CN210221721U - 塑料管材的蠕变测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种塑料管材的蠕变测量装置，包括箱体和位移采集装置，箱体的顶板下表面设置有竖直的定位柱，定位柱的下端连接有上夹具，定位柱的下方设置有竖直的传动柱，传动柱的上端设置有下夹具，传动柱的下端连接有可拆卸的配重；箱体的内部或者下方设置有位移传感器；箱体内设置有温控系统。被测试样通过上夹具和下夹具固定，利用配重模拟管道受到的外力，利用位移传感器检测传动柱的位移并将传动柱的位移信号传递至位移采集装置，传动柱的位移量即为试样的变形量，位移采集装置根据配重的重量、试样的变形量以及试样变形量达到设定值所需要的时间等参数即可找出影响管材蠕变的因素，以便于对管材进行改进，提高塑料管材的寿命。

Description

塑料管材的蠕变测量装置

技术领域

本实用新型属于管材测试设备领域，尤其是一种塑料管材的蠕变测量装置。

背景技术

高分子材料因为优异的综合性能，如密度低、耐化学腐蚀以及价格低廉，从而应用在生活的各个方面，特别在管材上更是占据一席之地。与传统的金属管材相比，塑料管材优势更为明显，不仅加工简单、安装方便，更重要是使用寿命长，因此在生活中逐渐代替金属管材广泛的应用在排水管材、燃气输送管、电线电缆穿线管等。

塑料管材在使用过程中长期受力，但其寿命却要求不得低于50年，因此塑料管材的长期力学性能显得尤为重要。蠕变作为高分子材料长期力学性能的一种表现形式，在塑料管材使用过程中更不可忽视的。聚合物独特的粘弹性使得塑料管材在长期受力后发生形变，这对于管材的使用是不利的，因此研究塑料管材的蠕变过程，探究凝聚态结构对蠕变性能的影响，对于提高塑料管材的蠕变性能有着较大的指导意义。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种能够快速检测管材蠕变的塑料管材的蠕变测量装置。

本实用新型的目的是这样实现的：塑料管材的蠕变测量装置，包括箱体和位移采集装置，所述箱体的顶板下表面设置有竖直的定位柱，所述定位柱的下端连接有上夹具，定位柱的下方设置有竖直的传动柱，所述传动柱的上端设置有下夹具，传动柱的下端贯穿箱体的底板且连接有可拆卸的配重；所述箱体的内部或者下方设置有用于检测传动柱位移的位移传感器；所述箱体内设置有温控系统。

进一步地，所述上夹具和下夹具均呈半圆柱形，且上夹具和下夹具能够拼接成圆柱形。

进一步地，所述定位柱的下端和传动柱的上端均设置有两块竖直的定位板，所述上夹具和下夹具位于两定位板之间并通过方形销与定位板相连。

进一步地，所述上夹具和下夹具均为压板，所述定位柱的下端和传动柱的上端均设置有竖直的定位平面，所述压板通过螺钉与定位平面相连，且压板与定位平面之间形成夹持空间。

进一步地，所述箱体的下方设置有水平的挡板，所述传动柱贯穿挡板。

进一步地，所述挡板与箱体之间的传动柱上设置有位移检测目标件，所述位移传感器设置在挡板与箱体之间。

进一步地，所述配重包括托盘，所述托盘通过多根连杆与传动柱的下端相连，所述托盘内放置有砝码。

进一步地，所述温控系统包括加热网、控制器和温度传感器，所述温度传感器和加热网均与控制器电连接。

进一步地，所述位移采集装置为计算机。

本实用新型的有益效果是：被测试样通过上夹具和下夹具固定，利用配重模拟管道受到的外力，利用位移传感器检测传动柱的位移并将传动柱的位移信号传递至位移采集装置，传动柱的位移量即为试样的变形量，位移采集装置根据配重的重量、试样的变形量以及试样变形量达到设定值所需要的时间等参数即可找出影响管材蠕变的因素，以便于对管材进行改进，提高塑料管材的寿命。在测量的过程中，温控系统控制箱体内的温度，使温度维持在设定值，设定值比较高，可加快试样的蠕变变形，从而在短期内测试出塑料压力管材的使用寿命。

附图说明

图1是本实用新型的立体示意图。

图2是环形试样的示意图；

图3是环形试样的定位示意图；

图4是轴向试样的示意图；

图5是轴向试样的定位示意图。

附图标记：1—箱体；2—位移采集装置；3—定位柱；4—上夹具；5—传动柱；6—下夹具；7—位移传感器；8—方形销；9—螺钉；10—挡板；11—位移检测目标件；12—托盘；13—砝码；15—加热网；16—控制器；17—定位板；100—环形试样；200—轴向试样。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

如图1所示，本实用新型的塑料管材的蠕变测量装置，包括箱体1和位移采集装置2，所述箱体1的顶板下表面设置有竖直的定位柱3，所述定位柱3的下端连接有上夹具4，定位柱3的下方设置有竖直的传动柱5，所述传动柱5的上端设置有下夹具6，传动柱5的下端贯穿箱体1的底板且连接有可拆卸的配重；所述箱体1的内部或者下方设置有用于检测传动柱5位移的位移传感器7；所述箱体1内设置有温控系统。

箱体1由顶板、底板和四块侧板围成长方体形的空腔，其中一块侧板可开闭，以便于安装和取下试样，测量时可将箱体1封闭，有利于控制箱体1内的温度。此外，箱体1内壁或者外壁可设置保温层，以减缓热量散失。定位柱3可以是圆形或者矩形的柱体，安装在箱体1的顶板上。上夹具4和下夹具6用于固定被测试样，传动柱5用于将配重的重量传递至试样，传动柱5与箱体1的底板间隙配合，保证传动柱5能够顺畅地向下移动。配重用于模拟管材受到的外力，配重的重量根据实验要求确定，试样的尺寸或者形状等改变后，可以通过增减配重来调节对试样的拉力。位移传感器7用于检测传动柱5的位移，并将位移信号传递至位移采集装置2，位移采集装置2根据检测结果以及测量的时间、配重的重量等参数分析出影响管材寿命的因素，从而可以对管材进行改进，以提高管材的抗蠕变性能，延长使用寿命。位移采集装置2可采用现有的各种控制设备，优选的，位移采集装置2采用计算机，计算机功能齐全，具有数据处理、存储、导出等功能，且操作方便。

公知的，温度越高，塑料材质的抗拉强度越低，越容易产生蠕变，如果在常温下测量塑料管材的蠕变，需要较长的时间，严重影响测量效率，因此，本实用新型设置了温控系统，利用温控系统将箱体1内的温度维持在较高的水平，可加快试样的蠕变，缩短测量时间，提高测量效率。具体地，所述温控系统包括加热网15、控制器16和温度传感器，所述温度传感器和加热网15均与控制器16电连接。温度传感器检测箱体1内的温度并将检测信号传递至控制器16，当箱体1内的温度降低至设定值时，控制器16则控制加热网15通电，加热网15产生热量，对箱体1内空间进行加热，使得温度升高，当温度升高至设定值时，控制器16则控制加热网15断电。由于设定的测量温度高于室温，不会出现箱体1内的温度低于室温的情况，因此只需要加热网15加热来补充热量以防止温度降低即可。

塑料管材的试样有两种，一种如图2所示，为环形试样100，测试径向力对管材蠕变的影响，另一种如图4所示，为轴向试样200，测量轴向力对管材蠕变的影响，由于两种试样的形状不一样，需要测量的受力方向也不一样，因此，需要采用不同的夹具。

具体地，针对环形试样100，如图3所示，所述上夹具4和下夹具6均呈半圆柱形，且上夹具4和下夹具6能够拼接成圆柱形。上夹具4和下夹具6的半径与环形试样100的内径适配，测量时，将上夹具4和下夹具6放入环形试样100内，且上夹具4和下夹具6的径向与环形试样100的径向重合，即上夹具4和下夹具的外圆周面与环形试样100的内圆周面贴合，即可对环形试样100进行定位且将外力沿径向均匀地传递至环形试样100。

为了便于上夹具4和下夹具6的安装和拆卸，所述定位柱3的下端和传动柱5的上端均设置有两块竖直的定位板17，定位柱3下端的两块定位板17与定位柱3一体成型，传动柱5上端的两块定位板17与传动柱5一体成型，所述上夹具4和下夹具6位于两定位板17之间并通过方形销8与定位板17相连，两块定位板17之间的间距略大于环形试样100的轴向长度，避免环形试样100接触定位板17而影响测量的准确性。

针对轴向试样200，如图5所示，所述上夹具4和下夹具6均为压板，所述定位柱3的下端和传动柱5的上端均设置有竖直的定位平面，定位平面可通过铣削加工得到，所述压板通过螺钉9与定位平面相连，且压板与定位平面之间形成夹持空间。测量时，将轴向试样200的上端贴在定位柱3的定位平面上，然后通过螺钉9将压板与定位柱3相连，使得压板压紧轴向试样200的上端，同理，按照同样的方式利用压板将轴向试样200的下端压紧固定在传动柱5上端的定位平面上。

由于轴向试样200和环形试样100采用的是不同结构的传动柱5和定位柱3，因此，定位柱3可拆卸安装在箱体1的顶板上，以便于更换定位柱3。

位移传感器7可安装在箱体1内部或者下方，只要能够检测到传动柱5的位移量即可，优选的，所述箱体1的下方设置有水平的挡板10，所述传动柱5贯穿挡板10并与挡板10滑动配合，所述挡板10与箱体1之间的传动柱5上设置有位移检测目标件11，所述位移传感器7设置在挡板10与箱体1之间。位移检测目标件11呈圆盘形，位移检测目标件11会随着传动柱5同步移动，可作为被测目标，位移传感器7检测到位移检测目标件11的位移量即为传动柱5的位移量。挡板10与箱体1之间的间距为特定值，测量时，当试样断裂时结束测量，当试样的变形量较大但没有断裂时，为了缩短测量时间，提高测量效率，位移检测目标件11向下移动至接触挡板10时结束测量。

配重可通过挂钩挂接在传动柱5的下端，作为优选的技术方案，所述配重包括托盘12，所述托盘12通过多根连杆与传动柱5的下端相连，所述托盘12内放置有砝码13，砝码13放在托盘12中可以保持稳定，通过增减砝码13即可调节配重的重量，操作非常方便。

本实用新型的使用过程为：

1、将管材切成如图2所示的环形试样100或者如图4所示的轴向试样200；

2、在控制器16上设置实验要求的温度范围，并利用加热网15将箱体1内的温度升高至要求；

3、将试样固定在上夹具4和下夹具6上；

4、将砝码13放入托盘12，在这个过程中向上托住传动柱5，避免试样受到拉力；

5、移除托住传动柱5的外力，蠕变实验开始，当试样断裂后或者位移检测目标件11向下移动至接触挡板10时测量结束，位移采集装置2记录测量时间、配重重量、传动柱5位移等数据。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.塑料管材的蠕变测量装置，其特征在于：包括箱体(1)和位移采集装置(2)，所述箱体(1)的顶板下表面设置有竖直的定位柱(3)，所述定位柱(3)的下端连接有上夹具(4)，定位柱(3)的下方设置有竖直的传动柱(5)，所述传动柱(5)的上端设置有下夹具(6)，传动柱(5)的下端贯穿箱体(1)的底板且连接有可拆卸的配重；所述箱体(1)的内部或者下方设置有用于检测传动柱(5)位移的位移传感器(7)；所述箱体(1)内设置有温控系统。

2.根据权利要求1所述的塑料管材的蠕变测量装置，其特征在于：所述上夹具(4)和下夹具(6)均呈半圆柱形，且上夹具(4)和下夹具(6)能够拼接成圆柱形。

3.根据权利要求2所述的塑料管材的蠕变测量装置，其特征在于：所述定位柱(3)的下端和传动柱(5)的上端均设置有两块竖直的定位板(17)，所述上夹具(4)和下夹具(6)位于两定位板(17)之间并通过方形销(8)与定位板(17)相连。

4.根据权利要求1所述的塑料管材的蠕变测量装置，其特征在于：所述上夹具(4)和下夹具(6)均为压板，所述定位柱(3)的下端和传动柱(5)的上端均设置有竖直的定位平面，所述压板通过螺钉(9)与定位平面相连，且压板与定位平面之间形成夹持空间。

5.根据权利要求1所述的塑料管材的蠕变测量装置，其特征在于：所述箱体(1)的下方设置有水平的挡板(10)，所述传动柱(5)贯穿挡板(10)。

6.根据权利要求5所述的塑料管材的蠕变测量装置，其特征在于：所述挡板(10)与箱体(1)之间的传动柱(5)上设置有位移检测目标件(11)，所述位移传感器(7)设置在挡板(10)与箱体(1)之间。

7.根据权利要求1所述的塑料管材的蠕变测量装置，其特征在于：所述配重包括托盘(12)，所述托盘(12)通过多根连杆与传动柱(5)的下端相连，所述托盘(12)内放置有砝码(13)。

8.根据权利要求1所述的塑料管材的蠕变测量装置，其特征在于：所述温控系统包括加热网(15)、控制器(16)和温度传感器，所述温度传感器和加热网(15)均与控制器(16)电连接。

9.根据权利要求1所述的塑料管材的蠕变测量装置，其特征在于：所述位移采集装置(2)为计算机。

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