本發(fā)明屬于測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種應(yīng)力環(huán)校準(zhǔn)裝置。

背景技術(shù)：

基于應(yīng)力環(huán)的應(yīng)力腐蝕開裂試驗(yàn)方法是美國標(biāo)準(zhǔn)nacetm0177-2005中提出的方法之一，相較于恒載荷試驗(yàn)方法，基于應(yīng)力環(huán)的試驗(yàn)方法成本較低，實(shí)驗(yàn)結(jié)果可靠，因而在很多大型鋼鐵企業(yè)有著非常廣泛的應(yīng)用。應(yīng)力環(huán)作為加載工具，在實(shí)驗(yàn)時(shí)，通過測(cè)量變形量確定給予試樣的載荷大小，載荷準(zhǔn)確度對(duì)試驗(yàn)結(jié)果有很大的影響，因而應(yīng)力環(huán)每次使用前都需要進(jìn)行校準(zhǔn)，得到變形量與載荷之間的關(guān)系。

傳統(tǒng)的校準(zhǔn)方法采用如圖2所示的傳統(tǒng)應(yīng)力環(huán)校準(zhǔn)裝置采用螺母對(duì)應(yīng)力環(huán)加載，通過串聯(lián)在中間的力傳感器得到載荷量，再使用百分表或者游標(biāo)卡尺測(cè)量它的變形，得到變形載荷曲線。這種校準(zhǔn)方法每次校準(zhǔn)都需拆裝大量零部件，工作效率很低，人為操作引入誤差非常大，難以滿足使用單位的需求。cn201010108754.0提出的載荷加載方法雖然引入了自動(dòng)化的方法，然而缺點(diǎn)是裝置較為復(fù)雜，每次加載仍需拆裝大量零部件，另一方面，裝置中采用了步進(jìn)電機(jī)，加載時(shí)的工作效率仍然無法得到有效的提升，并且裝置中沒有變形測(cè)量裝置，因而僅適用于試驗(yàn)加載，無法滿足應(yīng)力環(huán)校準(zhǔn)的要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明是為了解決上述問題而進(jìn)行的，目的在于提供一種能夠?qū)ζ漭d荷力與變形進(jìn)行快速精確校準(zhǔn)的裝置。

本發(fā)明提供了一種應(yīng)力環(huán)校準(zhǔn)裝置，具有這樣的特征，包括支架單元，包括底座、兩根固定桿、上固定塊、下固定塊、兩個(gè)平衡彈簧以及壓塊；加載單元，設(shè)置在支架單元上，包括減速機(jī)構(gòu)、傳感部件、壓盤以及加載部件；以及變形記錄單元，設(shè)置在支架單元的正對(duì)面，包括安裝平臺(tái)、xyz微動(dòng)平臺(tái)、圖像采集部件，其中，兩根固定桿分別豎直設(shè)置在底座上且與底座固定連接，下固定塊固定設(shè)置在底座上且位于兩根固定桿之間，兩個(gè)平衡彈簧分別套在固定桿上，上固定塊與兩根固定桿固定連接，壓塊套裝在兩根固定桿上且安裝在平衡彈簧的上部，壓塊的上部壓力和平衡彈簧的彈力使得壓塊沿固定桿上下移動(dòng)，傳感部件設(shè)置在壓塊的上部，壓盤設(shè)置在傳感部件的上部，減速機(jī)構(gòu)位于壓盤的上方且位于上固定塊的下方，減速機(jī)構(gòu)的輸出端與壓盤的上部相連，加載部件設(shè)置在上固定塊的上方，加載部件的輸出端穿過上固定塊后與減速機(jī)構(gòu)的輸入端相連，安裝平臺(tái)豎直設(shè)置在底座上，xyz微動(dòng)平臺(tái)固定設(shè)置在安裝平臺(tái)的上部，圖像采集部件固定設(shè)置在xyz微動(dòng)平臺(tái)的上部。

在本發(fā)明提供的應(yīng)力環(huán)校準(zhǔn)裝置中，還可以具有這樣的特征：其中，圖像采集部件為ccd相機(jī)。

另外，在本發(fā)明提供的應(yīng)力環(huán)校準(zhǔn)裝置中，還可以具有這樣的特征：其中，下固定塊的剖面呈凵字形。

另外，在本發(fā)明提供的應(yīng)力環(huán)校準(zhǔn)裝置中，還可以具有這樣的特征：其中，壓塊呈長條形，壓塊中間兩側(cè)分別設(shè)置有兩個(gè)突出的側(cè)板，一側(cè)的側(cè)板的外側(cè)表面設(shè)置有多個(gè)特征標(biāo)記。

另外，在本發(fā)明提供的應(yīng)力環(huán)校準(zhǔn)裝置中，還可以具有這樣的特征：其中，減速機(jī)構(gòu)的減速比為1：10、1：20、1：30以及1：40中的任意一種。

另外，在本發(fā)明提供的應(yīng)力環(huán)校準(zhǔn)裝置中，還可以具有這樣的特征：其中，傳感部件為壓力傳感器。

另外，在本發(fā)明提供的應(yīng)力環(huán)校準(zhǔn)裝置中，還可以具有這樣的特征：其中，固定桿與底座通過螺紋固定連接。

發(fā)明的作用與效果

根據(jù)本發(fā)明所涉及的應(yīng)力環(huán)校準(zhǔn)裝置包括支架單元、具有傳感部件的加載單元以及變形記錄單元。加載單元設(shè)置在支架單元上，變形記錄單元設(shè)置在支架單元的正對(duì)面，包括圖像采集部件。

本發(fā)明所涉及的應(yīng)力環(huán)校準(zhǔn)裝置通過加載單元對(duì)應(yīng)力環(huán)進(jìn)行加載，載荷大小通過傳感部件顯示，待加載至校準(zhǔn)點(diǎn)時(shí)停止加載，待示值穩(wěn)定后記錄傳感部件讀數(shù)，同時(shí)通過圖像采集部件記錄特征標(biāo)記位置，通過計(jì)算位置變化得到應(yīng)力環(huán)變形大小，最后通過測(cè)得的數(shù)據(jù)得到載荷力與變形之間的關(guān)系。本發(fā)明所提供的應(yīng)力環(huán)校準(zhǔn)裝置力值加載范圍為(0～35)kn，加載精度達(dá)到±0.1％，變形測(cè)量采用非接觸式的數(shù)字圖像技術(shù)，測(cè)量精度可以達(dá)到±0.05％。

本發(fā)明所提供的應(yīng)力環(huán)校準(zhǔn)裝置能實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)力環(huán)力值與變形關(guān)系的校準(zhǔn)，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，使用方便，重復(fù)性好，測(cè)量精度高(變形測(cè)量的最大允許誤差±0.1％)，工作效率高(按照tm0177-2005的要求進(jìn)行，使用所設(shè)計(jì)的校準(zhǔn)裝置進(jìn)行校準(zhǔn)，每個(gè)應(yīng)力環(huán)花費(fèi)的時(shí)間不超過7分鐘)的特點(diǎn)。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的實(shí)施例中應(yīng)力環(huán)校準(zhǔn)裝置示意圖；以及

圖2是傳統(tǒng)應(yīng)力環(huán)校準(zhǔn)裝置示意圖。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，以下實(shí)施例結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明應(yīng)力環(huán)校準(zhǔn)裝置作具體闡述。

實(shí)施例

如圖1所示，應(yīng)力環(huán)校準(zhǔn)裝置包括支架單元、加載單元以及變形記錄單元。

支架單元包括底座1、兩根固定桿11、上固定塊6、下固定塊5、兩個(gè)平衡彈簧10以及壓塊7。

加載單元設(shè)置在支架單元上，包括減速機(jī)構(gòu)4、傳感部件8、壓盤13以及加載部件12。

變形記錄單元設(shè)置在支架單元的正對(duì)面，包括安裝平臺(tái)9、xyz微動(dòng)平臺(tái)2以及圖像采集部件3。

兩根固定桿11分別豎直設(shè)置在底座1上且與底座1固定連接，實(shí)施例中，固定桿11與底座1通過螺紋固定連接。

下固定塊5固定設(shè)置在底座1上且位于兩根固定桿11之間，實(shí)施例中，下固定塊5位于兩根固定桿11的中部，與底座1通過螺栓固定連接，下固定塊5的剖面呈凵字形。

兩個(gè)平衡彈簧10分別套在固定桿11上，上固定塊6與兩根固定桿11固定連接，實(shí)施例中，上固定塊6通過多個(gè)螺母與固定桿11進(jìn)行固定連接的。

壓塊7呈長條形，壓塊7中間兩側(cè)分別設(shè)置有兩個(gè)突出的側(cè)板，一側(cè)側(cè)板的外側(cè)表面設(shè)置有多個(gè)特征標(biāo)記14，壓塊7套裝在兩根固定桿11上且安裝在平衡彈簧10的上部，壓塊7受到來自壓塊7的上部壓力以及來自平衡彈簧10的彈力后，壓塊7沿固定桿11上下移動(dòng)，實(shí)施例中，壓塊7中間的剖面呈凵字形，其開口位置與下固定塊5相對(duì)設(shè)置，作為定位板用于固定應(yīng)力環(huán)并防止應(yīng)力環(huán)在校準(zhǔn)過程中的轉(zhuǎn)動(dòng)，特征標(biāo)記14為多行多列設(shè)置的點(diǎn)狀標(biāo)記，具有發(fā)光的特征。

傳感部件8設(shè)置在壓塊7的上部，用于測(cè)量載荷力。實(shí)施例中，傳感部件8為壓力傳感器，該壓力傳感器帶有顯示裝置。

壓盤13設(shè)置在傳感部件8的上部，減速機(jī)構(gòu)4位于壓盤13的上方且位于上固定塊6的下方，減速機(jī)構(gòu)4的輸出端與壓盤13的上部相連，減速機(jī)構(gòu)4的減速比為1：10、1：20、1：30以及1：40中的任意一種，實(shí)施例中，減速機(jī)構(gòu)4的減速比為1：20。

加載部件12設(shè)置在上固定塊6的上方，加載部件12的輸出端穿過上固定塊6后與減速機(jī)構(gòu)4的輸入端相連，實(shí)施例中，加載部件12為加載手柄。

安裝平臺(tái)9豎直設(shè)置在底座1上，xyz微動(dòng)平臺(tái)2固定設(shè)置在安裝平臺(tái)9的上部，圖像采集部件3固定設(shè)置在xyz微動(dòng)平臺(tái)2的上部。實(shí)施例中，圖像采集部件為ccd相機(jī)。

應(yīng)力環(huán)校準(zhǔn)裝置的安裝步驟：

安裝時(shí)，首先將應(yīng)力環(huán)下固定塊5固定在安裝底座1上。平衡彈簧10套在固定桿11上，固定桿11安裝在安裝底座1上，然后將壓塊7安裝在平衡彈簧10上方。然后依次將壓力傳感器、壓盤13、減速機(jī)構(gòu)4、上固定塊6和加載手柄安裝在壓塊7上方，然后用螺母將上固定塊6鎖死。安裝平臺(tái)9通過螺紋固定在安裝底座1上，xyz微動(dòng)平臺(tái)2安裝在安裝平臺(tái)9上，最后將ccd相機(jī)安裝在xyz微動(dòng)平臺(tái)2上。校準(zhǔn)裝置安裝完成。

應(yīng)力環(huán)校準(zhǔn)裝置的校準(zhǔn)步驟：

校準(zhǔn)時(shí)，將應(yīng)力環(huán)h放置在壓塊7和下固定塊5中間，壓塊7緊貼在應(yīng)力環(huán)h上方。xyz微動(dòng)平臺(tái)2調(diào)整相機(jī)位置，使壓塊7上的特征標(biāo)記14能夠清晰顯示在ccd相機(jī)3上。準(zhǔn)備工作完成，開始校準(zhǔn)。ccd相機(jī)3記錄特征標(biāo)記14在畫面中的位置，然后開始加載。通過加載手柄12對(duì)應(yīng)力環(huán)h進(jìn)行加載，載荷大小通過力傳感器8顯示儀表確認(rèn)，待加載至校準(zhǔn)點(diǎn)時(shí)停止加載，待示值穩(wěn)定后記錄力傳感器8讀數(shù)，同時(shí)通過ccd相機(jī)3記錄特征標(biāo)記14位置，通過計(jì)算位置變化得到應(yīng)力環(huán)h變形大小。

應(yīng)力環(huán)校準(zhǔn)裝置操作方法：

為了驗(yàn)證本發(fā)明的校準(zhǔn)裝置的測(cè)量精度、工作效率以及可靠性，現(xiàn)與一套如圖2所示的傳統(tǒng)應(yīng)力環(huán)校準(zhǔn)裝置m作對(duì)比，分別對(duì)相同的全新的應(yīng)力環(huán)進(jìn)行校準(zhǔn)(cortest生產(chǎn)，最大載荷力為30kn)，應(yīng)力環(huán)h的載荷力與變形關(guān)系已由生產(chǎn)廠家給出。

本發(fā)明的校準(zhǔn)裝置的校準(zhǔn)方法為，將應(yīng)力環(huán)h放置在上下固定塊之間，調(diào)整相機(jī)位置，使壓塊7上的特征標(biāo)記14能在相機(jī)上清晰顯示，拍攝記錄初始圖像，然后通過加載手柄進(jìn)行加載，利用校準(zhǔn)裝置先對(duì)應(yīng)力環(huán)h作滿量程預(yù)加載3次，然后開始進(jìn)行加載，校準(zhǔn)點(diǎn)分別為進(jìn)程5kn，10kn，15kn，20kn，25kn，30kn，回程25kn，20kn，15kn，10kn，5kn然后卸載，加載至校準(zhǔn)點(diǎn)時(shí)停止加載，加載力通過校準(zhǔn)裝置上的壓力傳感器確定，當(dāng)壓力值穩(wěn)定后進(jìn)行應(yīng)力環(huán)變形的測(cè)量。待壓力傳感器數(shù)值穩(wěn)定后，相機(jī)再次拍攝特征標(biāo)記，并與上一幅畫面進(jìn)行對(duì)比，得到變形數(shù)據(jù)，再次加載至下一校準(zhǔn)點(diǎn)直至校準(zhǔn)結(jié)束。最后通過測(cè)得的數(shù)據(jù)得到載荷力與變形之間的關(guān)系。

傳統(tǒng)校準(zhǔn)裝置m校準(zhǔn)方法為，首先通過連接件將應(yīng)力環(huán)固定在底座上，傳感器固定在應(yīng)力環(huán)中間，安裝完成后測(cè)量應(yīng)力環(huán)上下測(cè)量點(diǎn)之間的距離l，然后開始加載。加載時(shí)使用扳手旋轉(zhuǎn)螺母使應(yīng)力環(huán)變形，至校準(zhǔn)點(diǎn)時(shí)停止加載，待力傳感器數(shù)值穩(wěn)定后用游標(biāo)卡尺測(cè)量應(yīng)力環(huán)上下測(cè)量點(diǎn)的距離l’得到變形量，記錄數(shù)據(jù)后加載至下一校準(zhǔn)點(diǎn)。

實(shí)施結(jié)果：

將本發(fā)明的校準(zhǔn)裝置與傳統(tǒng)校準(zhǔn)裝置的測(cè)量結(jié)果與廠家提供的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比后發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明校準(zhǔn)變形最大示值誤差為-0.04％，示值的擴(kuò)展不確定度為0.02％(k＝2)，而傳統(tǒng)校準(zhǔn)裝置由于需要連接件的校準(zhǔn)且是人工進(jìn)行手工工具測(cè)量，最大示值誤差3.9％，示值的擴(kuò)展不確定度為2％(k＝2)，大大高于本發(fā)明。

另一方面，本發(fā)明的校準(zhǔn)裝置校準(zhǔn)一臺(tái)應(yīng)力環(huán)的時(shí)間為6分39秒，而傳統(tǒng)校準(zhǔn)裝置所用時(shí)間為32分鐘，明顯快于傳統(tǒng)校準(zhǔn)裝置。

實(shí)施例的作用與效果

根據(jù)本實(shí)施例所涉及的應(yīng)力環(huán)校準(zhǔn)裝置包括支架單元、具有傳感部件的加載單元以及變形記錄單元。因?yàn)榧虞d單元設(shè)置在支架單元上，變形記錄單元設(shè)置在支架單元的正對(duì)面，包括圖像采集部件。本發(fā)明所涉及的應(yīng)力環(huán)校準(zhǔn)裝置通過加載單元對(duì)應(yīng)力環(huán)進(jìn)行加載，載荷大小通過傳感部件顯示，待加載至校準(zhǔn)點(diǎn)時(shí)停止加載，待示值穩(wěn)定后記錄傳感部件讀數(shù)，同時(shí)通過圖像采集部件記錄特征標(biāo)記位置，通過計(jì)算位置變化得到應(yīng)力環(huán)變形大小，最后通過測(cè)得的數(shù)據(jù)得到載荷力與變形之間的關(guān)系。本實(shí)施例所提供的應(yīng)力環(huán)校準(zhǔn)裝置力值加載范圍為(0～35)kn，加載精度達(dá)到±0.1％，變形測(cè)量采用非接觸式的數(shù)字圖像技術(shù)，測(cè)量精度可以達(dá)到±0.05％。

本實(shí)施例所提供的應(yīng)力環(huán)校準(zhǔn)裝置能實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)力環(huán)力值與變形關(guān)系的校準(zhǔn)，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，使用方便，重復(fù)性好，測(cè)量精度高(變形測(cè)量的最大允許誤差±0.1％)，工作效率高(按照tm0177-2005的要求進(jìn)行，使用所設(shè)計(jì)的校準(zhǔn)裝置進(jìn)行校準(zhǔn)，每個(gè)應(yīng)力環(huán)花費(fèi)的時(shí)間不超過7分鐘)的特點(diǎn)。

另外，實(shí)施例中的圖像采集部件采用ccd相機(jī)，具有操作方便，成本低的特點(diǎn)。

進(jìn)一步地，實(shí)施例中的傳感部件采用壓力傳感器，具有采購方便，成本低的特點(diǎn)。

進(jìn)一步地，實(shí)施例中的壓塊和下固定塊的剖面均呈凵字形，具有對(duì)應(yīng)力環(huán)進(jìn)行固定并防止應(yīng)力環(huán)在校準(zhǔn)過程中出現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)的作用。

上述實(shí)施方式為本發(fā)明的優(yōu)選案例，并不用來限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。