[發明專利]螺栓低溫大載荷疲勞性能測試裝置及方法

有效

• 申請號: 201310222419.7
• 申請日: 2013-06-06
• 公開（公告）號: CN103278391A
• 公開（公告）日: 2013-09-04
• 發明（設計）人: 方岱寧;曲兆亮;莊慶偉;裴永茂;張如炳;王戈
• 申請（專利權）人: 北京大學
• 主分類號: G01N3/10
• 分類號: G01N3/10;G01N3/02
• 代理公司: 北京萬象新悅知識產權代理事務所(普通合伙) 11360
• 代理人: 朱紅濤

1.一種低溫環境下螺栓受大載荷作用時疲勞性能測試裝置，其特征是，包括低溫箱(1)，導向柱(2)，轉軸裝置(3)，上加載拉桿(4)，試驗夾具(5)，低溫箱門(8)，液氮輸入口(9)，限位鎖緊裝置(10)，橫梁升降裝置(11)，加載裝置(12)，橫梁(13)，控制面板(14)，位移傳感器(15)，氮氣出口(16)，基座(17)和下加載拉桿(18)；

其中，基座(17)上固定有下加載拉桿(18)和四個導向柱(2)，導向柱(2)的另一端與橫梁(13)連接；橫梁升降裝置(11)兩端分別固定在基座(17)和橫梁(13)上，可以調節橫梁(13)沿導向柱(2)上下移動；限位鎖緊裝置(10)固定在橫梁升降裝置(11)上，限定橫梁升降裝置(11)的位移；上加載拉桿(4)穿過橫梁(13)與加載裝置(12)固定連接；加載裝置(12)固定在橫梁(13)上，可以驅動橫梁(13)進行加載；位移傳感器(15)固定在加載裝置(12)的上部，用于測量加載位移；低溫箱(1)通過轉軸裝置(3)與導向柱(2)連接，保證低溫箱(1)可以沿著導向柱(2)轉動，低溫箱(1)位于主機試驗空間內，利用轉軸裝置(3)鎖死以約束低溫箱(1)的運動；下加載拉桿(18)和上加載拉桿(4)分別穿過低溫箱(1)頂部和底部的拉桿引出口，低溫箱(1)和上加載拉桿(4)之間的縫隙利用波紋管和密封墊密封；試驗夾具(5)與上加載拉桿(4)固定連接；低溫箱門(8)上部有液氮輸入口(9)，下部有氮氣出口(16)；控制面板(14)固定在導向柱(2)上，用于控制加載過程。

2.如權利要求1所述的測試裝置，其特征是，所述的位移傳感器(15)為線性可變差動變壓器或電容式傳感器。

3.如權利要求1所述的測試裝置，其特征是，所述的加載裝置(12)為電液伺服系統。

4.如權利要求1所述的測試裝置，其特征是，為保證低溫箱(1)的隔熱性能，低溫箱(1)的箱體采用圓筒構型。

5.一種使用權利要求1至4之一所述的測試裝置進行低溫環境下螺栓受大載荷作用時疲勞性能測試的方法如下：

步驟101，將待測試螺栓(6)通過螺帽(7)裝夾在試驗夾具(5)上；

步驟102，將低溫箱門(8)密封關閉，利用液氮儲存罐通過箱門(8)上的液氮輸入口(9)向低溫箱(1)內輸入液氮，當液面計達到上限位置時停止輸入液氮，利用熱電偶測量低溫箱內的溫度，在試驗過程中，為了保證試驗條件的穩定性，當液氮消耗至液面計下限位置時，又開始向低溫箱(1)內輸送液氮直到液面計上限為止；

步驟103，當達到試驗溫度時，設置橫梁升降裝置(11)上的限位鎖緊裝置(10)，通過控制面板(14)來控制加載裝置(12)和橫梁升降裝置(11)，選擇所需的控制波形，進而驅動橫梁(13)的上下移動進行疲勞載荷的加載；

步驟104，通過位移傳感器(15)測量螺栓的疲勞變形數據，通過數據采集系統，將數據輸入到外部計算機中，處理得到所需的圖形和參數信息。

6.如權利要求5所述的低溫環境下螺栓受大載荷作用時疲勞性能測試的方法，其特征是，進一步包括：

步驟105，試驗結束后通過對低溫箱(1)加壓將剩余的液氮通過低溫箱門(8)上的氮氣出口(16)反壓回液氮儲存罐；

步驟106，打開低溫箱門(8)，取出待測試螺栓(6)，觀察其疲勞加載后的形貌和變形。

7.如權利要求5所述的低溫環境下螺栓受大載荷作用時疲勞性能測試的方法，其特征是，步驟102中，考慮到疲勞試驗周期較長，液氮儲存罐選用三只，配以位式控制裝置，實現自動切換、自動報警、不間斷向低溫箱(1)中輸送液氮。