLC控制系统通过空冷电磁阀控制空气冷管冷却身管，PLC控制系统通过控制电磁阀控制高温喷火装置加热身管。

进一步的，所述高温喷火装置包括氧-乙炔火焰粉末喷枪和点火装置，所述点火装置设置在身管和氧-乙炔火焰粉末喷枪之间，点火装置与PLC控制系统连接的管路上设置有点火偏转电磁阀。

进一步的，所述氧-乙炔火焰粉末喷枪上设置有氧气控制阀、乙炔控制阀和空气控制阀，所述氧气控制阀、乙炔控制阀和空气控制阀分别通过管道与PLC控制系统连接，且管道上设置有电磁阀。

进一步的，所述温度传感器为K型热电偶，温度传感器的测试端嵌装在身管的内壁中。

进一步的，所述温度传感器的数量为2-6个。

进一步的，它还包括PC机和打印装置，所述PC机与打印装置连接，PC机连接PLC控制系统。

进一步的，所述空气冷却系统还包括空气干燥机和储气罐，所述空气干燥机连接储气罐，所述储气罐连接空气机。

本实用新型的有益效果包括：通过本申请技术方案的实施，可以实现对身管烧蚀冷热交替行为进行模拟；身管内壁喷砂压力信号用测力传感器采集；温度信号由K型热电偶作传感器采集；对烧蚀后的试样进行性能测试；由触摸屏完成身管内壁的压力显示，6个测试点的温度显示，冷却水温度显示，运行时间显示，测试点温度、冷却水温度、运行时间等参数的数据保存记录，将试验数据显示、保存和打印。

附图说明

图1为本实用新型实施例1中身管疲劳试验设备的结构示意图；

图2为本实用新型实施例2中身管疲劳试验设备的结构示意图。

图例1.实验装置；11.支架；12.堵头；121.杆体；13.高温喷火装置；131.氧-乙炔火焰粉末喷枪；132.点火装置；133.氧气控制阀；134.乙炔控制阀；135.空气控制阀；14.温度传感器；15.身管；2.水冷却系统；21.水循环管路；22.水箱；23.循环水套；3.空气冷却系统；31.空气管路；32.空压机；33.空气冷管；34.空冷电磁阀；35.空气干燥机；36.储气罐；4.PLC控制系统；5.电磁阀；51.氧气电磁阀；52.乙炔电磁阀；53.空气电磁阀； 6.点火偏转电磁阀；7.PC机；8.打印装置。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型做进一步说明，但不局限于说明书上的内容。

实施例1

如图1所示，本实用新型公开了一种身管疲劳试验设备，它包括：实验装置1、水冷却系统2、空气冷却系统3和PLC控制系统4，PLC控制系统4分别与实验装置1、水冷却系统2和空气冷却系统3连接；

实验装置1包括支架11、堵头12、高温喷火装置13、温度传感器14和身管15，支架11上安装有身管15，温度传感器14的一端装置在身管15上，另一端连接PLC控制系统4，优选地，温度传感器14为K型热电偶，温度传感器14的测试段嵌装在身管15的内壁上，以便尽可能准确测量身管15内壁的温度；

优选地，温度传感器14的数量为2-6个，温度传感器14均匀嵌装在身管15上，进一步温度传感器14的数量为6个，具体的，身管15的内壁沿母线方向设6个测试点，第一个测试点距堵头12的距离约为10-15mm，之后每个测试点的间距约为40-55mm，从堵头12端起，6个测试点分别标号为：1、2、3、4、5、6，将6个K型热电偶分别安装在上述6个测试点的位置处；

高温喷火装置13可以为喷火枪，喷火枪设置在身管15的一端口，高温喷火装置13上连接有循环水套23，高温喷火装置13的火焰喷口对准身管15，用于加热身管15，身管15被加热后温度在700-750℃，高温喷火装置13火焰喷口的方向上并排设置有空气冷管33，用于冷却加热后的身管15，身管15被冷却后温度在220-250℃，高温喷火装置13上设置有电磁阀5，电磁阀5连接PLC控制系统4；

身管15另一端共轴线设置有堵头12，堵头12一端固接有杆体121，堵头12并通过杆体121在支架11顶端进行往复运动，堵头12可以伸进身管15中，未进行身管15疲劳试验时，堵头12与身管15分离，进行身管15疲劳试验时，将堵头12伸进身管15中，具体的，堵头12的后端放在测试点1或2的位置，便于测试火焰前端的温度，优选地，堵头12表面喷涂航空航天TBC涂层，以便于使堵头12具有较高的抗烧蚀性能；

水冷却系统2包括水循环管路21、水箱22和循环水套23，水循环管路21一端连接水箱22，另一端连接循环水套23，空气冷却系统3包括空气管路31、空压机32和空气冷管33，空气管路31的一端连接空压机32，另一端连接空气冷管33上，空气管路31上设置有空冷电磁阀34，空冷电磁阀34连接PLC控制系统4；

身管实验设备的使用工况如下：

打开PLC控制系统4的控制柜总电源，在PLC控制系统4的触摸屏的参数设置画面内设定喷火枪打开延时时间（便于调整火焰正常）、运行时间、加热冷却循环次数、温度测试点的温度高限和低限（当温度传感器14温度大于或等于温度高限设定值时自动停止加热，当温度传感器14温度小于或等于温度低限设定值时自动停止空冷）；

向水箱22内注入适量自来水，若加热过程中水温上升过快，则需要再加入自来水至足量，按下冷却水开按钮，启动冷却水泵，保证冷却水循环正常；

将堵头12的后端伸入身管15内部1/3-1/4的位置，该位置为身管15尾部的最后2个温度传感器14之间的位置，开启喷火枪开关；

本身管实验装置的加热和冷却方式根据设定的温度高限设定值和温度底限设定值进行调整，如采用以下的升温方式：

（1）加热约10-14分钟，直到温度传感器14中某一个温度达到高限设定值；

（2）保温约3-4分钟，直到温度传感器14中另一个温度达到高限设定值，此时，PLC控制系统4通过电磁阀5关闭喷火枪；

（3）PLC控制系统4通过空冷电磁阀34控制空气冷管33对身管进行冷却，直到温度传感器14均小于或等于温度低限设定值，之后PLC控制系统4控制关闭空冷电磁阀34；

（4）重复步骤（1）-（3）的操作，反复对身管15进行加热和冷却，直到达到设定的加热冷却循环次数，此时试验结束；

（5）最后关闭冷却水泵、PLC控制系统4的控制柜总电源。

优选地，身管实验设备还包括数据处理系统，数据处理系统包括PC机7和打印装置8， PC机7与打印装置8连接，PC机7连接PLC控制系统4，

试验结束后，在PC机7上保存、打印试验数据曲线或报表。

优选地，空气冷却系统3还包括空气干燥机35和储气罐36，空气干燥机35连接储气罐36，储气罐36连接空气机32，空气干燥机35将空气中的水汽去除后，保证了空气冷管33对身管15干燥时不会有水汽喷射在身管15上，从而提高测试点温度测量的精度，防止身管15中测试点由于水汽的影响而温度降低，保证身管15是在空气冷却和高温加热的条件下测试身管15的疲劳性能。

实施例2

本实施例中的方案参照实施例1，其与实施例1中的方案的不同之处在于：

高温喷火装置13为氧-乙炔火焰粉末喷枪131和点火装置132，点火装置132设置在身管15和氧-乙炔火焰粉末喷枪131之间，点火装置132与PLC控制系统4连接的管路上设置有点火偏转电磁阀6，氧-乙炔火焰粉末喷枪131上设置有氧气控制阀133、乙炔控制阀134和空气控制阀135，氧气控制阀133、乙炔控制阀134和空气控制阀135分别通过管道与PLC控制系统4连接，且管道上设置有电磁阀5，氧-乙炔火焰粉末喷枪131对身管15进行粉末喷涂，氧-乙炔火焰粉末喷枪131对喷涂后的身管15进行高温喷火烧蚀；

电磁阀5包括氧气电磁阀51、乙炔电磁阀52和空气电磁阀53，氧气电磁阀51一端连接设置在高温喷火装置13上的氧气控制阀131，另一端连接PLC控制系统4，乙炔电磁阀52一端连接设置在高温喷火装置13上的乙炔控制阀132，另一端连接PLC控制系统4，空气电磁阀53一端连接设置在高温喷火装置13上的空气控制阀133，另一端连接PLC控制系统4。

身管实验设备的使用工况如下：

打开PLC控制系统4的控制柜总电源，在PLC控制系统4的触摸屏的参数设置画面内设定喷火枪打开延时时间（便于调整火焰正常）、运行时间、加热冷却循环次数、温度测试点的温度高限和低限（当测试点2、3或3、4点两组数据中任一组温度均大于或等于温度高限设定值时自动停止加热，当2、3、4点温度均小于或等于温度低限设定值时自动停止空冷）；

将堵头的后端放在测试点1或2的位置，打开氧气瓶和乙炔瓶，调节氧气压力为0.4-0.5MPA，乙炔压力为0.07-0.1MPA，开启喷枪快速开关，开大乙炔控制阀132，打开氧气控制阀131送少量氧气，喷枪压力调节为0.2-0.4MPA，空气压力调节为0.5-0.8MPA，按下点火开按钮：点火装置132自动偏转到喷枪喷嘴处，并打开点火器，电火花亮2秒后，PLC控制系统4控制打开氧气电磁阀51和乙炔电磁阀52，然后延时1.5秒，电火花自动熄灭，点火针自动复位，乙炔电磁阀52工作后开始计时（只有在加热和空冷时计时，其他情况不计时），点火后，观察火焰，调节喷枪氧气控制阀133和乙炔控制阀134，以调整氧气和乙炔的输送量，使火焰达到中性火焰，然后将氧气控制阀133适当关小，待按下压缩空气开按钮后，再调节氧气控制阀133使火焰成中性火焰；

（1）加热约10-14分钟，直到测试点2、3、4中某一点温度达到高限设定值；

（2）保温约3-4分钟，直到测试点2、3、4中另一点温度达到高限设定值，自动同时关掉氧气和乙炔电磁阀，PLC控制系统4控制关掉氧气电磁阀51和乙炔电磁阀52；

（3）打开空冷开按钮，空气冷管33对身管进行冷却，直到测试点2、3、4均小于或等于温度低限设定值，之后PLC控制系统4控制关闭空冷电磁阀34。

（4）重复步骤（1）-（3）的操作，反复对身管进行加热和冷却，直到达到设定的加热冷却循环次数，此时试验结束；

（5）最后关闭冷却水泵、PLC控制系统4的控制柜总电源、氧气瓶和乙炔瓶。

显然，本实用新型的上述实施方式仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本实用新型的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型的保护范围之列。

Claims

1.一种身管疲劳试验设备，其特征在于，它包括：实验装置（1）、水冷却系统（2）、空气冷却系统（3）和PLC控制系统（4），所述PLC控制系统（4）分别连接实验装置（1）、水冷却系统（2）和空气冷却系统（3）；

所述水冷却系统（2）包括水循环管路（21）、水箱（22）和循环水套（23），所述水循环管路（21）一端连接水箱（22），另一端连接循环水套（23）；

所述空气冷却系统（3）包括空气管路（31）、空压机（32）和空气冷管（33），所述空气管路（31）的一端连接空压机（32），另一端连接空气冷管（33），空气管路（31）上设置有空冷电磁阀（34），所述空冷电磁阀（34）连接PLC控制系统（4）；

所述实验装置（1）包括支架（11）、堵头（12）、高温喷火装置（13）、温度传感器（14）和身管（15），所述支架（11）上安装有身管（15），所述温度传感器（14）的一端装置在身管（15）上，另一端连接PLC控制系统（4），所述身管（15）一端设置有高温喷火装置（13），另一端共轴线设置有堵头（12），所述堵头（12）一端固接有杆体，并通过杆体在支架（11）顶端进行往复运动，所述高温喷火装置（13）的喷嘴与堵头（12）相对设置，高温喷火装置（13）上设置有电磁阀（5），所述电磁阀（5）与PLC控制系统（4）控制连接，所述空气冷管（33）与堵头（12）相对设置，所述PLC控制系统（4）通过空冷电磁阀（34）控制空气冷管（33）冷却身管（15），PLC控制系统（4）通过控制电磁阀（5）控制高温喷火装置（13）加热身管（15）。

2.根据权利要求1所述的一种身管疲劳试验设备，其特征在于，所述高温喷火装置（13）包括氧-乙炔火焰粉末喷枪（131）和点火装置（132），所述点火装置（132）设置在身管（15）和氧-乙炔火焰粉末喷枪（131）之间，点火装置（132）与PLC控制系统（4）连接的管路上设置有点火偏转电磁阀（6）。

3.根据权利要求2所述的一种身管疲劳试验设备，其特征在于，所述氧-乙炔火焰粉末喷枪（131）上设置有氧气控制阀（133）、乙炔控制阀（134）和空气控制阀（135），所述氧气控制阀（133）、乙炔控制阀（134）和空气控制阀（135）分别通过管道与PLC控制系统（4）连接，且管道上设置有电磁阀（5）。

4.根据权利要求1所述的一种身管疲劳试验设备，其特征在于，所述温度传感器（14）为K型热电偶，温度传感器（14）的测试端嵌装在身管（15）的内壁中。

5.根据权利要求4所述的一种身管疲劳试验设备，其特征在于，所述温度传感器（14）的数量为2-6个。

6.根据权利要求1-4中任意一项权利要求所述的一种身管疲劳试验设备，其特征在于，它还包括PC机（7）和打印装置（8），所述PC机（7）与打印装置（8）连接，PC机（7）连接PLC控制系统（4）。

7.根据权利要求1-4中任意一项权利要求所述的一种身管疲劳试验设备，其特征在于，所述空气冷却系统（3）还包括空气干燥机（35）和储气罐（36），所述空气干燥机（35）连接储气罐（36），所述储气罐（36）连接空压机（32）。