详情

原文传递一种高频加热试件的可变曲柄热疲劳试验台及其工作方法

专利名称：	一种高频加热试件的可变曲柄热疲劳试验台及其工作方法
摘要：	本发明涉及一种高频加热试件的可变曲柄热疲劳试验台及其工作方法，属于试件技术领域。包括试件高频感应加热系统，试件冷却系统以及冷却水回收装置，可调的曲柄连杆试验台，监测与控制系统，可旋转的十字型杆，降温装置。在试件热疲劳模拟试验研究时可以同时试验四个试件，通过驱动电机带动曲柄连杆机构，从而使试件做上下往复运动；通过安装在平台上方的旋转电机和十字型杆，带动冷却装置、热疲劳试验台和红外线测温仪进行180°的往复运动，对试件进行冷却和加热，同时实现了对热冷却以及检测装置的循环利用。本发明简单、适用、工作效率高、可以节约试验费用，缩短相关零件研发周期。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	云南;53
申请人：	昆明理工大学
发明人：	雷基林;潘阳;邓晰文
专利状态：	有效
申请日期：	2018-12-24T00:00:00+0800
发布日期：	2019-05-03T00:00:00+0800
申请号：	CN201811578476.8
公开号：	CN109708984A
分类号：	G01N3/38(2006.01);G;G01;G01N;G01N3
申请人地址：	650093 云南省昆明市五华区学府路253号
主权项：	1.一种高频加热试件的可变曲柄热疲劳试验台，其特征在于：包括机架、试件高频感应加热系统，试件冷却系统以及冷却水回收装置，可调的曲柄连杆试验台，监测与控制系统，可旋转的十字型杆装置，降温装置；机架上端为工作区，工作区底部连接冷却箱体(39)，冷却箱体(39)底部连接水箱(41)；所述的可旋转的十字型杆装置包括小型旋转电机I(15)、旋转电机II(20)、十字型杆(12)、十字型杆(23)；交流电动机带动十字型杆做180°的往复旋转运动，旋转电机I(15)、旋转电机II(20)对称固定在机架顶部两端，旋转电机I(15)、旋转电机II(20)下端的输出轴分别连接十字型杆(12)、十字型杆(23)的顶端；所述的试件高频感应加热系统包括高频感应装置I(11)、高频感应装置II(24)，高频感应装置I(11)固定在十字型杆(12)下端的左侧且与机架外壁面上的控制器连接，高频感应装置II(24)固定在十字型杆(23)下端的右侧且与机架外壁面上的控制器连接；所述的试件冷却系统以及冷却水回收装置包括水冷装置I(16)、水冷装置II(19)、冷却水出水管I(1)、冷却水出水管II(35)、水泵I(43)、水泵II(37)、带孔隔板(33)、风扇(34)、通风口(2)、冷却水回流口(40)；水冷装置I(16)固定于十字型杆(12)下端的右侧，水冷装置II(19)固定于十字型杆(23)下端的左侧；冷却水出水管I(1)给水冷装置I(16)供水，冷却水出水管II(35)给水冷装置II(19)供水；多余的冷却水通过工作区底部的带孔隔板(33)回流至冷却箱体(39)中，冷却箱体(39)的一侧安装有风扇(34)，冷却箱体(39)中的冷却水通过其底部的回流口(40)流回水箱(41)；水泵I(43)、水泵II(37)分别安装在水箱(41)底部的两侧，且分别与冷却水出水管I(1)、冷却水出水管II(35)连接；所述的可调曲柄连杆试验台包括驱动电机(30)、曲轴(31)、连杆(28)、圆柱销(50)、挡板(45)、滑块I(8)、滑块II(5)、滑块Ⅲ(6)、滑块Ⅳ(27)，以及螺栓I(4)、螺栓II(32)；曲轴(31)包括依次连接的第一曲柄、第二曲柄、第三曲柄，第一曲柄与第三曲柄运动方向相同，第二曲柄与第一曲柄的运动方向相反，连杆(28)包括第一连杆、第二连杆、第三连杆、第四连杆，驱动电机(30)安装于机架外侧且其输出轴与第一曲柄的一端连接，第一连杆下端与第一曲柄连接，上端与试件Ⅳ(25)连接，第一连杆、第三连杆的下端分别对称连接在第二曲柄中间的两侧，上端分别与试件Ⅲ(18)、试件II(17)连接，第四连杆下端与第三曲柄连接，上端与试件I(10)连接，第一曲柄的前端、第三曲柄的末端分别固定在机架的两侧；滑块I(8)、滑块II(5)、滑块Ⅲ(6)、滑块Ⅳ(27)分别固定在第四连杆、第三连杆、第二连杆、第一连杆上端，工作区中间位置设有挡板(45)，曲轴(31)的旋转运动带动滑块I(8)、滑块II(5)、滑块Ⅲ(6)、滑块Ⅳ(27)沿着挡板(45)上下滑动；所述的监测与控制系统包括与控制器连接的红外测温仪螺栓I(13)、红外测温仪II(22)、红外测温仪Ⅲ(9)、红外测温仪Ⅳ(7)、红外测温仪Ⅴ(29)、红外测温仪Ⅵ(26)、裂纹检测装置I(14)、裂纹检测装置II(21)，红外测温仪I(13)、红外测温仪II(22)分别安装于十字型杆(12)和十字型杆(23)上，且位于高频感应装置I(11)、高频感应装置II(24)一侧，可以检测到加热试件的顶部温度，其余的四个红外测温仪Ⅲ(9)、红外测温仪Ⅳ(7)、红外测温仪Ⅴ(29)、红外测温仪Ⅵ(26)分别位于滑块(8)、滑块(5)、滑块(6)、滑块(27)上，用于检测试件I(10)、试件II(17)、试件Ⅲ(18)、试件Ⅳ(25)的底部温度；裂纹检测装置I(14)、裂纹检测装置II(21)分别固定于十字型杆(12)和十字型杆(23)的下端中部，可以检测到加热的试件的顶部裂纹位置的地方；所述的降温装置包括烟罩(48)、排烟管(46)、抽风机(47)，机架背部设有烟罩(48)，烟罩(48)连接排烟管(46)，排烟管(46)的头部接一个抽风机(47)，抽风机(47)与控制器连接。 2.根据权利要求1所述的高频加热试件的可变曲柄热疲劳试验台，其特征在于：所述监测与控制系统的裂纹检测装置I(14)、裂纹检测装置II(21)为摄像头，用于实时监测试件在加热和冷却工位时试件的顶面图像，若检测到试件纹裂萌生，控制器则会终止试验。 3.根据权利要求1所述的高频加热试件的可变曲柄热疲劳试验台，其特征在于：第一曲柄、第二曲柄、第三曲柄的连接处设有若干个螺栓孔(51)，通过调整穿过螺栓孔(51)的螺栓(4)与螺纹孔(51)之间的位置来对曲柄进行调节。 4.根据权利要求1所述的高频加热试件的可变曲柄热疲劳试验台，其特征在于：所述水冷装置I(16)和水冷装置II(19)均是由一个圆形固定盘(52)和位于圆形固定盘(52)上的喷嘴I(53)、喷嘴II(54)和喷嘴Ⅲ(55)组成。 5.根据权利要求1所述的高频加热试件的可变曲柄热疲劳试验台，其特征在于：所述第一连杆、第二连杆、第三连杆、第四连杆均由两节连杆组成，并且通过圆柱销(50)铰接在一起。 6.根据权利要求1所述的高频加热试件的可变曲柄热疲劳试验台，其特征在于：所述监测与控制系统还包括与控制器连接的温度传感器I(42)、温度传感器II(38)、流量传感器I(44)、流量传感器II(36)，温度传感器I(42)、温度传感器II(38)分别安装在水箱(41)底部的两侧，流量传感器I(44)安装在水泵I(43)与冷却水出水管I(1)连接的管道上，流量传感器II(36)安装在水泵II(37)与冷却水出水管II(35)连接的管道上。 7.一种根据权利要求1-6任一项所述的高频加热试件的可变曲柄热疲劳试验台的工作方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤一：实验开始前，检查高频感应装置I(11)、高频感应装置II(24)是否能正常工作，并检查其安全性，检查驱动电机(30)较好的带动曲轴(31)的转动，并将驱动电机(30)安装好在机架(3)上，其左侧与曲轴(31)连接，曲轴的左端也安装于机架上，通过过曲轴上的螺栓以及螺纹孔调节好曲轴，试件与连杆连接，两段连杆间通过圆柱销连接在一起，连杆另一端与曲轴相连，并且试件I(10)与试件II(17)是关于十字型杆I(12)的中间竖轴对称，试件Ⅲ(18)与试件Ⅳ(25)关于十字型杆II(23)的中间竖轴对称；从左到右，连杆上分别套着滑块I(8)、滑块II(5)、滑块Ⅲ(6)、滑块Ⅳ(27)，红外测温仪Ⅲ(9)、红外测温仪Ⅳ(7)、红外测温仪Ⅴ(29)、红外测温仪Ⅵ(26)分别位于滑块I(8)、滑块II(5)、滑块Ⅲ(6)、滑块Ⅳ(27)用于检测试件底部温度；步骤二：将高频感应装置I(11)调到试件I(10)正上方，高频感应装置II(24)调到试件Ⅳ(25)正上方，水冷装置I(16)调到试件II(17)的正上方，水冷装置II(19)调到试件Ⅲ(18)正上方，红外线测温仪I(13)对准试件I(10)顶部，红外线测温仪II(22)对准试件Ⅳ(25)顶部，裂纹检测装置I(14)对准试件I(10)顶部，裂纹检测装置II(21)对准试件Ⅳ(25)顶部；步骤三：循环开始时，驱动电机(30)开始工作时，通过连杆带动试件I(10)和试件Ⅳ(25)向上移动，试件I(10)到达高频感应装置I(11)所在位置时，试件Ⅳ(25)到达高频感应装置II(24)所在位置时，控制器控制驱动电机(30)停止运转，高频感应装置开始工作，对试件进行加热，当红外线测温仪I(13)以及红外线测温仪Ⅳ(7)所测温度达到设定值，红外线测温仪(22)以及红外测温仪Ⅵ(26)所测温度达到设定值时，控制器发出指令，驱动电机(30)开始工作，带动试件I(10)和试件Ⅳ(25)向下移动；此时旋转电机(15)带动十字型杆I(12)顺时针旋转180°，当冷却装置I(16)到达试件I(10)的顶端时，旋转电机(15)停止运动，旋转电机(15)带动十字型杆I(12)逆时针旋转180°，当冷却装置II(19)到达试件试件Ⅳ(25)顶端时停止运动，此时驱动电机(30)也停止运动；冷却装置I(16)和冷却装置II(19)开始对试件I(10)和试件Ⅳ(25)进行冷却；红外线测温仪I(13)以及红外线测温仪Ⅳ(27)所测温度达到设定值时，控制器发出指令，驱动电机(30)开始工作，带动试件I(10)和试件Ⅳ(25)向上移动；此时旋转电机(15)带动十字型杆I(12)逆时针旋转180°，旋转电机(15)带动十字型杆I(12)顺时针旋转180°，如此往复，监测与控制系统的裂纹检测装置I(14)、裂纹检测装置II(21)用于实时监测试件在冷却工位时试件的顶面图像，若检测到试件纹裂萌生，控制器则会终止试验；步骤四：冷却试件产生的高温水蒸气，可以通过背部设置的烟罩(48)、排烟管(46)、抽风机(47)对其进行抽走；如果计划回收高温水蒸气，可通过关闭抽风机(47)，开启大型风扇(49)，水蒸气将液化滴落于带孔隔板(33)上，在冷却腔(39)内，风扇(34)对其进行二次冷却，最后通过回流口(40)回流入水箱(41)。
所属类别：	发明专利