專利名稱：纏繞復(fù)合高壓靜加載試驗裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種試驗裝置，特別是一種結(jié)構(gòu)部件的靜態(tài)高壓加載裝置。
背景技術(shù)：
為了檢驗大型特種工程設(shè)備的剛度、 強度及靜態(tài)特性是否滿足設(shè)計要求，在所處的高壓環(huán)境中能否正常運行，需將大型特種工程設(shè)備放在高壓靜載試驗裝置中進行相應(yīng)的高壓試驗。
現(xiàn)有靜載力學(xué)性能試驗裝置稱為冷靜壓機，其技術(shù)參數(shù)為1)、額定工作壓力300Mpa；2)、工作缸直徑φ1000mm；3)、工作缸高度2000mm多。冷靜壓機主要由主機系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、冷卻過濾系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)等組成。主機系統(tǒng)主要由機架、液壓缸、液壓缸座和導(dǎo)軌座組成。該冷靜壓機主要是在壓制品四周圍加壓，加載裝置與壓制品不是柔性接觸，不能用來進行結(jié)構(gòu)部件的靜載力學(xué)性能測試?，F(xiàn)有分體式高壓靜載試驗裝置的壓力在80MPa以下，加載試件直徑在900mm以內(nèi)，尚不能滿足工程試驗需要，還有待進一步改進的內(nèi)容有1、加載內(nèi)徑不大、液壓不高，隨著大型特種工程設(shè)備在工程中的應(yīng)用，人們急需解決壓力在200MPa和試件外經(jīng)在1000mm、高度在1200mm以上的加載裝置。
2、對大型特種工程設(shè)備可以說是一系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，以前的工作很大程度上注重于對結(jié)構(gòu)系統(tǒng)中某部件進行測試，沒有體現(xiàn)出對大型特種工程設(shè)備整個結(jié)構(gòu)進行測試。
3、難于推廣到真實結(jié)構(gòu)試件的模擬測試。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種纏繞復(fù)合高壓靜加載試驗裝置，解決現(xiàn)有試驗裝置加載腔室不大、液壓不高、不能用來自行獨立進行整個結(jié)構(gòu)部件的靜載力學(xué)性能測試的問題；并解決壓力在200MPa和試件外經(jīng)在1000mm、高度在1200mm以上的高壓加載試驗問題。
本發(fā)明的技術(shù)方案這種纏繞復(fù)合高壓靜加載試驗裝置，包括一個內(nèi)置試件的筒形承壓容器和與之連接的液壓加載卸載系統(tǒng)，在試件表面貼有應(yīng)變片和位移傳感器，位移傳感器經(jīng)導(dǎo)線與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)相連，其特征在于上述筒形承壓容器包括一個腰部纏繞鋼絲的筒形副機架，在筒形副機架和試件下部承托一托盤，在筒形副機架頂部覆蓋一頂蓋，在筒形副機架和頂蓋之間夾緊一橡膠囊；
上述筒形承壓容器置于自約束主機架的空腔內(nèi)，自約束主機架為一橫置的筒形，筒的中部有一空腔，筒的外壁纏繞鋼絲；高壓油充滿在橡膠囊與頂蓋之間的空隙中；頂蓋內(nèi)置有進油油路與卸油油路，進油油路與卸油油路內(nèi)端出口在頂蓋內(nèi)面，進油油路與卸油油路外端口與液壓加載卸載系統(tǒng)串連。
上述筒形承壓容器內(nèi)壁與試件之間的夾縫里和試件外表面凹凸處澆灌有高彈材料。
上述高彈材料可以是聚氨酯密封材料、酚醛泡沫塑料或聚苯乙烯泡沫塑料。
上述筒形副機架的上表面內(nèi)沿有凹形橡膠囊圓環(huán)座。
上述頂蓋下表面布有O形高壓密封槽。
上述托盤由環(huán)形的上托盤和環(huán)形變徑的下托盤組成， 下托盤的上部外徑與上托盤外徑和筒形副機架內(nèi)徑相同，下托盤的下部外徑大于筒形副機架內(nèi)徑，并承托在筒形副機架的下面。
上述下托盤的下部自內(nèi)壁至外壁開有導(dǎo)線孔道。
有益效果本發(fā)明所設(shè)計的纏繞復(fù)合高壓靜加載試驗裝置采用用纏繞鋼絲加強的承壓容器、液壓加載卸載系統(tǒng)和自約束復(fù)合式結(jié)構(gòu)，主要對大型特種工程設(shè)備復(fù)雜組合件系統(tǒng)的靜態(tài)力學(xué)性能測試。進行試驗前將試件裝配后鑲嵌到測試件外筒里，然后在試件外表面凹凸處灌聚氨酯密封材料，形成規(guī)則的圓環(huán)平面，有利于橡膠囊承載受力。在試件表面貼應(yīng)變片和位移傳感器，通過導(dǎo)線與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)相連。然后將試件整體放入加載裝置外筒里，在整體結(jié)構(gòu)部件上表面放入預(yù)制的橡膠囊，將加載裝置頂蓋對正放到加載裝置外筒上，連接加載裝置頂蓋間油路閥門。試驗時，啟動液壓泵，用油壓機壓緊頂蓋；當(dāng)液壓泵油壓升至一定壓力時，開啟油壓閥，根據(jù)試驗需求對試件逐級加壓，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)逐級記錄測試結(jié)果，從而實現(xiàn)對高壓狀態(tài)下結(jié)構(gòu)試件靜態(tài)力學(xué)性能進行測試。
本發(fā)明的纏繞復(fù)合高壓靜加載試驗裝置的優(yōu)點1.對外徑在1000mm以內(nèi)、高為1200mm以內(nèi)的大型試驗件可以產(chǎn)生高壓，其高壓可以達到200MPa以內(nèi)，并且可以根據(jù)要求進行適當(dāng)調(diào)節(jié)；2.可以分級加多種高壓靜載荷，從而研究試件的延性比等指標(biāo)，與模擬分析結(jié)果對比；3.可以實現(xiàn)多種復(fù)雜組合結(jié)構(gòu)和設(shè)備的測試研究。它能很好地為分析沖擊波作用到大型特種工程設(shè)備的等效靜載特性提供實驗環(huán)境。
實現(xiàn)多種復(fù)雜組合結(jié)構(gòu)和設(shè)備的測試研究。它能很好地為設(shè)計沖擊波作用到大型特種工程設(shè)備的等效靜載特性提供實驗環(huán)境。


圖1是本發(fā)明纏繞復(fù)合高壓靜加載試驗裝置示意圖；
圖2是自約束主機架及自約束主機架的纏繞鋼絲示意圖；圖3是圖2的B-B面示意圖；圖4是筒形副機架及筒形副機架的纏繞鋼絲示意圖；圖5是圖4的俯視圖；圖6是加載裝置的頂蓋的結(jié)構(gòu)示意圖；圖7是圖6的仰視圖；圖8是上托盤結(jié)構(gòu)示意圖；圖9是圖8的俯視圖；圖10是下托盤結(jié)構(gòu)示意圖；圖11是圖10的俯視圖；圖12是本發(fā)明油壓的傳遞路線圖；圖13是本發(fā)明壓力的傳遞路線示意圖。
1-自約束主機架的纏繞鋼絲、2-自約束主機架、3-頂蓋、4-橡膠囊、5-筒形副機架、6-筒形副機架的纏繞鋼絲、7-下托盤、8-數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、9-空腔、10-上托盤、11-第一應(yīng)變片和位移傳感器、12-第二應(yīng)變片和位移傳感器、13-第一試件、14-第二試件、15-第三試件、16-第四試件、17-第五試件、18-液壓加載卸載系統(tǒng)、19-高壓油、20-高彈材料、21-進油油路、22-卸油油路、23-凹形橡膠囊圓環(huán)座、24-O形高壓密封槽、25-導(dǎo)線孔道。
具體實施例方式
實施例如圖1所示，這種纏繞復(fù)合高壓靜加載試驗裝置，包括一個內(nèi)置試件的筒形承壓容器和與之連接的液壓加載卸載系統(tǒng)，在試件表面貼有應(yīng)變片和位移傳感器，位移傳感器經(jīng)導(dǎo)線與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)相連。
上述筒形承壓容器包括一個腰部纏繞鋼絲6的筒形副機架5，在筒形副機架和試件下部承托一托盤，該托盤由環(huán)形的上托盤10和環(huán)形變徑的下托盤7組成，下托盤的上部外徑與上托盤外徑和筒形副機架內(nèi)徑相同，下托盤的下部外徑大于筒形副機架內(nèi)徑，并承托在筒形副機架的下面，為與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)8相連，下托盤的下部自內(nèi)壁至外壁開有導(dǎo)線孔道25。在筒形副機架頂部覆蓋一頂蓋3，在筒形副機架和頂蓋之間夾緊一橡膠囊4。為增加密封性，上述筒形副機架的上表面內(nèi)沿有凹形橡膠囊圓環(huán)座23。上述頂蓋下表面布有O形高壓密封槽24。
上述筒形承壓容器置于自約束主機架2的空腔內(nèi)，自約束主機架為一橫置的筒形，筒的中部有一空腔9，筒的外壁纏繞鋼絲1。
液壓加載卸載系統(tǒng)18是整個加載測試系統(tǒng)液壓源，提供整個油路及加載容器油壓。高壓油19充滿在橡膠囊4與頂蓋3之間的空隙中；頂蓋內(nèi)置有進油油路21與卸油油路22，進油油路與卸油油路內(nèi)端出口在頂蓋內(nèi)面，進油油路與卸油油路外端口與液壓加載卸載系統(tǒng)18串連。
上述筒形承壓容器內(nèi)壁與試件之間的夾縫里和試件外表面凹凸處澆灌有高彈材料20，高彈材料可選擇聚氨酯密封材料。橡膠囊4起到加載裝置容器的密封作用，聚氨酯密封高彈材料20主要起到保護橡膠囊加載不產(chǎn)生應(yīng)力集中破壞。
第一試件13、第二試件14、第三試件15、第四試件16、第五試件17從下而上順序排列在筒形承壓容器內(nèi)。
在試件表面貼有第一應(yīng)變片和位移傳感器11、第二應(yīng)變片和位移傳感器12，位移傳感器經(jīng)導(dǎo)線與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)相連，導(dǎo)線從導(dǎo)線孔道25穿出。
筒形副機架5和上托盤10用于固定試件13-17，筒形副機架外面的纏繞鋼絲6用于加固筒形副機架的結(jié)構(gòu)承載能力，上托盤10可以根據(jù)試件大小進行調(diào)節(jié)加工；試件15、16、17與頂蓋3、橡膠囊4形成高壓腔室；頂蓋3、下托盤7與筒形副機架5共同支撐試件。應(yīng)變片和位移傳感器11、12和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)8共同采集測試原始數(shù)據(jù)；自約束主機架2用來夾緊頂蓋3和托盤7與筒形副機架5，以便加載裝置內(nèi)油壓可以加到試件上，自約束主機架通過纏繞鋼絲1加固增強結(jié)構(gòu)抗拉能力。
各部分的連接關(guān)系為筒形副機架5與下托盤7和頂蓋3夾在自約束主機架2上；試件13、14、15、16、17組成的測試件整體放置在上托盤10與筒形副機架5組成的容器內(nèi)，上托盤10支撐在下托盤7上；聚氨酯密封高彈材料20澆灌到凹凸不平的試件夾縫里，形成圓環(huán)平面；橡膠囊放置在頂蓋3與試件17、16、15與聚氨酯密封高彈材料20平面之間。自約束主機架2夾緊著頂蓋和下托盤7。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)8通過導(dǎo)線與應(yīng)變片相連，第一應(yīng)變片和位移傳感器11與第二應(yīng)變片和位移傳感器12布置在試件上。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)可選用已有的信號采集裝置。
橡膠囊4的主要技術(shù)參數(shù)列表如下

聚氨酯密封高彈材料的主要技術(shù)參數(shù)列表如下


自約束主機架及鋼絲如圖2、圖3所示，為了提高壓力容器的周向強度，除了在自約束主機架外纏繞鋼絲1外，自約束主機架必須應(yīng)用滾鍛方法生產(chǎn)，其主要生產(chǎn)過程如下35CrMo合金鋼滾鍛-粗加工-調(diào)質(zhì)-精加工。主要技術(shù)參數(shù)列表如下

筒形副機架5及纏繞鋼絲6如圖4、圖5所示，在上邊沿加工用于密封的橡膠囊圓環(huán)座23。為了提高壓力容器的周向強度，除了在筒形副機架外壁纏繞鋼絲6外，筒形副機架必須應(yīng)用滾鍛方法生產(chǎn)，其主要生產(chǎn)過程和主要技術(shù)參數(shù)與自約束主機架一樣。
頂蓋3如圖6、圖7所示，進油油路21、22與卸油路鑲嵌在頂蓋3結(jié)構(gòu)內(nèi)，并在上面加工了兩條與橡膠配合形成的O形高壓密封槽24。其主要技術(shù)參數(shù)列表如下

上托盤10如圖8、圖9所示，為了引出測試導(dǎo)線，采用空心圓柱體；試件高度變化，無需重新加工下托盤7，生產(chǎn)改變上托盤10的高度即可。其主要技術(shù)參數(shù)與頂蓋3一樣。
下托盤7如圖10、圖11所示，為了引出測試導(dǎo)線，將導(dǎo)線通道25鑲嵌在變半徑空心圓柱體內(nèi)，其主要技術(shù)參數(shù)與頂蓋3一樣。
如圖12所示，試驗時液壓加載卸載系統(tǒng)18的高壓油通過油路傳遞到頂蓋3內(nèi)部油路里，最后進入橡膠囊4與頂蓋3之間形成的腔室，對被測試結(jié)構(gòu)件加壓。
如圖13所示，進行試驗時，高壓油對橡膠囊4直接作用，加載力通過橡膠囊4傳到聚氨酯密封高彈材料20，同時傳到第五試件17、第四試件16、第三試件15，第五試件17又將力傳到第四試件16，第四試件16傳到第三試件15，再通過第三試件15傳到部分傳遞到第二試件14，再傳到第一試件13；這些力最后都通過第一試件13經(jīng)加載裝置副機架5、上托盤10、下托盤7傳遞到與自約束主機架2上。
權(quán)利要求
1.一種纏繞復(fù)合高壓靜加載試驗裝置，包括一個內(nèi)置試件的筒形承壓容器和與之連接的液壓加載卸載系統(tǒng)，在試件表面貼有應(yīng)變片和位移傳感器，位移傳感器經(jīng)導(dǎo)線與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)相連，其特征在于上述筒形承壓容器包括一個腰部纏繞鋼絲的筒形副機架，在筒形副機架和試件下部承托一托盤，在筒形副機架頂部覆蓋一頂蓋，在筒形副機架和頂蓋之間夾緊一橡膠囊；上述筒形承壓容器置于自約束主機架的空腔內(nèi)，自約束主機架為一橫置的筒形，筒的中部有一空腔，筒的外壁纏繞鋼絲；高壓油充滿在橡膠囊與頂蓋之間的空隙中；頂蓋內(nèi)置有進油油路與卸油油路，進油油路與卸油油路內(nèi)端出口在頂蓋內(nèi)面，進油油路與卸油油路外端口與液壓加載卸載系統(tǒng)串連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的纏繞復(fù)合高壓靜加載試驗裝置，其特征在于上述筒形承壓容器內(nèi)壁與試件之間的夾縫里和試件外表面凹凸處澆灌有高彈材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的纏繞復(fù)合高壓靜加載試驗裝置，其特征在于上述高彈材料是聚氨酯密封材料、酚醛泡沫塑料或聚苯乙烯泡沫塑料。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的纏繞復(fù)合高壓靜加載試驗裝置，其特征在于上述筒形副機架的上表面內(nèi)沿有凹形橡膠囊圓環(huán)座。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的纏繞復(fù)合高壓靜加載試驗裝置，其特征在于上述頂蓋下表面布有O形高壓密封槽。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的纏繞復(fù)合高壓靜加載試驗裝置，其特征在于上述托盤由環(huán)形的上托盤和環(huán)形變徑的下托盤組成，下托盤的上部外徑與上托盤外徑和筒形副機架內(nèi)徑相同，下托盤的下部外徑大于筒形副機架內(nèi)徑，并承托在筒形副機架的下面。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的纏繞復(fù)合高壓靜加載試驗裝置，其特征在于上述下托盤的下部自內(nèi)壁至外壁開有導(dǎo)線孔道。
全文摘要
一種纏繞復(fù)合高壓靜加載試驗裝置，包括一個內(nèi)置試件的筒形承壓容器和與之連接的液壓加載卸載系統(tǒng)，在試件表面貼有應(yīng)變片和位移傳感器，位移傳感器經(jīng)導(dǎo)線與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)相連，其筒形承壓容器包括一個腰部纏繞鋼絲的筒形副機架，在筒形副機架和試件下部承托一托盤，在筒形副機架頂部覆蓋一頂蓋，在筒形副機架和頂蓋之間夾緊一橡膠囊；上述筒形承壓容器置于自約束主機架的空腔內(nèi)，自約束主機架為一橫置的筒形，筒的外壁纏繞鋼絲；高壓油充滿在橡膠囊與頂蓋之間的空隙中。解決了壓力在200MPa和試件外經(jīng)在1000mm、高度在1200mm以上的高壓加載試驗問題，可以用來自行獨立進行整個結(jié)構(gòu)部件的靜載力學(xué)性能測試。
文檔編號G01N3/10GK101059409SQ20061020098
公開日2007年10月24日 申請日期2006年10月12日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月12日
發(fā)明者顧忠明, 程偉, 趙汝斌, 趙壽根 申請人:第二炮兵工程設(shè)計研究院