专利名称：一种复合材料湿热老化试验装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于树脂基复合材料湿热老化试验设备，具体涉及一种复合材料湿热老化试验装置。
背景技术：
碳纤维复合芯导线内部是一根由碳纤维与树脂复合而成的均匀固化体芯层，芯层外层为混杂纤维增强树脂基复合材料包覆层，外部有一系列圆形或梯形铝线绞合而成，与现有的钢芯铝绞线相比，具有重量轻、强度高、热膨胀系数小、抗冰雪能力强、导电率高、可实现倍容输电、节约土地、耐腐蚀及使用寿命长的特点。作为一种新型的导线，碳纤维复合芯在线路运行状态下的使用寿命是线路设计的重要依据。由于复合芯导线在运行过程中长期处于导线发热、铝线重力、风振等应力交变复杂工况状态下，与普通环境下单一热老化情况相比，还需要重点考量重力载荷的影响与风振对其微观形貌和宏观机械性能的影响。因此，需要对导线在不同温度、湿度和载荷下的使用寿命进行全面测试。目前，复合芯导线的加速老化试验装置主要考虑温度，湿度因素的影响考虑较少，而对于碳纤维复合芯导线，湿度对其使用性能有较大的影响，因此设计一套复杂工况碳纤维复合芯导线的加速热老化设备用来评估碳纤维复合芯寿命具有较大理论与实际价值。
发明内容本实用新型目的在于提供一种复合材料湿热老化装置，解决了单一热因素老化设备技术上的缺陷，本装置可实现多工位、机械式、可加载应力的加速湿热老化试验，为复合材料的应用提供理论参考。为实现上述发明目的，本实用新型采取的技术方案为—种复合材料湿热老化试验装置，所述装置包括老化箱和试样夹持系统，其改进之处在于所述装置包括平衡调节系统和应力应变测量系统；所述试样夹持系统包括钢架构，螺栓，与所述螺栓连接的夹具，试样和销轴；所述平衡调节系统包括平衡梁，销轴，配重，所述应力应变测量系统包括横担、参比排、千分表。其中所述试样工位的个数为1-10。其中所述螺栓通过螺母固定于钢架构上。其中试样两端通过夹具进行夹持，试样上端的夹具通过所述销轴与平衡梁连接，试样下端的夹具通过螺栓与钢结构连接。其中所述老化箱通过支撑平台固定于钢架构上，老化箱设置通孔，湿热加载区和控制区。其中所述横担通过紧固件夹持试样，老化箱的上下两侧均设横担。其中所述参比排下端固定于横担上，所述千分表固定于横担上，参比排上端与所述千分表连接。[0014]由于采用了上述技术方案，与现有技术相比，本实用新型的有益效果包括I)可同时实现湿热老化试验老化装置设有温度控制系统和湿度控制系统，可以同时考虑湿热两方面因素对复合材料的影响，其中温度调节范围为室温-300°C，可跟进实际工况设定符合条件的试验参数，对复合材料进行湿热老化试验；2)多工位设计 本发明装置设有10个工位，最多可同时实现10个试样同时试验，提高试验效率，为设计人员多组试样的正交试验提供便利；3)可加载应力老化装置利用平衡梁4和平衡调节系统实现对试样的应力加载，加载力范围为500kg-8000kg，且试样夹持系统可保证试样在受到8吨拉力的状况下，试样不滑移、松脱；4)机械式装置为机械式，可根据实际工况进行实验，操作灵活；5)装置结构简单、易于操作。
以下结合附图
对本实用新型进一步说明。图I是老化寿命试验装置钢构架示意图；图2是老化寿命试验装置老化箱工位示意图；图3是老化寿命试验装置老化箱俯视示意图；图4是老化寿命试验装置老化箱主视示意图；图5是平衡梁结构示意图；图6是应变测量结构示意图；附图标记I-试样，2-螺栓，3-销轴，4-平衡梁，5-钢架构，6-配重，7-支撑平台，8-销轴，9-夹具，10-通孔，11-老化箱，12-横担，13-参比排，14-千分表。
具体实施方式
下面结合实例对本实用新型进行详细的说明。本实用新型针对现有单一热因素老化设备技术上的缺陷，加工制造了一套可实现多工位、机械式、可加载应力的加速热老化试验设备。设备主要由钢架构5、平衡梁4、配重6、温湿度控制系统、湿度控制系统，应变测量结构，平衡调节系统。温湿度控制系统主要包括老化箱11，老化箱11分为温度、湿度控制区和加热、力口湿区，且老化箱11上下两端设置同轴心的通孔10，用于放置试样I。钢构架5的顶端设置横梁，横梁为工字钢结构，采用三角肋筋进行加强，上端等距竖立焊接10个U型带孔钢板，用来连接平衡梁4上的销轴孔。钢架构5的底端设置横梁，横梁为方钢结构，方钢中心等距设置10个通孔，用来穿过连接金具的螺栓2和螺母。湿热老化箱11通过可以上下移动的支撑平台7固定于钢构架5上。钢构架5上横梁U型带孔钢板中心线，湿热老化箱11上的通孔10轴心线与底部横梁方钢通孔轴心线应该归为一条线。试样I从上之下穿过湿热老化箱11上的通孔10，其两端通过夹具9进行夹持，试样上端的夹具9通过所述销轴3与平衡梁4连接，试样下端的夹具9通过螺栓2与钢结构5底端的横梁连接。 应变测量结构主要包括横担12、参比排13和千分表14，支撑平台7固定于钢架构5上，用于支撑老化箱11，参比排13的下端固定在横担12上，参比排13的上端与千分表14连接，千分表14固定于横担12上，横担12通过紧固件紧固夹持试样1，横担12会随试样I的上下移动而移动，试样I的位移会在千分表14上显不。如图I老化寿命试验装置钢构架结构图所示，两端夹持的复合材料试样下端头通过螺栓2固定在钢架构5的底端，试样上端通过销轴3固定于平衡梁4的端头处，平衡梁4通过销轴8固定于钢架构5上，平衡梁4的另一头为配重6，平衡系统包括平衡梁4和配重6，通过调节配重6的重量改变施加的张力。试样并排放置，依次通过湿热老化箱11的通孔10，通过老化箱11温度、湿度控制系统进行调节。图I所示，湿热老化箱11放置于固定在钢架构5的支撑平台7上，湿热老化箱11可以提供单一热老化，也可实现湿、热老化。复合材料试样通过通孔10穿透湿热老化箱11顶面，通过底面的通孔10，通过夹具9固定。复合材料试样的形状可加工为四边形或棒材，试样两端首先通过两套夹具9进行紧固夹持，试样上端的夹具9连接一销轴结构，下端夹具9连接细纹螺柱结构。将试样由上向下穿过湿热老化箱11上通孔10，螺栓2通过螺母固定于钢架构5底端的横梁上。再于钢架构5的上端横梁处利用平衡梁4连接试样。最后再放置配重6，施加相应的张力。配重6施加后会使得平衡梁4加载一头下沉，可利用千斤顶进行抬起，通过调节试样下端的螺母来调节平衡梁4平衡度，最终以平衡梁4平衡达到水平为准。试样装好后，可以依据工艺条件通过温度和湿度控制器对老化箱11进行调节，利用老化箱11两端的参比排13测定试样I不同老化时间的变形量。如图2老化寿命试验装置老化箱工位示意图所示，本装置能实现1-10个试样同时进行试验，设备使用温度范围为室温到300摄氏度，可实现连续5000h恒温试验或热循环试验。配重6为10，20，50，100公斤标准砝码，可实现每个试样加载力O. 5吨到8吨。平衡梁4比例可根据试验需要进行调节，比例系数在10-15倍之间调节。试样两端带有应力、应变测量装置，可实现试样在长久老化情况下试样的变形情况。试样夹持系统可保证试样在受到8吨拉力的状况下，试样不滑移、松脱。图6为测量装置结构示意图，试样I从老化箱11穿出后，在紧挨老化箱11顶底两面处安装应变测量装置，测量装置包括夹持试样I的横担12，横担12通过紧固件紧密夹持试样1，横担12随试样I伸长而相应移动，用于支撑老化箱11的支撑平台7固定于钢架构5上，老化箱11左右两边设置低膨胀率材料制成的参比排13，参比排13下端与横担12固定连接，参比排13的上端与千分表14顶针相顶。此处已经根据特定的示例性实施例对本实用新型进行了描述。对本领域的技术人员来说在不脱离本实用新型的范围下进行适当的替换或修改将是显而易见的。示例性的实施例仅仅是例证性的，而不是对本实用新型的范围的限制，本实用新型的范围由所附的权利要求定义。
权利要求1.一种复合材料湿热老化试验装置，所述装置包括老化箱(11)和试样夹持系统，其特征在于所述装置包括平衡调节系统和应力应变测量系统；所述试样夹持系统包括钢架构(5)，螺栓(2)，与所述螺栓⑵连接的夹具(9)，试样⑴和销轴(3);所述平衡调节系统包括平衡梁(4)，销轴(8)，配重￠)，所述应力应变测量系统包括横担(12)、参比排(13)、千分表(14)。
2.如权利要求I所述的复合材料湿热老化试验装置，其特征在于所述试样(I)工位的个数为1-10。
3.如权利要求I所述的复合材料湿热老化试验装置，其特征在于所述螺栓(2)通过螺母固定于钢架构(5)上。
4.如权利要求I所述的复合材料湿热老化试验装置，其特征在于试样(I)两端通过夹具(9)进行夹持，试样上端的夹具(9)通过所述销轴(3)与平衡梁(4)连接，试样下端的夹具(9)通过螺栓⑵与钢结构(5)连接。
5.如权利要求I所述的复合材料湿热老化试验装置，其特征在于所述老化箱(11)通过支撑平台⑵固定于钢架构(5)上，老化箱(11)设置通孔(10)，湿热加载区和控制区。
6.如权利要求I所述的复合材料湿热老化试验装置，其特征在于所述横担(12)通过紧固件夹持试样(1)，老化箱(11)的上下两侧均设横担(12)。
7.如权利要求I或6所述的复合材料湿热老化试验装置，其特征在于所述参比排(13)下端固定于横担(12)上，所述千分表(14)固定于横担(12)上，参比排(13)上端与所述千分表(14)连接。
专利摘要本实用新型目的在于提供一种复合材料湿热老化试验装置，解决了单一热因素老化设备技术上的缺陷，本装置可实现多工位、机械式、可加载应力的加速湿热老化试验，为复合材料的应用提供理论参考。试验装置包括老化箱、试样夹持系统、平衡调节系统和应力应变测量系统；试样夹持系统包括钢架构，螺栓，夹具，试样工位和销轴3，平衡调节系统包括平衡梁，销轴8和配重。装置能实现1-10个试样同时进行试验，设备使用温度范围为室温到300摄氏度，每个试样加载力为0.5吨到8吨，可实现连续5000h恒温试验或着热循环试验，试样夹持系统可保证试样在受到8吨拉力的状况下，试样不滑移、松脱。本装置结构简单，试验效率高于现有设备，且试验条件更加符合实际工况。
文档编号G01N33/44GK202372500SQ20112046387
公开日2012年8月8日 申请日期2011年11月21日 优先权日2011年11月21日
发明者何州文, 兰逢涛, 刘辉, 张卓, 徐丽, 陈云, 陈新 申请人:中国电力科学研究院