CN118150021A - 一种无缝钢管横向残余应力检测设备 - Google Patents

Abstract

本发明属于应力检测设备技术领域，尤其是一种无缝钢管横向残余应力检测设备；本发明包括：底座；钻孔机，钻孔机上连接有钻杆，升降机构，用于带动钻孔升降；夹具机构，用于对钢管夹紧固定；夹具机构包括上夹座和下夹座，上夹座和下夹座之间连接有升降气缸，上夹座中心处设有活动孔，活动孔内连接有可在水平任意方向活动的定位座，定位座内连接有可升降的压座，压座上连接有可水平滑动的压块；压块下表面设有用于放置应变片的固定槽；升降架上固定连接有与定位座配合的定位组件；本发明通过设有定位座和定位孔，通过定位组件对定位座的精准定位，打孔前对定位座的位置进行校正，解决了对应变片打孔位置不精确的问题。

Description

一种无缝钢管横向残余应力检测设备

技术领域

本发明涉及钢管应力检测设备技术领域，尤其涉及一种无缝钢管横向残余应力检测设备。

背景技术

无缝钢管在制造过程中，将受到来自各种工艺等因素的作用与影响；当这些因素消失之后，若钢管所受到的上述作用与影响不能随之完全消失，仍有部分作用与影响残留在钢管内，则这种残留的作用与影响称为残余应力。

残余应力的测量方法可以分为有损和无损两大类。有损测试方法就是应力释放法，也可以称为机械的方法；无损方法就是物理的方法。机械方法目前用得最多的是钻孔法；钻孔法残余应力测试仪的工作原理为：在被测工件的表面贴上应变片，通过在应变片的中心对工件打孔，使得工件的内应力的平衡状态打破产生一定量的应变进行应力释放，当所打小孔深度达到小孔孔径的1.2倍时应力基本完全释放，应变引起小孔周围的金属塑性流动来带动应变片中的电阻丝的形状发生改变，从而改变电阻丝电阻的大小使得分在电阻丝上的电压发生改变，应力应变测试仪将接受到的电信号根据弹性力学原理计算出工件产生的应变及残余应力。

在现有的钻孔法残余应力检测过程中，需要操作人员线将应变片贴在待测工件表面，然后用肉眼观察使钻头对准应变片的中心打孔释放应力，人工操作复杂且定位不准确，影响数据的准确性。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种无缝钢管横向残余应力检测设备，通过设有定位座、压座和压块的配合，自动化对应变片粘贴和打孔，旨在解决背景技术中的问题。

为达到上述技术目的，本发明的具体技术方案如下，本发明提出的一种无缝钢管横向残余应力检测设备，包括：底座；钻孔机，钻孔机上连接有钻杆，用于对钢管表面打孔；升降机构，用于带动钻孔机升降，升降机构上连接有升降架，钻孔机安装在升降架上；夹具机构，用于对钢管夹紧固定；所述夹具机构包括上夹座和下夹座，所述上夹座和下夹座之间连接有升降气缸，用于带动上夹座下降；所述上夹座中心处设有活动孔，所述活动孔内连接有可在水平任意方向活动的定位座，所述定位座内连接有可升降的压座，所述压座上连接有可水平滑动的压块；所述压块下表面设有用于放置应变片的固定槽，压座下降时带动压块压在钢管表面，压块将应变片压紧粘贴在钢管表面；所述升降架上固定连接有与定位座配合的定位组件。

作为本发明的一种优选技术方案，所述压座上设有与所述压块水平滑动配合的滑槽，且所述压座上连接有升降块，所述升降块上设有定位孔，且所述升降块与所述压块之间连接有连接杆，升降块下降时带动压块水平滑动，且所述定位座一侧用于压块滑出的避让槽。

作为本发明的一种优选技术方案，所述压座上设有与所述升降块升降配合的升降槽，且所述升降块与升降槽底部之间固定连接有第一弹簧；所述定位座两侧均设有限位槽，所述压座上设有与所述限位槽滑动连接的限位块，限位块与限位槽底部之间固定连接有第二弹簧。

作为本发明的一种优选技术方案，所述固定槽内设有与钢管表面吻合的弧形槽，弧形槽内连接有橡胶垫，且固定槽对称连接有一对可弹性伸缩的压条，两个压条设于弧形槽的两侧，压条用于将应变片的边侧压紧在钢管表面。

作为本发明的一种优选技术方案，所述定位组件包括连接架，所述连接架上固定连接有与所述定位孔配合的定位杆，且定位杆表面固定连接有挡块，挡块用于带动升降块下降；所述连接架上固定连接有滑杆，滑杆上滑动连接有压架，用于带动压座下降，且滑杆表面连接有圆柱弹簧。

作为本发明的一种优选技术方案，所述压座上固定连接有与所述压架下压配合的固定块，所述固定块上设有与所述钻杆配合的通孔。

作为本发明的一种优选技术方案，所述活动孔周侧设有支撑平台，支撑平台上设有水平的槽道，且定位座周侧面固定连接有多个弹性件，弹性件与槽道滑动连接。

作为本发明的一种优选技术方案，所述弹性件包括槽杆和杆体，槽杆上设有与杆体滑动连接的导槽，杆体与导槽一端之间固定连接有第三弹簧。

本发明中的有益效果为：

1、本发明通过设有定位座和定位孔，在升降架上连接有与定位座配合的定位组件，通过定位组件对定位座精准定位，打孔前对定位座的位置进行校正，使得钻孔机的钻孔位置精确。

2、本发明通过在定位座上设有可升降的压座，压座上设有压块，压块上设有用于放置应变片的固定槽，压座下降时带动压块下降，压块将应变片压紧粘贴在钢管表面，完成对应变片的粘贴、打孔一体化，提高了对钢管应力检测效率。

附图说明

图1为本发明提出的一种无缝钢管横向残余应力检测设备的结构示意图。

图2为本发明提出的夹具机构的结构示意图。

图3为本发明提出的上夹座的结构示意图。

图4为本发明提出的上夹座的另一角度示意图。

图5为本发明提出的定位座的结构示意图。

图6为本发明提出的压座的结构示意图。

图7为本发明提出的压座的另一角度示意图。

图8为本发明提出的定位组件的结构示意图。

图9为本发明提出的弹性件的结构示意图。

图中：1、底座；2、下夹座；3、上夹座；31、定位座；311、限位槽；312、避让槽；32、压座；321、升降块；322、定位孔；323、限位块；324、第二弹簧；325、压块；3251、橡胶垫；3252、压条；3253、固定槽；326、连接杆；327、固定块；328、通孔；329、升降槽；320、第一弹簧；3201、滑槽；33、活动孔；34、支撑平台；35、槽道；36、弹性件；361、槽杆；362、杆体；363、导槽；364、第三弹簧；4、升降气缸；5、应变片；6、定位组件；61、连接架；62、定位杆；63、挡块；64、滑杆；65、压架；66、圆柱弹簧；7、升降机构；8、升降架；9、钻孔机；10、钻杆。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

实施例：本实施例公开了一种无缝钢管横向残余应力检测设备，如图1-图9所示，包括：底座1；钻孔机9，钻孔机9上连接有钻杆10，用于对钢管表面打孔，打孔时钻杆10对应变片5中心处打孔；升降机构7，用于带动钻孔机9升降，升降机构7采用电机和丝杆配合的传动结构，升降机构7上连接有升降架8，丝杆转动可带动升降架8升降，钻孔机9安装在升降架8上；夹具机构，用于对钢管夹紧固定；其中，夹具机构包括上夹座3和下夹座2，下夹座2固定安装在底座1上，上夹座3和下夹座2之间连接有升降气缸4，用于带动上夹座3下降，钢管夹紧固定在上夹座3和下夹座2之间。

如图3-图7所示，上夹座3中心处设有活动孔33，活动孔33内连接有可在水平任意方向活动的定位座31，定位座31与活动孔33内壁之间留有间隙，方便定位座31校正移动，定位座31内连接有可升降的压座32，压座32外侧面与定位座31之间紧密贴合，且压座32仅可上下移动，压座32上连接有可水平滑动的压块325；压块325下表面设有用于放置应变片5的固定槽3253，压座32下降时带动压块325压在钢管表面，压块325将应变片5压紧粘贴在钢管表面；然后通过钻杆10对应变片5中心处和钢管表面进行打孔，本实施例中应变片5中心处不设有电路，电路避开钻杆10打孔位置，且使用前在应变片5表面涂覆一层胶，方便应变片5粘贴在钢管表面；且压座32上设有与压块325水平滑动配合的滑槽3201，且压座32上连接有升降块321，升降块321上设有定位孔322，且升降块321与压块325之间连接有连接杆326，升降块321下降时带动压块325水平滑动，且定位座31一侧用于压块325滑出的避让槽312，打孔前，当压块325将应变片5粘贴在钢管表面后，升降块321下降带动压块325在滑槽3201内滑动，使得压块325从避让槽312滑出，其中，压块325滑动的作用有两个：其一为压块325在应变片5表面滑动时，能够将应变片5与钢管表面之间的气泡挤出，使得应变片5更好的均匀平整的粘贴在钢管表面；其二为压块325滑出避让槽312，为钻杆10打孔留出空间，使得钻杆10能够对应变片5中心处打孔，不影响钻杆10打孔。

压座32上设有与升降块321升降配合的升降槽329，且升降块321与升降槽329底部之间固定连接有第一弹簧320；定位座31两侧均设有限位槽311，压座32上设有与限位槽311滑动连接的限位块323，限位块323与限位槽311底部之间固定连接有第二弹簧324；具体实施时：压座32先下降，第二弹簧324受力压缩，压座32下降时带动压块325紧压在钢管表面，将应变片5粘贴在钢管表面，停留5-10秒，待应变片5完全粘贴在钢管后，升降块321开始下降，第一弹簧320受力压缩，同时带动压块325向外滑动，位钻杆10打孔留出空间。

优选的，固定槽3253内设有与钢管表面吻合的弧形槽，便于将应变片5完全压在钢管表面，弧形槽内连接有橡胶垫3251，橡胶垫3251对应变片5起到保护的作用，避免对应变片压坏，且固定槽3253对称连接有一对可弹性伸缩的压条3252，压条3252收缩在压块325内，两个压条3252设于弧形槽的两侧，压条3252用于将应变片5的边侧压紧在钢管表面；检测前，先将应变片5放置在固定槽3253内，固定槽3253与应变片5大小一致，应变片5放置在固定槽3253内且不会脱落，通过固定槽3253的设置，使得应变片5在压块325上的位置精确，保证在应变片5上的打孔位置精确。

如图8所示，升降架8上固定连接有与定位座31配合的定位组件6；定位组件6包括连接架61，连接架61上固定连接有与定位孔322配合的定位杆62，其中，定位孔322开口处向外扩，方便定位杆62***定位孔322内，且定位杆62表面固定连接有挡块63，挡块63用于带动升降块321下降；连接架61上固定连接有滑杆64，滑杆64上滑动连接有压架65，用于带动压座32下降，且滑杆64表面连接有圆柱弹簧66；定位组件6下降时，定位杆62先***定位孔322内，先对定位座31的位置校正，然后压架65带动压座32下降，压块325与钢管表面接触；定位组件6继续下降时，圆柱弹簧66受力压缩，挡块63与升降块321接触并带动升降块321下降。

优选的，压座32上固定连接有与压架65下压配合的固定块327，固定块327上设有与钻杆10配合的通孔328，打孔时，钻杆10穿过通孔328，通孔328起到对钻杆10稳定的效果。

优选的，如图3和图9所示，活动孔33周侧设有支撑平台34，支撑平台34上设有水平的槽道35，且定位座31周侧面固定连接有多个弹性件36，弹性件36与槽道35滑动连接；弹性件36包括槽杆361和杆体362，槽杆361的一端与槽道35滑动连接，杆体362的一端与定位座31固定连接，槽杆361上设有与杆体362滑动连接的导槽363，杆体362与导槽363一端之间固定连接有第三弹簧364；当定位杆62***定位孔322内，可带动定位座31向水平任意方向微调，使得定位座31的位置精确。

工作原理：使用前，先将应变片5放置在固定槽3253内，然后将将待测的钢管夹紧固定在上夹座3和下夹座2之间，通过升降气缸4带动上夹座3下降，对钢管压紧固定；升降机构7带动升降架8下降，带动钻孔机9和定位组件6下降，下将时，定位杆62先***定位孔322内，对定位座31的位置进行校正，然后压架65压在压座32表面，带动压座32整体下降直至压块325与钢管表面接触，升降架8停止下降，压块325将应变片5压紧在钢管表面停留5-10秒，待应变片5完全牢固粘贴在钢管表面后，升降架8继续下降，此时，挡块63与升降块321接触，挡块63下降带动升降块321下降，升降块321下降时带动压块325向外侧滑动，压块325滑动时起到对应变片5表面抚平的作用，同时为钻杆10留出钻孔空间，升降块321下降的同时，钻杆10穿过通孔328后对应变片5的中心位置打孔至合适深度，从而完成对钢管表面粘贴应变片5和打孔的一体化作业，且打孔位置精确；待打孔完成后，通过应变片5的感应的电阻和电流变化，测量和计算出钢管的释放的残余应力的大小，完成对钢管的残余应力测量。

最后应说明的是：在本发明的描述中，需要说明的是，术语“竖直”、“上”、“下”、“水平”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发明和简化描述，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发明的限制。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种无缝钢管横向残余应力检测设备，其特征在于，包括：

底座（1）；

钻孔机（9），钻孔机（9）上连接有钻杆（10），用于对钢管表面打孔；

升降机构（7），用于带动钻孔机（9）升降，升降机构（7）上连接有升降架（8），钻孔机（9）安装在升降架（8）上；

夹具机构，用于对钢管夹紧固定；

所述夹具机构包括上夹座（3）和下夹座（2），所述上夹座（3）和下夹座（2）之间连接有升降气缸（4），用于带动上夹座（3）下降；

所述上夹座（3）中心处设有活动孔（33），所述活动孔（33）内连接有可在水平任意方向活动的定位座（31），所述定位座（31）内连接有可升降的压座（32），所述压座（32）上连接有可水平滑动的压块（325）；

所述压块（325）下表面设有用于放置应变片（5）的固定槽（3253），压座（32）下降时带动压块（325）压在钢管表面，压块（325）将应变片（5）压紧粘贴在钢管表面；

所述升降架（8）上固定连接有与定位座（31）配合的定位组件（6）。

2.根据权利要求1所述的一种无缝钢管横向残余应力检测设备，其特征在于，所述压座（32）上设有与所述压块（325）水平滑动配合的滑槽（3201），且所述压座（32）上连接有升降块（321），所述升降块（321）上设有定位孔（322），且所述升降块（321）与所述压块（325）之间连接有连接杆（326），升降块（321）下降时带动压块（325）水平滑动，且所述定位座（31）一侧用于压块（325）滑出的避让槽（312）。

3.根据权利要求2所述的一种无缝钢管横向残余应力检测设备，其特征在于，所述压座（32）上设有与所述升降块（321）升降配合的升降槽（329），且所述升降块（321）与升降槽（329）底部之间固定连接有第一弹簧（320）；所述定位座（31）两侧均设有限位槽（311），所述压座（32）上设有与所述限位槽（311）滑动连接的限位块（323），限位块（323）与限位槽（311）底部之间固定连接有第二弹簧（324）。

4.根据权利要求3所述的一种无缝钢管横向残余应力检测设备，其特征在于，所述固定槽（3253）内设有与钢管表面吻合的弧形槽，弧形槽内连接有橡胶垫（3251），且固定槽（3253）对称连接有一对可弹性伸缩的压条（3252），两个压条（3252）设于弧形槽的两侧，压条（3252）用于将应变片（5）的边侧压紧在钢管表面。

5.根据权利要求4所述的一种无缝钢管横向残余应力检测设备，其特征在于，所述定位组件（6）包括连接架（61），所述连接架（61）上固定连接有与所述定位孔（322）配合的定位杆（62），且定位杆（62）表面固定连接有挡块（63），挡块（63）用于带动升降块（321）下降；所述连接架（61）上固定连接有滑杆（64），滑杆（64）上滑动连接有压架（65），用于带动压座（32）下降，且滑杆（64）表面连接有圆柱弹簧（66）。

6.根据权利要求5所述的一种无缝钢管横向残余应力检测设备，其特征在于，所述压座（32）上固定连接有与所述压架（65）下压配合的固定块（327），所述固定块（327）上设有与所述钻杆（10）配合的通孔（328）。

7.根据权利要求6所述的一种无缝钢管横向残余应力检测设备，其特征在于，所述活动孔（33）周侧设有支撑平台（34），支撑平台（34）上设有水平的槽道（35），且定位座（31）周侧面固定连接有多个弹性件（36），弹性件（36）与槽道（35）滑动连接。

8.根据权利要求7所述的一种无缝钢管横向残余应力检测设备，其特征在于，所述弹性件（36）包括槽杆（361）和杆体（362），槽杆（361）上设有与杆体（362）滑动连接的导槽（363），杆体（362）与导槽（363）一端之间固定连接有第三弹簧（364）。