一种船用钢应力控制下单边缺口拉伸实验装置

1.本发明涉及造船技术领域，具体来说，涉及一种船用钢应力控制下单边缺口拉伸实验装置。


背景技术：

2.随着海洋船舶工业的快速发展，对船舶结构件性能要求愈发苛刻，而船或船舶的主要制造材料为钢材，例如eh36海洋船舶钢，材的力学性能的好坏直接关系到船的性能质量，而船舶钢在海上服役过程中经常受到持续性的海水外力作用，会不可避免地受到拉、压、扭转及疲劳等损失。现阶段对于船用钢材通常都需要经过位伸实验来检测其力学性能以评定该类钢是否可以用于实际海洋船舶工程中。
3.目前的船用钢应力的拉伸实验装置，在实验测试工件过程中存在工件意外崩裂崩伤实验人员的安全隐患；另外，目前的拉伸实验装置，只能对工件进行拉伸试验测试，而无法在拉伸试验测试过程中对工件施加扭转力，无法满足对在拉伸试验测试过程中同时需要扭转测试的船用钢板进行拉伸试验测试的要求。
4.为此，提出一种船用钢应力控制下单边缺口拉伸实验装置。


技术实现要素：

5.本发明的技术任务是针对以上不足，提供一种船用钢应力控制下单边缺口拉伸实验装置，可有效防止实验过程中船用钢板意外崩裂时崩伤实验人员，可以满足对在拉伸试验测试过程中同时需要扭转测试的船用钢板进行拉伸试验测试的要求，来解决上述问题。
6.本发明的技术方案是这样实现的：一种船用钢应力控制下单边缺口拉伸实验装置，包括底座以及控制单元；其中，所述底座的上部设有拉伸实验机构以及防护组件，所述拉伸实验机构与所述控制单元电性连接，且所述拉伸实验机构用于对船用钢板单边缺口的钢应力进行拉伸实验测试；其中，所述防护组件用于将所述拉伸实验机构包围；其中，所述控制单元用于控制所述控制单元工作。
7.作为优选，所述拉伸实验机构包括倒l形固定板、龙门架、第一电缸、测力传感器、方形拉杆、上u形夹板、上压紧板、上电动推杆、固定座、支撑杆、下u形夹板、下压紧板以及下电动推杆，所述倒l形固定板竖直且固定地安装在所述底座的上部，所述龙门架竖直且固定地安装在所述倒l形固定板的顶部，所述第一电缸竖直且固定地安装在所述龙门架的内顶壁底部，所述测力传感器固定安装在所述第一电缸的伸缩端端部，所述方形拉杆竖直且滑动地安装在所述倒l形固定板的顶壁上，且所述方形拉杆的上端与所述测力传感器的底部测力部固定连接，所述上u形夹板固定安装在所述方形拉杆的底端端部，所述上压紧板活动安装在所述上u形夹板的内侧，所述上电动推杆固定安装在所述上u形夹板的外侧壁上，且所述上电动推杆的伸缩端活动伸入所述上u形夹板的内侧并与所述上压紧板的一侧面固定
连接，所述固定座固定安装在所述底座的上部，所述支撑杆竖直且转动地安装在所述固定座的顶壁上，所述下u形夹板固定安装在所述支撑杆的上端端部，所述下压紧板活动安装在所述下u形夹板的内侧，所述下电动推杆固定安装在所述下u形夹板的外侧壁上，且所述下电动推杆的伸缩端活动伸入所述下u形夹板的内侧并与所述下压紧板的一侧面固定连接。
8.作为优选，所述拉伸实验机构还包括齿轮、两个导向套、直线齿轨以及第二电缸，所述齿轮转动安装在所述固定座的内部，两个所述导向套均固定安装在所述底座的上部，所述直线齿轨滑动安装在两个所述导向套中，且所述直线齿轨与所述齿轮相互啮合，所述第二电缸固定安装在所述底座的上部，且所述第二电缸的伸缩端与所述直线齿轨的一端固定连接。
9.作为优选，所述支撑杆通过滚动轴承与所述固定座的顶壁转动连接，所述齿轮的下表面与所述底座的上表面相贴合设置，且所述齿轮的上表面与所述固定座的内顶壁相贴合设置。
10.作为优选，所述上u形夹板的内侧壁上、所述上压紧板的侧面上、所述下u形夹板的内侧壁上以及所述下压紧板的侧面上均开设有防滑纹。
11.作为优选，所述防护组件包括两个滑杆、防护罩壳、侧板以及把手，两个所述滑杆均通过配装块固定安装在所述底座的上部，且两个所述滑杆对称分布在所述倒l形固定板的两侧，所述防护罩壳的底部固定安装有滑套，所述防护罩壳通过所述滑套滑动安装在两个所述滑杆上，且所述防护罩壳朝向所述侧板的一侧面为开口结构，所述滑套滑动套装在所述滑杆上，所述侧板竖直且固定地安装在所述配装块的上部，且当所述侧板与所述防护罩壳为开口结构的一侧面贴合时所述侧板与所述防护罩壳之间形成一容纳空间，所述容纳空间完全包围所述拉伸实验机构，所述把手固定安装在所述防护罩壳的外侧面上。
12.作为优选，所述控制单元包括控制盒、触控显示屏以及控制器，所述控制盒固定安装在所述防护罩壳的外侧面上，所述触控显示屏固定安装在所述控制盒的外侧面上，所述控制器固定安装在所述控制盒的内部，且所述控制器分别与所述第一电缸、所述测力传感器、所述上电动推杆、所述下电动推杆、所述第二电缸以及所述触控显示屏电性连接。
13.作为优选，所述控制单元包括蜂鸣器、复位按钮以及状态指示灯，所述蜂鸣器、所述复位按钮以及所述状态指示灯均固定安装在所述控制盒的外侧面上，且所述蜂鸣器、所述复位按钮以及所述状态指示灯均与所述控制器电性连接。
14.作为优选，所述控制单元包括云台摄像头、通讯模块以及存储模块，所述云台摄像头固定安装在所述防护罩壳的内侧壁上，所述通讯模块以及所述存储模块均固定安装在所述控制盒的内部，且所述通讯模块以及所述存储模块和所述云台摄像头均与所述控制器电性连接。
15.作为优选，所述防护组件还包括位置锁定电动推杆、顶板以及控制按钮，所述位置锁定电动推杆竖直且固定地安装在所述防护罩壳的内侧壁上，且所述位置锁定电动推杆靠近所述防护罩壳的底部设置，所述顶板固定安装在所述位置锁定电动推杆的伸缩端端部，所述控制按钮固定安装在所述防护罩壳的外侧面上，且所述控制按钮靠近所述把手设置，所述控制按钮以及所述位置锁定电动推杆均与所述控制器电性连接。
16.与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：1、本发明提供的船用钢应力控制下单边缺口拉伸实验装置由底座、拉伸实验机
构、防护组件以及控制单元组成，在防护组件的作用下可有效提高该装置的安全性，可有效防止实验过程中船用钢板意外崩裂时崩伤实验人员；在控制单元的作用下可有效提高该装置的自动化程度，从而降低实验人员的工作强度，同时能够提高实验效率；2、本发明提供的船用钢应力控制下单边缺口拉伸实验装置，设置的拉伸实验机构还具有齿轮、两个导向套、直线齿轨以及第二电缸等结构，齿轮、两个导向套、直线齿轨以及第二电缸相互配合可以驱动下u形夹板转动，对船用钢板施加扭转力，可以解决目前的拉伸实验装置只能对工件进行拉伸试验测试，而无法在拉伸试验测试过程中对工件施加扭转力的问题，从而使得该装置可以满足对在拉伸试验测试过程中同时需要扭转测试的船用钢板进行拉伸试验测试的要求。
附图说明
17.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
18.图1是根据本发明实施例的船用钢应力控制下单边缺口拉伸实验装置的结构示意图；图2是根据本发明实施例的船用钢应力控制下单边缺口拉伸实验装置的另一视角的结构示意图之一；图3是根据本发明实施例的船用钢应力控制下单边缺口拉伸实验装置的另一视角的结构示意图之二；图4是根据本发明实施例的船用钢应力控制下单边缺口拉伸实验装置的局部结构示意图一；图5是根据本发明实施例的船用钢应力控制下单边缺口拉伸实验装置的局部结构示意图二；图6是根据本发明实施例的船用钢应力控制下单边缺口拉伸实验装置的局部结构示意图三；图7是根据本发明实施例的船用钢应力控制下单边缺口拉伸实验装置的局部结构示意图四；图8是图7中局部视图a的放大结构示意图；图9是根据本发明实施例的船用钢应力控制下单边缺口拉伸实验装置的局部结构示意图一；图10是根据本发明实施例的船用钢应力控制下单边缺口拉伸实验装置的控制单元的结构示意图一；图11是根据本发明实施例的船用钢应力控制下单边缺口拉伸实验装置的控制单元的结构示意图二。
19.图中：1、底座；2、拉伸实验机构；201、倒l形固定板；202、龙门架；203、第一电缸；204、测力传感
器；205、方形拉杆；206、上u形夹板；207、上电动推杆；208、上压紧板；209、固定座；210、下u形夹板；211、下压紧板；212、下电动推杆；213、齿轮；214、导向套；215、直线齿轨；216、第二电缸；217、支撑杆；3、防护组件；301、滑杆；302、防护罩壳；303、配装块；304、滑套；305、侧板；306、把手；307、位置锁定电动推杆；308、顶板；309、控制按钮；4、控制单元；401、控制盒；402、控制器；403、通讯模块；404、存储模块；405、触控显示屏；406、状态指示灯；407、复位按钮；408、蜂鸣器；409、云台摄像头。
具体实施方式
20.为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
21.下面结合附图1-图11和具体实施例对本发明作进一步说明。
22.如图1所示，根据本发明实施例的一种船用钢应力控制下单边缺口拉伸实验装置，包括底座1以及控制单元4；其中，底座1的上部设有拉伸实验机构2以及防护组件3，拉伸实验机构2与控制单元4电性连接，且拉伸实验机构2用于对船用钢板单边缺口的钢应力进行拉伸实验测试；其中，防护组件3用于将拉伸实验机构2包围，以防止测试的船用钢板意外崩裂时崩伤实验人员，从而提高该装置的安全性。
23.其中，控制单元4用于控制控制单元4工作，可以提高该装置的自动化程度，从而降低实验人员的工作强度，同时能够提高实验效率。
24.采用上述技术方案的船用钢应力控制下单边缺口拉伸实验装置由底座1、拉伸实验机构2、防护组件3以及控制单元4组成，在防护组件3的作用下可有效提高该装置的安全性，可有效防止实验过程中船用钢板意外崩裂时崩伤实验人员；在控制单元4的作用下可有效提高该装置的自动化程度，从而降低实验人员的工作强度，同时能够提高实验效率。
25.具体的，如图1-图2以及图4-图6所示，在本实施例中，拉伸实验机构2包括倒l形固定板201、龙门架202、第一电缸203、测力传感器204、方形拉杆205、上u形夹板206、上压紧板208、上电动推杆207、固定座209、支撑杆217、下u形夹板210、下压紧板211以及下电动推杆212，倒l形固定板201竖直且固定地安装在底座1的上部，龙门架202竖直且固定地安装在倒l形固定板201的顶部，第一电缸203竖直且固定地安装在龙门架202的内顶壁底部，测力传感器204固定安装在第一电缸203的伸缩端端部，方形拉杆205竖直且滑动地安装在倒l形固定板201的顶壁上，且方形拉杆205的上端与测力传感器204的底部测力部固定连接，上u形夹板206固定安装在方形拉杆205的底端端部，上压紧板208活动安装在上u形夹板206的内侧，上电动推杆207固定安装在上u形夹板206的外侧壁上，且上电动推杆207的伸缩端活动伸入上u形夹板206的内侧并与上压紧板208的一侧面固定连接，固定座209固定安装在底座1的上部，支撑杆217竖直且转动地安装在固定座209的顶壁上，下u形夹板210固定安装在支撑杆217的上端端部，下压紧板211活动安装在下u形夹板210的内侧，下电动推杆212固定安装在下u形夹板210的外侧壁上，且下电动推杆212的伸缩端活动伸入下u形夹板210的内侧并与下压紧板211的一侧面固定连接。
26.通过采用上述技术方案设置的拉伸实验机构2主要由倒l形固定板201、龙门架202、第一电缸203、测力传感器204、方形拉杆205、上u形夹板206、上压紧板208、上电动推杆207、固定座209、支撑杆217、下u形夹板210、下压紧板211以及下电动推杆212组成，在使用时，将待实验的带有单边缺口的船用钢板放置在上u形夹板206与下u形夹板210之间，然后利用上电动推杆207驱动上压紧板208、下电动推杆212驱动下压紧板211将船用钢板夹紧，使得船用钢板可以牢固地固定在上u形夹板206与下u形夹板210之间，然后利用第一电缸203驱动方形拉杆205拉动上u形夹板206向上运动对船用钢板进行拉伸，测力传感器204用于检测拉伸力度，当测力传感器204检测的拉伸力度符合实验要求时船用钢板依然保持完好，说明船用钢板的质量合格，否则不合格；在将测试后的船用钢板拆卸时控制上电动推杆207驱动上压紧板208、下电动推杆212驱动下压紧板211将船用钢板松开，即可将测试后的船用钢板拆卸。
27.具体的，如图1-图2以及图4-图5所示，在本实施例中，拉伸实验机构2还包括齿轮213、两个导向套214、直线齿轨215以及第二电缸216，齿轮213转动安装在固定座209的内部，且齿轮213的上部与支撑杆217的底端固定连接，两个导向套214均固定安装在底座1的上部，直线齿轨215滑动安装在两个导向套214中，且直线齿轨215与齿轮213相互啮合，第二电缸216固定安装在底座1的上部，且第二电缸216的伸缩端与直线齿轨215的一端固定连接。
28.通过采用上述技术方案设置的拉伸实验机构2还具有齿轮213、两个导向套214、直线齿轨215以及第二电缸216等结构，齿轮213、两个导向套214、直线齿轨215以及第二电缸216相互配合可以驱动下u形夹板210转动，对船用钢板施加扭转力，可以解决目前的拉伸实验装置只能对工件进行拉伸试验测试，而无法在拉伸试验测试过程中对工件施加扭转力的问题，从而使得该装置可以满足对在拉伸试验测试过程中同时需要扭转测试的船用钢板进行拉伸试验测试的要求，具体使用时，第二电缸216驱动直线齿轨215在两个导向套214中做直线运动，直线齿轨215在做直线运动的过程中可以驱动齿轮213转动，齿轮213可以带动支撑杆217转动，支撑杆217可以带动支撑杆217转动，对船用钢板施加扭转力。
29.具体的，如图5所示，在本实施例中，支撑杆217通过滚动轴承与固定座209的顶壁转动连接，齿轮213的下表面与底座1的上表面相贴合设置，且齿轮213的上表面与固定座209的内顶壁相贴合设置。
30.通过采用上述技术方案，使得支撑杆217可以在固定座209上稳定地转动，同时齿轮213的下表面与底座1的上表面相贴合，且齿轮213的上表面与固定座209的内顶壁相贴合，使得齿轮213可对支撑杆217进行限位，可防止支撑杆217向上或者向下移动，可防止撑杆217向上或者向下移动导致滚动轴承损坏，从而保证滚动轴承的使用寿命。
31.具体的，如图5-图6所示，在本实施例中，上u形夹板206的内侧壁上、上压紧板208的侧面上、下u形夹板210的内侧壁上以及下压紧板211的侧面上均开设有防滑纹。
32.通过采用上述技术方案，设置的防滑纹可有效增加上u形夹板206、上压紧板208、下u形夹板210以及下压紧板211的摩擦系数，从而使得上u形夹板206以及下u形夹板210对船用钢板的固定效果较好，可以保证实验测试顺利地开展。
33.具体的，如图1-图3以及图7-图8所示，在本实施例中，防护组件3包括两个滑杆301、防护罩壳302、侧板305以及把手306，两个滑杆301均通过配装块303固定安装在底座1
的上部，且两个滑杆301对称分布在倒l形固定板201的两侧，防护罩壳302的底部固定安装有滑套304，防护罩壳302通过滑套304滑动安装在两个滑杆301上，且防护罩壳302朝向侧板305的一侧面为开口结构，滑套304滑动套装在滑杆301上，侧板305竖直且固定地安装在配装块303的上部，且当侧板305与防护罩壳302为开口结构的一侧面贴合时侧板305与防护罩壳302之间形成一容纳空间，容纳空间完全包围拉伸实验机构2，把手306固定安装在防护罩壳302的外侧面上。
34.通过采用上述技术方案设置的防护组件3主要由两个滑杆301、防护罩壳302、侧板305以及把手306组成，使用时，通过把手306将防护罩壳302拉向侧板305移动即可使得侧板305与防护罩壳302之间形成一容纳空间，拉伸实验机构2正好完全处于容纳空间中，这样即使在实验过程中船用钢板意外发生崩裂现象，可以防止崩伤实验人员。
35.其中，为了方便观察拉伸实验机构2的工作状态，设置的防护罩壳302为透明材质制成，透明材质可为塑料透明材质。
36.具体的，如图1-图8以及图10-图11所示，在本实施例中，控制单元4包括控制盒401、触控显示屏405以及控制器402，控制盒401固定安装在防护罩壳302的外侧面上，触控显示屏405固定安装在控制盒401的外侧面上，控制器402固定安装在控制盒401的内部，且控制器402分别与第一电缸203、测力传感器204、上电动推杆207、下电动推杆212、第二电缸216以及触控显示屏405电性连接。
37.通过采用上述技术方案设置的控制单元4主要由控制盒401、触控显示屏405以及控制器402组成，在使用时触控显示屏405用于显示控制器402、第一电缸203、测力传感器204、上电动推杆207、下电动推杆212、第二电缸216的工作状态，同时用于输入控制指令以及设置数据，控制器402用于控制第一电缸203、上电动推杆207、下电动推杆212、第二电缸216工作，测力传感器204将检测的拉伸力度、扭转力度数据上传给控制器402，控制器402将接收的拉伸力度数据经过分析处理后通过显示控制器402显示出来，供实验人员参照。
38.需要说明的是，控制器402可选用plc控制器。
39.具体的，如图1-图2以及图10-图11所示，在本实施例中，控制单元4包括蜂鸣器408、复位按钮407以及状态指示灯406，蜂鸣器408、复位按钮407以及状态指示灯406均固定安装在控制盒401的外侧面上，且蜂鸣器408、复位按钮407以及状态指示灯406均与控制器402电性连接。
40.通过采用上述技术方案设置的蜂鸣器408用于在该装置工作异常时发出报警声通知实验人员及时修复该装置，复位按钮407用于向控制器402输入复位信号，控制器402接收到复位信号后控制蜂鸣器408停止报警，状态指示灯406用于显示该装置的工作状态，当状态指示灯406亮绿灯时说明该装置运行正常，当状态指示灯406亮红灯时说明该装置运行异常。
41.具体的，如图1-图2以及图10-图11所示，在本实施例中，控制单元4包括云台摄像头409、通讯模块403以及存储模块404，云台摄像头409固定安装在防护罩壳302的内侧壁上，通讯模块403以及存储模块404均固定安装在控制盒401的内部，且通讯模块403以及存储模块404和云台摄像头409均与控制器402电性连接。
42.通过采用上述技术方案设置的控制单元4还具有云台摄像头409、通讯模块403以及存储模块404，其中，云台摄像头409用于记录拉伸实验机构2的工作过程，便于对船用钢
板的测试情况进行记录，方便后期对船用钢板的质量问题进行分析；通讯模块403使得该装置具备通信功能，可实现远程控制该装置的目的；存储模块404用于存储云台摄像头409产生的数据。
43.其中，通讯模块403包括无线网卡、lora通信模块、nb-iot通信模块、4g通信模块和5g通信模块中的至少一种；其中，存储模块404为机械硬盘或者固态硬盘。
44.具体的，如图1-图2以及图8-图9所示，在本实施例中，防护组件3还包括位置锁定电动推杆307、顶板308以及控制按钮309，位置锁定电动推杆307竖直且固定地安装在防护罩壳302的内侧壁上，且位置锁定电动推杆307靠近防护罩壳302的底部设置，顶板308固定安装在位置锁定电动推杆307的伸缩端端部，控制按钮309固定安装在防护罩壳302的外侧面上，且控制按钮309靠近把手306设置，控制按钮309以及位置锁定电动推杆307均与控制器402电性连接。
45.通过采用上述技术方案设置的位置锁定电动推杆307、顶板308以及控制按钮309用于对防护罩壳302的位置进行锁定，当需要锁定防护罩壳302的位置时，按一下控制按钮309，控制按钮309向控制器402发出一个信号，控制器402接收该信号后控制位置锁定电动推杆307驱动顶板308顶紧在底座1的上部，实现将防护罩壳302的位置锁定的目的，当需要将防护罩壳302的位置解锁时，再次按一下控制按钮309，控制按钮309向控制器402发出一个信号，控制器402接收该信号后控制位置锁定电动推杆307驱动顶板308离开底座1的上部，实现将防护罩壳302的位置解锁的目的。
46.为了方便理解本发明的上述技术方案，以下就本发明在实际过程中的工作原理或者操作方式进行详细说明。
47.在实际应用时，第一步：通过把手306将防护罩壳302拉开，然后将待实验的带有单边缺口的船用钢板放置在上u形夹板206与下u形夹板210之间，通过把手306将防护罩壳302关闭，然后按一下控制按钮309，控制按钮309向控制器402发出一个信号，控制器402接收该信号后控制位置锁定电动推杆307驱动顶板308顶紧在底座1的上部，实现将防护罩壳302的位置锁定的目的；第二步：然后通过触控显示屏405控制上电动推杆207驱动上压紧板208、下电动推杆212驱动下压紧板211将船用钢板夹紧，使得船用钢板牢固地固定在上u形夹板206与下u形夹板210之间，然后通过触控显示屏405控制第一电缸203驱动方形拉杆205拉动上u形夹板206向上运动对船用钢板进行拉伸，测力传感器204将检测的拉伸力度数据上传给控制器402，控制器402将接收的拉伸力度数据经过分析处理后通过显示控制器402显示出来，供实验人员参照，当测力传感器204检测的拉伸力度符合实验要求时船用钢板依然保持完好，说明船用钢板的质量合格，否则不合格；第三步：通过触控显示屏405控制第二电缸216工作，第二电缸216驱动直线齿轨215在两个导向套214中做直线运动，直线齿轨215在做直线运动的过程中可以驱动齿轮213转动，齿轮213带动支撑杆217转动，支撑杆217带动支撑杆217转动，对船用钢板施加扭转力，测试完毕后通过触控显示屏405控制上电动推杆207驱动上压紧板208、下电动推杆212驱动下压紧板211将船用钢板松开即可。
48.上述第二步和第三步可通过控制器402控制连续自动化完成，从而有效提高实验测试效率。
49.通过上面具体实施方式，所述技术领域的技术人员可容易的实现本发明。但是应当理解，本发明并不限于上述的具体实施方式。在公开的实施方式的基础上，所述技术领域的技术人员可任意组合不同的技术特征，从而实现不同的技术方案。