一种耐拉拔试验设备的制作方法

1.本实用新型涉及管材与管件耐拉拔试验的检测设备技术领域，尤其涉及一种耐拉拔试验设备。


背景技术：

2.塑料管材管件因为质量轻，耐腐蚀，难结垢、阻力小、卫生便捷、价格便宜，且同一管材连接方式多样等优点，我国对其应用领域扩展到建筑给排水、市政给排水、燃气输送，农村饮水改造和农业灌溉，电力、化工、医药等众多领域；但与此同时，塑料管材管件也存在着机械强度较弱，管材线性膨胀系数较大以及熔点相对较低的不足；因此，在庞大的地下管网中，必须要保证管道质量，尤其是塑料管材管件连接部位应无渗漏和脱落现象，其抗拉强度尤为重要。如果塑料管材管件连接的抗拉性能不能符合国家标准要求，会出现管道系统泄漏，引起地下土体的力学性能变化进而影响到管土结构的变化。排水管道破裂后会在管道周围形成渗流场，会导致土体力学性能的变化，形成土水混合的"地下水囊"，一旦受到地面或其他外部影响,就会发生地面坍塌的事故,不仅造成了国家资本浪费，交通停滞，还有可能导致人员伤亡。因此排水管道泄漏引发地面坍塌的问题非常重要。
3.现有塑料管材管件，在生产加工完成后，需要进行一定的抗拉性能试验，来确保该管件连接具有良好的密封性能，即管材和管件连接部位应无渗漏和脱落现象。虽然目前在国内已有相关产品和技术，但目前多为机械砝码加载，砝码加载无法在有限的仪器操作空间提供较大的力值，即无法放置较多砝码；另外，砝码加载的过程也较难控制，极易出现冲击加载的现象；同时，根据相关试验标准的要求，力值加载至规定载荷时间长短不一，尤其是在多工位试验时，是人工无法实现的。现提供一种有利于提高产品的测试效率、降低人工操作强度，提高检验效果、操作安全方便的高压管材管件拉拔试验装置，以解决现有技术的诸多不足。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的是提供一种耐拉拔试验设备，解决砝码加载无法在有限的仪器操作空间提供较大的力值，砝码加载的过程也较难控制，极易出现冲击加载的现象，力值加载至规定载荷时间长短不一的问题。
5.为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：
6.本实用新型一种耐拉拔试验设备，包括主框架，所述主框架的内部设置有恒温箱，所述恒温箱的内部设置有至少一个加载系统，所述主框架的顶部设置有至少一个用于驱动所述加载系统的驱动系统，一个所述加载系统和一个所述驱动系统构成一个工位，所述主框架的顶部还设置有控制系统，所述控制系统与所述驱动系统电连接。
7.进一步的，所述驱动系统包括伺服电机，所述主框架的顶面设置有底板，所述底板的顶面设置有后立柱和前立柱，所述后立柱和所述前立柱的顶面设置有上板，所述伺服电机的输出端连接有行星减速机，所述伺服电机和所述行星减速机通过支架安装在所述后立
柱的后面，所述行星减速机的输出端连接有主动带轮，所述后立柱的前面设置有直线滑轨，所述直线滑轨上滑动连接有移动座，所述上板和所述底板之间转动连接有滚珠丝杠，所述滚珠丝杠的丝杠母与所述移动座连接在一起，所述滚珠丝杠的顶端连接有从动带轮，所述主动带轮和所述从动带轮通过圆弧同步带传动连接，所述丝杠母上连接有连接架，所述连接架的正面设置有力值传感器，所述力值传感器与所述控制系统电连接，所述连接架的底部设置有驱动连接头，所述驱动连接头通过穿销与所述加载系统连接。
8.再进一步的，所述上板和所述底板上分别设置有上轴承座和下轴承座，所述滚珠丝杠通过所述上轴承座、所述下轴承座与所述上板、所述底板转动连接。
9.再进一步的，所述加载系统包括上加载组件和下加载组件，所述上加载组件贯穿恒温箱箱体上隔热层后与所述驱动连接头连接，所述下加载组件贯穿恒温箱箱体下隔热层后连接在框架底部横梁上，试样安装在所述上加载组件和所述下加载组件之间。
10.再进一步的，所述上加载组件包括拉杆，所述拉杆的外侧螺纹连接有调整连接杆，所述调整连接杆的底端通过连接销连接有试样上连接头，所述拉杆和所述调整连接杆贯穿所述恒温箱箱体上隔热层延伸至所述恒温箱的上方，所述拉杆的顶端通过所述穿销与所述驱动连接头连接在一起；所述下加载组件包括下固定座，所述下固定座贯穿所述恒温箱箱体下隔热层后通过螺栓连接在所述框架底部横梁上，所述下固定座的顶面连接有下连接座，所述下连接座的顶面插接有试样下连接头；所述试样的上下两端分别安装在所述试样上连接头和所述试样下连接头上。
11.再进一步的，所述恒温箱箱体上隔热层上开设有供所述调整连接杆穿过的通孔，所述通孔内设置有护套，所述调整连接杆从所述护套中穿过并通过护套螺母锁紧定位，所述护套螺母与所述恒温箱箱体上隔热层的底面之间设置有密封圈，所述护套的底面与所述护套螺母的连接处设置有密封垫圈。
12.再进一步的，所述恒温箱上连接有压力组件。
13.再进一步的，所述压力组件包括压力管组件和压力变送器，所述压力管组件的一端延伸至所述恒温箱的内部，所述压力管组件的另一端与外部压力源连接，所述压力变送器设置在所述压力管组件上；所述试样下连接头的侧面设置有快速接头，所述压力管组件通过软管与所述快速接头连接。
14.与现有技术相比，本实用新型的有益技术效果：
15.本实用新型主要包括控制系统、驱动系统、加载系统、压力组件、恒温箱，驱动系统包括伺服电机、行星减速机、主动带轮、圆弧同步带、从动带轮、滚珠丝杠、直线滑轨、移动座等，通过电动加载的方式，避免了加装砝码的操作，极大的降低了工作强度，同时适应不同加载时间的要求；伺服电机的传动，带动移动座沿直线滑轨匀速上升拉动试样，保证加载过程平稳，力值无冲击，力值传感器可以准确测量出拉力值，该拉力值即为试样的拉拔力，使试验的准确性，可靠性更高；通过控制伺服电机，可以控制滚珠丝杠转动圈数，进而控制移动座运动的距离，从而控制对试样的拉拔程度，可有限的设备空间内极大地提高力值加载上限；拉杆与调整连接杆通过螺纹方式连接，旋转调整连接杆，可调整上加载组件整体长度，用于适应不同长度的试样。
附图说明
16.下面结合附图说明对本实用新型作进一步说明。
17.图1为本实用新型耐拉拔试验设备主视图；
18.图2为本实用新型耐拉拔试验设备侧视图；
19.图3为本实用新型驱动系统侧视图；
20.图4为本实用新型驱动系统主视图；
21.图5为本实用新加载系统剖视图；
22.图6为本实用新护套位置的局部放大图；
23.附图标记说明：1、控制系统；2、驱动系统；3、加载系统；4、恒温箱；5、主框架；6、压力管组件；7、压力变送器；8、试样；201、伺服电机；202、行星减速机；203、主动带轮；204、圆弧同步带；205、从动带轮；206、上板；207、后立柱；208、前立柱；209、滚珠丝杠；210、直线滑轨；211、移动座；212、下轴承座；213、底板；214、穿销；215、驱动连接头；216、力值传感器；217、上轴承座；301、拉杆；302、调整连接杆；303、护套；304、密封圈；305、护套螺母；306、密封垫圈；307、连接销；308、试样上连接头；309、试样下连接头；310、快速接头；311、下连接座；312、下固定座；401、恒温箱箱体上隔热层；402、恒温箱箱体下隔热层；501、框架底部横梁。
具体实施方式
24.为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。需要说明的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。“若干”的含义是一个或一个以上，除非另有明确具体的限定。
25.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
26.如图1-6所示，一种耐拉拔试验设备，包括主框架5，所述主框架5的内部设置有恒温箱4，所述恒温箱4的内部设置有至少一个加载系统3，所述主框架5的顶部设置有至少一个用于驱动所述加载系统3的驱动系统2，一个所述加载系统3和一个所述驱动系统2构成一个工位，所述主框架5的顶部还设置有控制系统1，所述控制系统1与所述驱动系统2电连接；具体的，恒温箱4通过螺栓连接在主框架5上，本实施例中包含三个工位，在实际制造和使用过程中可以根据具体情况设置工位的个数；控制系统为人机交互界面系统，执行操作命令及信号传输，电气箱组件主要包括电器控制系统及触摸屏，可提供电器部件的控制和测试信息的设置、采集与导出的统一管理，控制系统为现有技术，其具体结构在此不再赘述，控制系统包括伺服驱动器、伺服电机和主控制系统cpu，其具体型号为伺服驱动器：asd-b2-0721-b，伺服电机：ecma-c20807rs，主控制系统cpu：dspic33fj64mc204；本实用新型增加管
材管件耐拉拔试验设备对不同管材管径试样所需力值和加载过程时间的适应性，准确性；简化操作步骤、提高效率，增加设备安全性；采用先进的控制系统，集成了力值采集、时间的采集、数据存储、输出、自动识别渗漏等多项功能；数据可上传至数据管理中心，实现统一管理。
27.具体来说，如图2、3所示，所述驱动系统2包括伺服电机201，所述主框架5的顶面焊接或通过螺栓连接有底板213，所述底板213的顶面焊接或通过螺栓连接有后立柱207和前立柱208，所述后立柱207和所述前立柱208的顶面焊接或通过螺栓连接有上板206，所述伺服电机201的输出端连接有行星减速机202，所述伺服电机201和所述行星减速机202通过支架安装在所述后立柱207的后面，所述行星减速机202的输出端连接有主动带轮203，所述后立柱207的前面通过螺栓连接有直线滑轨210，所述直线滑轨210上滑动连接有移动座211，所述上板206和所述底板213之间转动连接有滚珠丝杠209，所述滚珠丝杠209的丝杠母与所述移动座211连接在一起，所述滚珠丝杠209的顶端连接有从动带轮205，所述主动带轮203和所述从动带轮205通过圆弧同步带204传动连接，所述丝杠母上连接有连接架，所述连接架的正面安装有力值传感器216，所述力值传感器216与所述控制系统1电连接，所述连接架的底部通过螺栓有驱动连接头215，所述驱动连接头215通过穿销214与所述加载系统3连接；力值传感器216为外购件，其具体结构在此不再赘述；所述上板206和所述底板213上分别设置有上轴承座217和下轴承座212，所述滚珠丝杠209通过所述上轴承座217、所述下轴承座212与所述上板206、所述底板213转动连接。
28.使用时，伺服电机201和行星减速机202带动主动带轮203旋转，主动带轮203通过圆弧同步带204带动从动带轮205旋转，从动带轮205带动滚珠丝杠209旋转，滚珠丝杠209旋转带动丝杠母上下移动，进而带动移动座211沿直线滑轨210上下滑动，用于控制加载系统的加载卸载；驱动系统能实现长期、短期恒载、恒速、速率控制等功能，能对管材管件试样在规定时间内平稳加载；驱动系统在加载过程可实时测量管材管件试样的伸长变形。
29.如图5所示，所述加载系统3包括上加载组件和下加载组件，所述上加载组件贯穿恒温箱箱体上隔热层401后与所述驱动连接头215连接，所述下加载组件贯穿恒温箱箱体下隔热层402后连接在框架底部横梁501上，试样8安装在所述上加载组件和所述下加载组件之间。
30.所述上加载组件包括拉杆301，所述拉杆301的外侧螺纹连接有调整连接杆302，所述调整连接杆302的底端通过连接销307连接有试样上连接头308，所述拉杆301和所述调整连接杆302贯穿所述恒温箱箱体上隔热层401延伸至所述恒温箱4的上方，所述拉杆301的顶端通过所述穿销214与所述驱动连接头215连接在一起；所述下加载组件包括下固定座312，所述下固定座312贯穿所述恒温箱箱体下隔热层402后通过螺栓连接在所述框架底部横梁501上，所述下固定座312的顶面焊接或通过螺栓连接有下连接座311，所述下连接座311的顶面插接有试样下连接头309，具体的，下连接座311的顶面开设有t型槽，下连接头309底面设置有t型卡块，t型卡块卡接在t型槽内可以实现下连接头309的快速拆装，便于装入试样；所述试样8的上下两端分别安装在所述试样上连接头308和所述试样下连接头309上。
31.使用时，拉杆301与调整连接杆302通过螺纹方式连接，旋转调整连接杆302，可调整上加载组件整体长度，用于适应不同长度的试样；试样上连接头308通过连接销307与调整连接杆302连接，调整连接杆302的侧壁上开设有腰形孔，连接销307可以在腰形孔内进行
滑动；试样上连接头308组装在调整连接杆302时，可以伸缩滑动，因塑料管材有较强的伸缩性，当加载完成后进行卸载时，试样长度从试验结束时的长度有较大的回弹，为避免卸载时，力值无法清零，甚至无法拆卸试样，将上连接头308与调整杆302的连接做成伸缩式滑动连接的方式。
32.如图6所示，所述恒温箱箱体上隔热层401上开设有供所述调整连接杆302穿过的通孔，所述通孔内设置有护套303，所述调整连接杆302从所述护套303中穿过并通过护套螺母305锁紧定位，所述护套螺母305与所述恒温箱箱体上隔热层401的底面之间设置有密封圈304，所述护套303的底面与所述护套螺母305的连接处设置有密封垫圈306。
33.所述恒温箱4由保温箱体、加热器和循环风机构成成，主要为试样测试提供所需温场；所述恒温箱4上连接有压力组件；所述压力组件包括压力管组件6和压力变送器7，所述压力管组件6的一端延伸至所述恒温箱4的内部，所述压力管组件6的另一端与外部压力源连接，所述压力变送器7设置在所述压力管组件6上；所述试样下连接头309的侧面设置有快速接头310，所述压力管组件6通过软管与所述快速接头310连接；压力组件针对试验过程中管材管件有压力要求的测试方法时使用，适用于有压力要求的试验方法；使用时，按要求制作规定长度的管材管件，将试样置于温场中，先将管材管件的上下端与加载系统上下接头相连，调整温场至试验所需温度，若有压力要求，将管材管材试样充入额定压力值，控制系统控制驱动系统，对管材管件施加额定的拉伸力值至规定时间。
34.本实用新型的工作过程如下：
35.首先，将规定长度制作的管材管件试样组件，将试样下连接头309与试样8下端头连接，试样上连接头308与试样8上端头连接，将与管材管件试样连接后的试样下连接头309装入下连接座311，将与管材管件试样连接后的试样上连接头308装入调整连接杆302，为适应不同长度的管材管件试样，可通过旋转连接杆302的方式，调整其伸出长度，通过连接销307连接调整连接杆302与试样上连接头308；若有压力要求，将外部压力源与压力管组件6外部接头连接，压力管组件6通过软管与加载系统的快速接头310连接，压力变送器7完成压力采集，外部压力源充入额定压力值。
36.然后，调整温场至试验所需温度。
37.最后，根据相关标准计算或者找出试样所需加载力值，并根据标准要求设定加载过程时间和力值恒定时间，并将力值和加载时间输入控制系统，启动试验，控制系统根据试验要求控制驱动系统完成力值加载和力值恒定时间。
38.以上所述的实施例仅是对本实用新型的优选方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本实用新型权利要求书确定的保护范围内。