[发明专利]一种用于高/低温疲劳性能测试的环境模拟装置

摘要

一种用于高/低温疲劳性能测试的环境模拟装置，由耐高温的多台阶圆轴转换接头、温控冷水机、耐高温的五孔槽型夹具、定位销钉与螺栓、环境箱和液氮罐等组成。它们之间的连接关系如下：耐高温的多台阶圆轴转换接头通过进、出水管与温控冷水机相连接，耐高温的五孔槽型夹具一端安装在转换接头上，另一端通过定位销钉对试样定位，并通过带螺纹螺栓与试样固定连接，环境箱将耐高温的五孔槽型夹具及其夹持的试样密封包裹，液氮罐与环境箱相连接。本发明的环境模拟装置通过各子系统间的合理而精巧配合和连接，可简便、实用、精确地实现了疲劳性能试验的高/低温环境模拟，为高/低温疲劳性能测试提供技术支持和手段。

主权项

一种用于高/低温疲劳性能测试的环境模拟装置，其特征在于：由耐高温的多台阶圆轴转换接头、温控冷水机、耐高温的五孔槽型夹具、定位销钉与螺栓、环境箱和液氮罐等组成。它们之间的连接关系如下：耐高温的多台阶圆轴转换接头通过进、出水管与温控冷水机相连接，实现高温转换接头的冷却；耐高温的五孔槽型夹具一端安装在耐高温的多台阶圆轴转换接头上，另一端通过定位销钉与定位孔对试样定位，并通过带螺纹螺栓与试样固定连接；环境箱将耐高温的五孔槽型夹具及其夹持的试样密封包裹，实现高/低温环境的密闭和保温；液氮罐与环境箱相连接，通过向环境箱内输送液氮降温，实现低温环境。所述的温控冷水机通过塑料导管连接耐高温的多台阶圆轴转换接头，形成进、出水循环，实现制冷，其冷却方式简单、冷却效率高。所述的耐高温的多台阶圆轴转换接头穿过环境箱的顶部或底部开口后，一端通过螺纹与疲劳试验机固定连接，另一端再通过螺纹与五孔槽型夹具固定连接，这样，试验夹具和试样就置于环境箱内部，且转换接头穿过环境箱的开口小，便于密封和保温，试样装卸简便。选取耐高温抗变形的优质合金钢制造转换接头，转换接头上加工有冷却孔，通过导管与温控冷水机相连，利用进、出水循环，实现降温，可阻隔高温扩散至试验机接头，有效避免高温对试验机传感器的影响，保证试验载荷施加精度。所述的耐高温的五孔槽型夹具的中央孔为定位孔，通过带台肩的圆轴状定位销钉穿过定位孔，对试样进行定位，保证试样安装的同轴度；其余四个螺纹孔上下、左右对称分布在定位孔的四周，通过螺栓夹持试样，如此方式的夹持稳固，夹持力均匀，保证试验载荷施加的精度。此外，耐高温的五孔槽型夹具仅通过螺栓与螺纹孔固定试样，无需螺母等配件，在试样装卸时，更简便，提高了试验测试效率。所述的环境箱是金属箱体结构，其四周壁体内均布有细密而均匀的纤维棉保温层，箱门边缘装有耐高温、抗老化的硅橡胶，便于其关闭时密封和保温。环境箱配有高速电加热器、压缩机、蒸发器、电磁控制阀、温度控制器和优质合金电阻测温传感器等。高速电加热器用于加热和升温，电磁控制阀用于调节液氮的输入量，压缩机用于压缩液氮进入蒸发器，蒸发器用于使液氮汽化和降温，壁体内的优质合金电阻传感器用于测定箱体环境温度，温度控制器用于控制加热器的输出功率，或控制电磁控制阀的液氮输入量，实现指定高/低温环境。温度控制器基于PID理论协调控制，具备温度自动修正功能，控制精确高效，可降低加热成本、提高液氮的利用率。此外，箱门上设有耐高温的特种玻璃窗口，窗口内侧胶合导电薄膜以实现低温环境下的自动除霜，可以清晰有效地观测高/低温疲劳试验中的疲劳现象。所述的液氮罐是按需配置的自增压式低温容器，调节压力上升至0.05MPa时，打开排液阀，即可通过自增压系统实现连续输液。本发明的环境模拟装置通过各子系统间的合理而精巧配合和连接，实现了疲劳试验环境的密闭和保温，可以简便、实用、精确模拟高/低温环境，为高/低温疲劳性能测试提供技术支持和手段。