專利名稱：光測加載裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及形變測量領域，特別地，涉及種用于測量材料高溫力學性能的光測加
載裝置。
背景技術：
在光測力學試驗中，為測量試驗件在空氣中不同溫度下的力學性能、蠕變特性，需要對試驗件同時施加熱和力載荷，還需要測量激光束以適當的角度從上下左右四個方向入射到試驗件表面，以保證衍射的光束能正確形成干涉場，并且沿水平方向返回后匯聚于成像系統。光測加載裝置用于光測高溫力學性能及蠕變特性的試驗中對試驗件同時施加熱、力載荷。現有技術中通過蝸輪及蝸桿將力載荷傳遞至試驗件，并采用手動加載或者步進電機驅動方式來施加力載荷。現有技術中采用手動加載方式施加力載荷將導致加載精度不高，力載荷波動難以穩定；如采用步進電機驅動的方式施加力載荷，雖然力載荷穩定，但裝置結構復雜，成本增力口，且要增加冷卻裝置以保證試驗件加熱時電機工作不受影響。現有技術的測力傳感器易受到熱對流影響，需要對其進行強制冷卻才能保證測力傳感器的穩定工作。且現有技術 的加熱裝置沒有可以調節加熱爐傾斜角度的設計，加熱裝置容易靠、碰到加載桿或者試驗件，容易造成試驗件加熱不均勻、產生多余的作用力以及碰到試驗件而改變激光束的入射角度。
發明內容
本發明目的在于提供一種光測加載裝置，該光測加載裝置結構簡單、加載精度高且調節方便，以解決現有的加載裝置在保證加載精度的前提下結構過于復雜的技術問題。為實現上述目的，本發明采用的技術方案如下:—種光測加載裝置，包括框架結構，框架結構上設有力載荷施加模塊，力載荷施加模塊連接有用于夾持待測試驗件的夾持模塊，夾持模塊的外部還設有加熱模塊以對待測試驗件進行加熱，力載荷施加模塊包括杠桿，杠桿通過杠桿支架固定于框架結構上，杠桿的一端設有配重塊，杠桿的另一端設有加載單元，杠桿上還設有一能在杠桿上移動并定位的加載桿，加載桿與夾持模塊的一端連接，夾持模塊的另一端還設有用于測量施加在夾持模塊上的力載荷的測力傳感器。進一步地，杠桿上設有多個開孔，加載桿經一加載桿支架固定于設于杠桿上的不同位置上的開孔上，通過調節加載桿支架的位置來按比例在夾持模塊上施加加載單元施加的力載荷。 進一步地，夾持模塊包括上接頭及下接頭，待測試驗件一端與上接頭連接，另一端與下接頭連接，上接頭與加載桿連接以傳遞施加于待測試驗件上的拉力載荷、壓力載荷或者彎曲載荷，下接頭將施加的力載荷傳遞至測力傳感器。進一步地，框架結構包括位于下端的底支撐板及位于上端的頂支撐板，底支撐板與頂支撐板之間經多個平行設置的立柱連接，杠桿支架固定于頂支撐板上，加載桿貫穿頂支撐板并與立柱平行，底支撐板的下方設有多個支撐調節座，通過調節多個支撐調節座的高度來調節框架結構的高度及俯仰角度。進一步地，加載桿上設有多道平行間隔設置準直板，準直板限定于位于底支撐板與頂支撐板之間的多個平行設置的立柱形成的約束空間內以保證加載桿上的力載荷方向。進一步地，加熱模塊位于底支撐板與頂支撐板之間的空間內，加熱模塊包括加熱爐及用于支撐加熱爐的加熱爐支撐板，加熱爐支撐板設于底支撐板的上方且加熱爐支撐板的方位可調，夾持模塊位于加熱爐內。進一步地，加熱爐上設有便于激光束入射并射出的“十”字形窗口。進一步地，測力傳感器位于底支撐板的下方，且測力傳感器與底支撐板之間設有一散熱塊，測力傳感器經散熱塊及一輔助桿連接至夾持模塊。進一步地，底支撐板的下方固定設有一 U形連接塊，散熱塊及測力傳感器位于U形連接塊與底支撐飯形成的空間區域內。進一步地，加載單元包括吊鉤及與吊鉤連接的托盤，吊鉤經設于杠桿上的開孔與杠桿連接。本發明具有以下有益效果:1、本發明光測加載裝置的力載荷施加模塊采用杠桿的結構，通過調節加載桿在杠桿上的位置，以方便經加載桿施加 多種比例的壓力和拉力載荷給夾持模塊，即可通過加載單元施加較小的負載而對夾持模塊施加較大的力載荷，本發明光測加載裝置不僅結構簡單、緊湊，而且調帶方便，加載靈活，通用性好，并且避免了傳統的步進電機驅動的方式施加力載荷時需要增添冷卻裝置的麻煩，通過控制加載桿的位置，亦可保證施加力載荷的精度。2、本發明光測加載裝置的框架結構中的底支撐板的下方設有多個支撐調節座，通過調節多個支撐調節座的高度，即可實現整個光測加載裝置的傾斜角度的調節，以保證激光束的入射及射出方向；本發明加熱爐支撐板設于底支撐板上且方位可調，避免了加熱爐接觸或者壓碰加載桿而產生多余的力載荷，從而保證了力載荷加載的精度。3、本發明將測力傳感器設于底支撐板下方，大大減少了加熱爐的熱空氣對流對測力傳感器的工作影響，且在測力傳感器與輔助桿之間設置散熱塊，散熱塊的兩端均有“細頸”設計，進一步避免了熱風爐產生的高溫對測力傳感器工作的影響。4、本發明的加載桿上通過設置多道平行間隔設置準直板，準直板與位于底支撐板與頂支撐板之間的多個平行設置的立柱連接，保證了加載桿上傳遞的力載荷的唯一傳遞方向，避免了力載荷的偏移對待測試驗件產生多余的力載荷作用，從而保證了光測力學試驗的精度。除了上面所描述的目的、特征和優點之外，本發明還有其它的目的、特征和優點。下面將參照圖，對本發明作進一步詳細的說明。
構成本申請的一部分的附圖用來提供對本發明的進一步理解，本發明的示意性實施例及其說明用于解釋本發明，并不構成對本發明的不當限定。在附圖中:圖1是本發明優選實施例光測加載裝置的結構示意圖；以及
圖2是本發明優選實施例光測加載裝置的另一結構示意圖。附圖標記說明:10、框架結構；11、支撐調節座；12、底支撐板；13、立柱；14、頂支撐板；20、力載荷施加模塊；21、杠桿；21a、開孔；22、杠桿支架；23、配重塊；24、吊鉤;25、托盤;26、加載桿支架;27、加載桿;28、準直板;29、散熱塊;210、測力傳感器；211、U形連接塊；212、輔助桿；30、夾持|旲塊；31、上接頭；32、下接頭；33、待測試驗件；40、加熱模塊；41、加熱爐、42、加熱爐支撐板；43、雙向螺紋接頭。
具體實施例方式以下結合附圖對本發明的實施例進行詳細說明，但是本發明可以由權利要求限定和覆蓋的多種不同方式實施。參照圖1及圖2，本發明的優選實施例提供了一種光測加載裝置，包括框架結構10，框架結構10上設有力載荷施加模塊20，力載荷施加模塊20連接有用于夾持待測試驗件33的夾持模塊30，夾持模塊30的外部還設有加熱模塊40以對待測試驗件33進行加熱.。其中，力載荷施加模塊20包括杠桿21，杠桿21通過杠桿支架22固定于框架結構10上，此處，杠桿支架22可通過光滑的軸或者整齊而堅硬的刀口來支撐杠桿21。杠桿21的一端設有配重塊23，杠桿21的另一端設有加載單元，杠桿21上還設有一能在杠桿21上移動并定位的加載桿27，加載桿27與夾持模塊30的一端連接，夾持模塊30的另一端還設有用于測量施加在夾持模 塊30上的力載荷的測力傳感器210。配重塊23用于初始狀態下調節杠桿21的平衡位置，使得杠桿21處于平衡狀態，此時經加載桿27施加給夾持模塊30的力載荷為零。通過與杠桿21相連的加載單元施加負載，加載桿27在杠桿21的作用下將負載的作用力傳遞至夾持模塊30上，并經夾持模塊30傳遞至待測試驗件上。本發明力載荷施加模塊20采用杠桿作用的結構，通過調節加載桿27在杠桿21上的位置，以方便經加載桿27施加多種比例的壓力或拉力載荷給夾持模塊30，即可通過加載單元施加較小的負載而對夾持模塊30施加較大的力載荷，本發明光測加載裝置不僅結構簡單、緊湊，而且調節方便，加載靈活，通用性好，并且避免了傳統的步進電機驅動的方式施加力載荷時需要增添冷卻裝置的麻煩，通過控制加載桿27的位置，亦可保證施加力載荷的精度。在優選實施例中，杠桿21上設有多個開孔21a,加載桿27經一加載桿支架26固定于設于杠桿21上的不同位置上的開孔21a上，通過調節加載桿支架26的位置來按比例在夾持模塊30上施加加載單元施加的力載荷。其中，杠桿21上開設的多個開孔21a可均勻分布，加載桿支架26為U形架，通過將加載桿支架26定位于杠桿21上不同位置的開孔21a處，則可實現施加多種比例的壓力或者拉力載荷的目的。在本實施例中，夾持模塊30包括上接頭31及下接頭32，待測試驗件33 —端與上接頭31連接，另一端與下接頭32連接，上接頭31與加載桿27連接以傳遞施加于待測試驗件33上的拉力載荷、壓力載荷或者彎曲載荷，下接頭32將施加的力載荷傳遞至測力傳感器210。其中，上接頭31及下接頭32可采用不同的結構來與待測試驗件33配合，以在待測試驗件33上施加拉力、壓力或者彎曲載荷，例如，圖1中，上接頭31及下接頭32采用拉桿的結構，待測試驗件33分別與上接頭31及下接頭32銷接，從而保證了經上接頭31傳遞的力載荷施加在待測試驗件33上。圖2中，上接頭31及下接頭32均為帶有多個凸部的支撐塊，待測試驗件33位于上接頭31與下接頭32間相向設置的凸部之間，通過凸部的配合，對待測試驗件33施加如拉力、壓力或者彎曲載荷。在本實施例中，框架結構10包括位于下端的底支撐板12及位于上端的頂支撐板14，底支撐板12與頂支撐板14之間經多個平行設置的立柱13連接，杠桿支架22固定于頂支撐板14上，加載桿27貫穿頂支撐板14并與立柱13平行，底支撐板12的下方設有多個支撐調節座11，通過調節多個支撐調節座11的高度來調節框架結構10的高度及俯仰角度。在本實施例中，底支撐板12的下方設有三個支撐調節座11，支撐調節座11通過底部的孔固定于實驗臺面上，三個支撐調節座11支撐起底支撐板12并可防止其傾覆，且每個支撐調節座11的高度可通過旋轉其上的螺桿來進行獨立調節，通過三個支撐調節座11的高度配合，即可實現對框架結構10的俯仰角控制。通過調節光測裝置的整體高度及傾斜角度，使得待測試驗件33能夠對準激光源。在本實施例中，加載桿27上設有多道平行間隔設置準直板28，準直板28與加載桿27連接，且準直板28受限于位于底支撐板12與頂支撐板14之間的多個平行設置的立柱13形成的約束空間內，這樣保證了加載桿27上傳遞的力載荷的唯一傳遞方向，避免了力載荷的偏移對待測試驗件33產生多余的力載荷作用，從而保證了光測力學試驗的精度。在本實施例中，加熱模塊40位于底支撐板12與頂支撐板14之間的空間內，加熱模塊40包括加熱爐41及用于支撐加熱爐41的加熱爐支撐板42，加熱爐支撐板42固定于底支撐板12的上方且加熱爐支撐板42的方位可調，加熱爐41設有上下貫穿的通孔，加載桿27伸入加熱爐41內，使得夾持模塊30位于加熱爐41內。加熱爐41上設有便于激光束入射并射出的“十”字形窗口，可以讓激光束從上、下、左、右四個方向傾斜入射并從中間射出返回至成像系統。在本實施例中，為了保證加熱爐41不會碰觸到加載桿27以產生多余的力載荷，支撐加熱爐41的加熱爐支撐板42經多個雙向螺紋接頭43固定于底支撐板12上，通過調節多個雙向螺紋接頭43可調整加熱爐41的方位，避免了`加熱爐41觸碰貫穿其中的加載桿27。其中，加熱爐41可通過程序控制加熱，并可實現多種曲線加熱。在本實施例中，測力傳感器210位于底支撐板12的下方，且測力傳感器210與底支撐板12之間設有一散熱塊29，測力傳感器210經散熱塊29及輔助桿212連接至夾持模塊30，。底支撐板12的下方固定設有一 U形連接塊211，散熱塊29及測力傳感器210位于U形連接塊211與底支撐板12形成的空間區域內。其中，散熱塊29中央設有空腔，兩側壁上設有供冷卻介質流動的管口，需要時，可以進行強制風冷或者水冷。在散熱塊29的上、下部皆采用細頸結構設計，以減少了傳遞到測力傳感器210處的熱量，保證了測力傳感器210的正常工作。經試驗驗證，采用本發明光測加載裝置，對待測試驗件33加熱到900° C運行I小時亦不需要對散熱塊29進行強制冷卻。在本實施例中，加載單元包括吊鉤24及與吊鉤24連接的托盤25，吊鉤24經設于杠桿21上的開孔21a與杠桿21連接，這樣將吊鉤24定位于杠桿21不同的開孔21a上，即可調節加載單元的作用位置，通過調節放置于托盤25上的負載重量，即可調節加載單元作用力的大小。優選地，本發明實施例中加載桿27選通不同長度的桿通過螺紋首尾連接制成，既方便待測試驗件33安裝于加熱爐41內，又可方便的調整待測試驗件33的高度，使得待測試驗件33正對加熱爐41上開設的“十”字形窗口。以上所述僅為本發明的優選實施例而已，并不用于限制本發明，對于本領域的技術人員來說，木發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在 本發明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種光測加載裝置，包括框架結構(10)，所述框架結構(10)上設有力載荷施加模塊(20)，所述力載荷施加模塊(20)連接有用于夾持待測試驗件(33)的夾持模塊(30)，所述夾持模塊(30)的外部還設有加熱模塊(40)以對所述待測試驗件(33)進行加熱，其特征在于， 所述力載荷施加模塊(20)包括杠桿(21)，所述杠桿(21)通過杠桿支架(22)固定于所述框架結構(10)上，所述杠桿(21)的一端設有配重塊(23)，所述杠桿(21)的另一端設有加載單元，所述杠桿(21)上還設有一能在所述杠桿(21)上移動并定位的加載桿(27)，所述加載桿(27)與所述夾持模塊(30)的一端連接，所述夾持模塊(30)的另一端還設有用于測量施加在所述夾持模塊(30)上的力載荷的測力傳感器(210)。
2.根據權利要求1所述的光測加載裝置，其特征在于， 所述杠桿(21)上設有多個開孔(21a)，所述加載桿(27)經一加載桿支架(26)固定于設于所述杠桿(21)上的不同位置上的所述開孔(21a)上，通過調節所述加載桿支架(26)的位置來按比例在所述夾持模塊(30)上施加所述加載單元帶來的力載荷。
3.根據權利要求1所述的光測加載裝置，其特征在于， 所述夾持模塊(30) 包括上接頭(31)及下接頭(32)，所述待測試驗件(33) —端與所述上接頭(31)連接，另一端與所述下接頭(32)連接，所述上接頭(31)與所述加載桿(27)連接以傳遞施加于所述待測試驗件(33)上的拉力載荷、壓力載荷或者彎曲載荷,所述下接頭(32)將施加的力載荷傳遞至所述測力傳感器(210)。
4.根據權利要求1所述的光測加載裝置，其特征在于， 所述框架結構(10)包括位于下端的底支撐板(12)及位于上端的頂支撐板(14)，所述底支撐板(12)與所述頂支撐板(14)之間經多個平行設置的立柱(13)連接，所述杠桿支架(22)固定于所述頂支撐板(14)上，所述加載桿(27)貫穿所述頂支撐板(14)并與所述立柱(13)平行，所述底支撐板(12)的下方設有多個支撐調節座(11)，通過調節多個所述支撐調節座(11)的高度來調節所述框架結構(10)的高度及俯仰角度。
5.根據權利要求4所述的光測加載裝置，其特征在于， 所述加載桿(27)上設有多道平行間隔設置準直板(28)，所述準直板(28)限定于所述底支撐板(12)與所述頂支撐板(14)之間的多個平行設置的所述立柱(13)形成的約束空間內以保證所述加載桿(27)上力載荷的方向。
6.根據權利要求5所述的光測加載裝置，其特征在于， 所述加熱模塊(40)位于所述底支撐板(12)與所述頂支撐板(14)之間的空間內，所述加熱模塊(40)包括加熱爐(41)及用于支撐所述加熱爐(41)的加熱爐支撐板(42)，所述加熱爐支撐板(42)設于所述底支撐板(12)的上方且所述加熱爐支撐板(42)的方位可調，所述夾持模塊(30)位于所述加熱爐(41)內。
7.根據權利要求6所述的光測加載裝置，其特征在于， 所述加熱爐(41)上設有便于激光束入射并射出的“十”字形窗口。
8.根據權利要求4所述的光測加載裝置，其特征在于， 所述測力傳感器(210)位于所述底支撐板(12)的下方，且所述測力傳感器(210)與所述底支撐板(12)之間設有一散熱塊(29)，所述測力傳感器(210)經所述散熱塊(29)及一輔助桿(212)連接至所述夾持模塊(30)。
9.根據權利要求8所述的光測加載裝置，其特征在于， 所述底支撐板(12)的下方固定設有一U形連接塊(211)，所述散熱塊(29)及所述測力傳感器(210)位于所述U形連接塊(211)與所述底支撐板(12)形成的空間區域內。
10.根據權利要求1至9任一項所述的光測加載裝置，其特征在于， 所述加載單元包括吊鉤(24)及與所述吊鉤(24)連接的托盤(25)，所述吊鉤(24)經設于所述杠桿(21)上的開 孔(21a)與所述杠桿(21)連接。
全文摘要
本發明公開了一種光測加載裝置，包括框架結構，框架結構上設有力載荷施加模塊，力載荷施加模塊連接有夾持模塊，夾持模塊的外部還設有加熱模塊以對待測試驗件進行加熱，力載荷施加模塊包括杠桿，杠桿通過杠桿支架固定于框架結構上，杠桿的一端設有配重塊，杠桿的另一端設有加載單元，杠桿上述設有一能在杠桿上移動并定位的加載桿，加載桿與夾持模塊的一端連接，夾持模塊的另一端還設有用于測量施加在夾持模塊上的力載荷的測力傳感器。本發明不僅結構簡單、緊湊，而且調節方便，加載靈活，通用性好，并且避免了傳統的步進電機驅動的方式施加力載荷時需要增添冷卻裝置的麻煩，通過控制加載桿的位置，亦可保證施加力載荷的精度。
文檔編號G01N3/18GK103234836SQ20131017953
公開日2013年8月7日 申請日期2013年5月15日 優先權日2013年5月15日
發明者文華, 郭天才, 付亞斌, 劉飛春 申請人:中國航空動力機械研究所
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