[发明专利]一种基于电机驱动的高温恒力加载装置及其试验方法

权利要求书

1.一种基于电机驱动的高温恒力加载装置，其特征在于，包括支架，所述支架内安装有电机驱动机构、滚珠丝杆机构、夹持机构以及热处理炉，所述电机驱动机构与所述滚珠丝杆机构连接，所述夹持机构包括下杆和上杆，所述下杆与滚珠丝杆机构连接，所述电机驱动机构通过滚珠丝杆机构带动下杆移动；所述上杆与支架固定连接，所述下杆和上杆均连接有用于拉伸试样或压缩试样的夹具，所述夹具和试样位于所述热处理炉炉膛内。

2.根据权利要求1所述的高温恒力加载装置，其特征在于，所述电机驱动机构包括电机、减速直齿轮、传动轴、锥形齿轮、锥形齿轮箱和减速直齿轮箱，所述减速直齿轮箱内设有减速直齿轮，所述电机通过减速直齿轮与传动轴连接，所述传动轴的两端设置有锥形齿轮箱，所述锥形齿轮箱内设置有两个相互啮合的锥形齿轮，其中一个锥形齿轮与所述传动轴连接，另一个锥形齿轮与所述滚珠丝杆机构连接。

3.根据权利要求2所述的高温恒力加载装置，其特征在于，所述滚珠丝杆机构包括下支撑平台、中间移动平台和上支撑平台，所述中间移动平台位于下支撑平台与上支撑平台之间，所述中间移动平台安装有丝杆螺母和下杆，所述丝杆螺母通过螺纹连接有滚珠丝杆，所述上支撑平台安装有滚珠丝杆上支座，所述下支撑平台安装有滚珠丝杆下支座，所述滚珠丝杆的两端分别与滚珠丝杆上支座和滚珠丝杆下支座连接。

4.根据权利要求3所述的高温恒力加载装置，其特征在于，所述下支撑平台与上支撑平台之间还设置有导轨支柱，所述导轨支柱穿设于所述中间移动平台内。

5.根据权利要求4所述的高温恒力加载装置，其特征在于，所述上支撑平台设有通孔，所述下杆穿过所述通孔并与中间移动平台固定连接。

6.根据权利要求5所述的高温恒力加载装置，其特征在于，所述夹具包括第一拉伸夹具以及第二拉伸夹具，所述第一拉伸夹具设有拉伸夹具螺栓孔，所述第二拉伸夹具设置有拉伸夹具螺栓，所述拉伸夹具螺栓穿入所述拉伸夹具螺栓孔内并通过拉伸夹具螺母将第一拉伸夹具和第二拉伸夹具紧固在一起；或者所述夹具包括压缩夹具，所述压缩夹具表面设有防滑环形纹路。

7.根据权利要求6所述的高温恒力加载装置，其特征在于，所述上杆与下杆设有销孔，所述第一拉伸夹具和第二拉伸夹具均设有夹具销孔，所述第一拉伸夹具和第二拉伸夹具穿入至所述上杆与下杆内并将销孔与夹具销孔对齐，所述销穿过所述夹具销孔和销孔并通过紧固螺母将拉伸夹具固定在下杆与上杆上；所述压缩夹具设有夹具销孔，所述压缩夹具穿入至所述上杆与下杆内并将销孔与夹具销孔对齐，所述销穿过夹具销孔和销孔并通过紧固螺母将压缩夹具固定在下杆与上杆上。

8.根据权利要求7所述的高温恒力加载装置，其特征在于，所述滚珠丝杆的数量为两个，两个滚珠丝杆分别与传动轴的两端连接，所述传动轴与电机连接，通过电机带动两个所述滚珠丝杆旋转。

9.根据权利要求8所述的高温恒力加载装置，其特征在于，所述滚珠丝杆的底端通过滚珠丝杆联轴器与所述锥形齿轮连接。

10.一种基于电机驱动的高温恒力加载装置的试验方法，其特征在于，应用了权利要求1-9任一项所述的高温恒力加载装置，所述方法包括如下步骤：

步骤一：电机驱动机构通过减速直齿轮和锥形齿轮连接，电机同时输出转矩至左右两个滚珠丝杆，使得夹持机构的下杆沿导轨支柱上下移动，从而达到对试样施加压力或者拉力，其公式为其中P：电机的额定功率，单位：kW；n：电机的转速，单位：r/min；根据滚珠丝杆推力公式，试样施加的恒力F为：其中L：丝杆导程，单位：mm，η：丝杆传动效率；

步骤二：安装好试样后，在试样上装夹高温引伸计，实时检测标矩内应变ε；使用热处理炉加热至实验温度时，试样弹性模量会随着温度升高而降低，其公式为其中α₀：温度T等于0K时的线膨胀系数，A₁：与材料微观物理结构有关的常数，E₀：0K时试样弹性模量；由于热应变Δl_热造成的力值变化，通过实时调节电机转动距离进行补偿。