一种机械式里蠕变、持久强度试验机

摘要

本发明是一种机械式里蠕变、持久强度试验机，通过提高热炉炉膛和加力拉杆系统的同轴性，减少加载试样受横向剪切力的影响，使装机试样处于加热炉的均热带中心，确保试验过程的温度的稳定性。该试验机通过在加力拉杆系统设计加载砝码监测力传感器，实时监测加载砝码的试验力，试验员可根据报警提示及时处理试验错误和试验机故障，有效保护装机试样和试验设备的安全。本试验机在试验过程中，可以使加热炉在机架水平位置保持稳定，确保试验过程加载试验力恒定。

说明书

技术领域

本发明是一种机械式里蠕变、持久强度试验机，属于产品的结构技术领域。 

背景技术

蠕变、持久强度试验是在恒定温度恒定载荷下进行的一种高温拉伸试验，蠕变、持久强度试验机是金属材料进行高温长时持久性能测试的专用试验设备。蠕变、持久强度试验机按照试验力的加载方式分类，主要有两种类型，一种是机械式蠕变、持久强度试验机，主要通过杠杆加载砝码来对试样施加试验力；一种是微机控制电子式蠕变、持久强度试验机，通过PID闭环控制力传感器，由力传感器对试样施加试验力。机械式蠕变、持久强度试验机加载试验力的准确性，完全依靠试验员设定砝码值来保证，很容易因为人为原因导致加载砝码错误，影响试验数据的真实可靠性，而且试验机的力值检定周期一般为一年，在试验过程中若机械系统误差增加使试验力发生异常时，因加载的砝码数量没有变化，试验员不能及时发现异常现象，将对试验结果的准确性造成影响；微机控制电子式蠕变、持久强度试验机的力传感器很容易受到试验机加热炉电磁场的干扰以及电器元件的零点漂移等因素影响加载试验力的稳定性、可靠性；对于一些测试时间达到几千，甚至几万小时的长时蠕变、持久强度试验，若试验过程中遇到长时间的供电中断，加载电机停止工作，力控制器将对试样加载的试验力失去控制，试验力很难保持恒定，由于热胀冷缩效应，很容易导致试样冷断报废；尤其蠕变试验，一旦试验过程中试验力发生异常，将严重影响蠕变数据而使试验结果无效。现在国内外使用的蠕变、持久强度试验机加热炉一般都设计为对开式加热炉，加热炉一般固定在主机架的一个固定位置上，对于不同规格的试样，加热炉的均热带中心很难都对准试样中心，容易造成试验温度梯度和试验温度场波动，影响试验温度的稳定性，而且对开式加热炉在机架水平位置固定的稳定性较差，不能很好的确保加热炉炉膛和试验机加力拉杆 系统的同轴性，从而对加载试验力造成影响。 

发明内容

本发明正是针对上述现有装置中存在的缺点而设计提供了一种机械式里蠕变、持久强度试验机，其目的是通过设计电动/手动升降筒式推拉结构加热炉，提高装机试样加热温度的稳定性，提高加力系统的同轴性，减少加载试样受横向剪切力的影响，确保试验数据的真实性、可靠性； 

在加力拉杆系统设计加载砝码力传感器，实时监测加载试验力，提高整个试验过程中加载试验力的准确性； 

在加力杠杆两侧各安装一个光电开光，使加热炉在机架水平位置保持稳定，确保试验过程加载试验力恒定。 

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的： 

该种一种机械式里蠕变、持久强度试验机，其特征在于： 

(1)该试验机包括电动升降电机、钢丝绳、主机架柱子、加热炉、手控盒操作面板，手摇发动机、手动升降手柄和钢丝绳缠绕卷轴，两根钢丝绳栓在加热炉上端面的钢丝绳吊环中，通过滑轮悬挂于钢丝绳缠绕卷轴上，钢丝绳缠绕卷轴通过电动升降电机带动旋转，加热炉的中心有加热炉膛开孔穿过试验用加力拉杆； 

加热炉采用筒式炉结构，将两块相同规格的加热炉同轴性定位板用螺钉通过螺孔固定于加热炉的上下两个端面，每块加热炉同轴性定位板的两侧边各有一个加热炉定位豁口，将两块加热炉同轴性定位板的加热炉定位豁口夹于主机架柱子上，加热炉定位豁口与主机架柱子的接触位置上安装有滚动轴承； 

手动升降手柄带动手摇发动机发电后可替代电动升降电机对加热炉进行升降操作。

在加热炉上安装在对中指针，在主机架柱子上刻有加热炉升降行程标尺，中指针在加热炉升降行程标尺上的指向刻度记录加热炉中试样中心的高度位置。 

(2)在试验机下加力拉杆的末端串连一个用于监测加载砝码的力传感器，力传感器与试验机手控盒操作面板和PLC可编程控制器实现电连接以显示并记录力传感器承受的试验力数值； 

(3)在试验机加力杠杆的两侧各安装一个光电开光用于监控加力杠杆的水平偏移量，加力杠杆的的下方安装一个用于监测试样断裂的报警开关，电机通过加力拉杆与上方的加力杠杆连接并带动其转动及调整加力杠杆的水平位置。 

本发明的优点是： 

1.是有效确保加热炉炉膛和加力拉杆系统的同轴性，减少加载试样受横向剪切力的影响，加热炉的升降有电动升降和手动升降两种方式，正常试验操作可用电动升降方式，意外停电时，可用手动升降方式操作加热炉；在试验机主机架上设计加热炉升降行程标尺，定位装机试样中心所在位置，降下加热炉时，使装机试样处于加热炉的均热带中心，确保试验过程的温度的稳定性。 

2.该试验机通过在加力拉杆系统设计加载砝码监测力传感器，实时监测加载砝码的试验力，并将监测试验力发送至上位机监控计算机系统实时存储，设计声光报警灯，通过PLC可编程控制器对装机试样及试验机实时进行安全保护控制，当加载试验力出错、试样断裂或试验机故障时，声光报警灯同时发出声光报警提示，试验员可根据报警提示及时处理试验错误和试验机故障，有效保护装机试样和试验设备的安全。 

3.本试验机在试验过程中，可以使加热炉在机架水平位置保持稳定，确保试验过程加载试验力恒定。 

附图说明

图1为本发明试验机的整体结构示意图 

图2为本发明试验机的加热炉同轴性定位板的形状结构示意图 

图3为图2的仰视图 

图4为本发明试验机的侧视图 

具体实施方式

以下将结合附图和实施例对本发明装置作进一步地详述： 

参见附图1～3所示，该试验机包括电动升降电机1、钢丝绳2、主机架柱子3、加热炉6、手控盒操作面板6，手摇发动机7、手动升降手柄8和钢丝绳缠绕卷轴9，两根钢丝绳2栓在加热炉6上端面的钢丝绳吊环4中，通过滑轮13悬挂于钢丝绳缠绕卷轴9上，钢丝绳缠绕卷轴9通过电 动升降电机1带动旋转，加热炉6的中心有加热炉膛开孔17穿过试验用加力拉杆18； 

加热炉5采用筒式炉结构，将两块相同规格的加热炉同轴性定位板10用4个螺钉通过螺孔16固定于加热炉5的上下两个端面，每块加热炉同轴性定位板10的两侧边各有一个加热炉定位豁口14，将两块加热炉同轴性定位板10的加热炉定位豁口14夹于主机架柱子3上，加热炉定位豁口14与主机架柱子3的接触位置上安装有滚动轴承15，这样的结构可以限制加热炉6的水平方向的位移和与试验机加力拉杆18同轴； 

手动升降手柄8带动手摇发动机7发电后可替代电动升降电机1对加热炉5进行升降操作。 

在加热炉6上安装在对中指针11，在主机架柱子3上刻有加热炉升降行程标尺12，中指针11在加热炉升降行程标尺12上的指向刻度记录加热炉6中试样中心的高度位置。 

在试验过程中，在手控盒操作面板6上按加热炉5升降按钮可启动电动升降电机1升降加热炉5，在降下加热炉的过程中，当加热炉5下端面的加热炉同轴性定位板10降到装夹试样的中心时，根据主机架柱子上的加热炉升降行程标尺12记录下试样中心的高度位置，然后继续降下加热炉5，直至加热炉对中指针11和在加热炉升降行程标尺12记录的试样中心的高度位置对应时即可，确保试样处于加热炉的均热带中心，保证整个试验过程中试验温度的稳定性。当发生意外停电时，摇动手动升降手柄8带动手摇发动机7发电后带动电动升降电机1进行加热炉5的升降操作。 

参见附图4所示，在试验机加力拉杆18的末端串连一个用于监测加载砝码19的力传感器20，力传感器20与试验机手控盒操作面板6和PLC可编程控制器21实现电连接以显示并记录力传感器2承受的试验力数值； 

试验时，在砝码托盘26上放置需要加载的砝码19，在手控盒操作面板6上设定加载目标力值及允许的正负偏差波动值后，在手控盒操作面板6上按加载键，PLC可编程控制器21给电机25发送加载指令，电机25启动带动涡轮丝杠向下运动拉紧试样，使试样承受加载砝码力，在加 载过程中加载砝码监测力传感器20实时监测试样承受的试验力，并在手控盒操作面板1的LED显示屏上实时显示加载试验力，并将加载试验力实时发送至上位机监控计算机系统存储，当实际加载的砝码力值超过设定目标试验力允许的偏差波动值的范围时，声光报警灯和监控计算机系统同时发出报警提示，试验员可及时中止试验操作，有效防止加载出错； 

(3)在试验机加力杠杆22的两侧各安装一个光电开光23用于监控加力杠杆22的水平偏移量，加力杠杆22的的下方安装一个用于监测试样断裂的报警开关24，电机25通过加力拉杆18与上方的加力杠杆22连接并带动其转动及调整加力杠杆22的水平位置。 

工作时，加力杠杆22加力端左右两侧安装的光电开关23监控加力杠杆22偏离水平的偏移量，加力杠杆22的加力端的下方安装一个断样报警开关24，电机25连接一个可插拔的手摇柄27，试验过程中在砝码托盘26上加载砝码19后，在手控盒操作面板6启动加力杠杆自动调平功能，加力杠杆22加力端左右两侧的光电开关23实时自动监控杠杆22是否处于水平位置，当加力杠杆22高于或低于水平位置时，光电开关23反馈加力杠杆22偏离水平位置信号至PLC可编程控制器21，PLC可编程控制器21给电机25指令自动调节加力杠杆22，使加力杠杆22在试验过程中实时处于水平位置，确保整个试验过程中试验恒定。 

试验过程中发生意外停电时，蠕变试验方法规定试验过程停电不能卸载，若意外停电试样因冷缩使加力杠杆22偏离水平位置，试样实际承受的拉力将不断增大，为确保试样不被冷缩拉断，可通过手动调平手摇柄27带动电机25调节杠杆22保持水平位置，使试样承受的试验力恒定，确保试样不因试样冷缩而被拉断。 

与现有技术相比，本发明试验机具体有自动化程度高、数据准确可靠、操作方便的优点。