一种换热管间冲击滑动耦合磨损的实验装置

本发明涉及换热管，尤其是涉及一种换热管间冲击滑动耦合磨损的实验装置。

背景技术：

1、核电站压水堆蒸汽发生器的换热管是位于一次侧和二次侧之间的关键部件，而换热管受流致振动作用将会在弯管区域发生面内振动，使得换热管之间发生碰撞和滑动，进而造成换热管管壁减薄的磨损，更为严重的，换热管将会破裂，最终将导致蒸汽发生器管束完全失效。

2、换热管磨损的情况比一般管道磨损的情况更为复杂，该磨损既包括了滑动、碰撞时的磨损，还包括了微幅冲击时的磨损，即该类型的磨损为多种摩擦磨损形式的耦合作用。

3、其中，滑动磨损是指两个或多个表面间相对运动产生的磨损情况，冲击磨损是指在高速冲击或重复冲击下，物体表面因相互碰撞或冲击而出现的磨损情况。

4、上述该类型耦合作用的存在，加速了换热管疲劳裂纹的生成和扩展，使蒸汽发生器不能稳定的运行，进而缩短了设备的工作时间，而后续存在的安全隐患，将会导致更为严重的经济损失。

5、目前在蒸汽发生器换热管摩擦磨损方面的研究，大多数都是基于单一的运行模式即滑动磨损或者冲击磨损来开展的，如申请号为202111130662 .7，名称为一种换热管间的冲击磨损实验装置的中国发明专利。

6、因此，设计一种换热管间冲击滑动耦合磨损的实验装置，该装置能够模拟出换热管在核电站运行过程中遭受的冲击滑动耦合磨损，其对设备的指导设计、运行维护以及安全保障具有重大意义。

技术实现思路

1、本发明是为了克服上述现有技术中的缺陷，提供一种换热管间冲击滑动耦合磨损的实验装置，能较好地完成换热管间冲击滑动耦合磨损实验。

2、为了达到以上目的，本发明所采用的技术方案是：一种换热管间冲击滑动耦合磨损的实验装置，包括滑动机构，所述滑动机构上安装有与其平行设置的第一换热管；包括位于滑动机构下方的冲击机构，所述冲击机构上安装有与第一换热管平行设置的第二换热管；包括位于冲击机构下方的动力机构，所述动力机构驱动冲击机构远离或者靠近滑动机构运动，所述冲击机构和动力机构之间还设置有力补偿机构。

3、作为本发明的一种优选方案，包括固定机构，所述固定机构包括底板，所述底板的上端安装有用于固定滑动机构的丝杆固定板，所述底板的下端安装有滑轨，所述滑轨上依次布设第一滑块和第二滑块。

4、作为本发明的一种优选方案，包括固定框架，所述固定框架包括缓冲底板、安装在缓冲底板上的外框架和内框架，所述外框架朝内一侧安装固定机构，所述位于外框架内部的内框架用于支撑动力机构。

5、作为本发明的一种优选方案，所述滑动机构包括安装在丝杆固定板上的滚珠丝杆、驱动滚珠丝杆的伺服电机以及能在滚珠丝杆滑动的滑动夹具，所述滑动夹具朝向冲击机构的一面安装第一换热管。

6、作为本发明的一种优选方案，所述冲击机构包括安装在第一滑块上的冲击夹具，所述冲击夹具朝向滑动机构的一面安装第二换热管。

7、作为本发明的一种优选方案，所述力补偿机构包括位于第一滑块上的传感器夹具、位于第二滑块上的补偿调节板，所述传感器夹具、补偿调节板之间设置弹簧机构。

8、作为本发明的一种优选方案，所述弹簧机构包括弹簧挤压板、弹簧推力板以及位于弹簧挤压板、弹簧推力板之间的弹簧，所述弹簧的两侧布设有螺杆，所述螺杆依次穿过弹簧挤压板、弹簧推力板并锁紧在补偿调节板上。

9、作为本发明的一种优选方案，所述弹簧机构包括压力传感器、调节螺栓，所述压力传感器一端与传感器夹具固定连接，所述压力传感器另一端与弹簧挤压板固定连接；所述调节螺栓一端与弹簧推力板固定连接，所述调节螺栓另一端与补偿调节板固定连接。

10、作为本发明的一种优选方案，所述动力机构包括设置在内框架顶部步进电机，所述步进电机电机轴的前端安装飞轮，所述飞轮上安装凹槽凸轮，所述凹槽凸轮朝向力补偿机构的一面开有凹槽，所述凹槽内布设有连杆的一端，所述连杆的另一端固定在力补偿机构上。

11、作为本发明的一种优选方案，所述动力机构包括底座、支撑轴承，所述底座位于内框架和步进电机之间，所述底座将步进电机固定在内框架顶部，所述支撑轴承用于支撑步进电机的电机轴。

12、本发明的有益效果是：

13、1、本发明由于凹槽凸轮的设计，第二换热管仅实现冲击动作，其能与滑动的第一换热管实现大面积的摩擦接触，较好地完成冲击滑动耦合磨损实验。

14、2、本发明能通过调节弹簧的预紧力来控制力补偿机构冲击时的冲击载荷，并通过压力传感器显示，有利于实验时数据的记录和采集。

15、3、本发明力补偿机构中的弹簧能维持第一换热管和第二换热管滑动冲击磨损时施加在第一换热管和第二换热管间的应力稳定。

16、4、本发明变频电机和伺服电机较好地控制第一换热管、第二换热管位移的速度和行程，为多载荷、多频率的实验提供了有利环境。

17、5、本发明的第一换热管在滑动机构的作用下做往复水平滑动运动，而冲击机构在力补偿机构和动力机构作用下朝滑动机构方向做往复竖直冲击运动，冲击机构上的第二换热管冲击滑动机构上正在滑动的第一换热管，使第一换热管、第二换热管均受到了冲击滑动的耦合作用，有利于在该冲击滑动耦合作用下对换热管进行各种参数的实验测试。

18、6、本发明将压力传感器与传感器夹具、弹簧推力板螺纹连接，压力传感器在第一滑块，第二滑块之间只受到上下方向力的作用，其显示的力的参数更为准确，实验装置测试效果更好。

19、7、本发明调节螺栓安装在弹簧推力板和补偿调节板之间的位置控制了第一换热管和第二换热管之间的距离，间接控制着第一换热管、第二换热管冲击时的应力。

20、8、本发明凹槽凸轮的凸轮上还形成有凸起圆柱，该凸起圆柱与连杆的中间镂空部分配合，避免连杆在凸轮高速转动下左右摆动，使连杆始终保持上、下竖直运动。

技术特征：

1.一种换热管间冲击滑动耦合磨损的实验装置，其特征在于，

2.根据权利要求1所述的一种换热管间冲击滑动耦合磨损的实验装置，其特征在于，

3.根据权利要求1所述的一种换热管间冲击滑动耦合磨损的实验装置，其特征在于，包括固定框架（600），所述固定框架（600）包括缓冲底板（601）、安装在缓冲底板（601）上的外框架（603）和内框架（602），所述外框架（603）朝内一侧安装固定机构（100），所述位于外框架（603）内部的内框架（602）用于支撑动力机构（500）。

4.根据权利要求1所述的一种换热管间冲击滑动耦合磨损的实验装置，其特征在于，所述滑动机构（200）包括安装在丝杆固定板（102）上的滚珠丝杆（201）、驱动滚珠丝杆（201）的伺服电机（202）以及能在滚珠丝杆（201）滑动的滑动夹具（203），所述滑动夹具（203）朝向冲击机构（300）的一面安装第一换热管（1）。

5.根据权利要求1所述的一种换热管间冲击滑动耦合磨损的实验装置，其特征在于，所述冲击机构（300）包括安装在第一滑块（104）上的冲击夹具（301），所述冲击夹具（301）朝向滑动机构（200）的一面安装第二换热管（2）。

6.根据权利要求1所述的一种换热管间冲击滑动耦合磨损的实验装置，其特征在于，所述力补偿机构（400）包括位于第一滑块（104）上的传感器夹具（401）、位于第二滑块（105）上的补偿调节板（402），所述传感器夹具（401）、补偿调节板（402）之间设置弹簧机构（410）。

7.根据权利要求6所述的一种换热管间冲击滑动耦合磨损的实验装置，其特征在于，所述弹簧机构（410）包括弹簧挤压板（411）、弹簧推力板（412）以及位于弹簧挤压板（411）、弹簧推力板（412）之间的弹簧（413），所述弹簧（413）的两侧布设有螺杆（414），所述螺杆（414）依次穿过弹簧挤压板（411）、弹簧推力板（412）并锁紧在补偿调节板（402）上。

8.根据权利要求6所述的一种换热管间冲击滑动耦合磨损的实验装置，其特征在于，所述弹簧机构（410）包括压力传感器（415）、调节螺栓（416），所述压力传感器（415）一端与传感器夹具（401）固定连接，所述压力传感器（415）另一端与弹簧挤压板（411）固定连接；所述调节螺栓（416）一端与弹簧推力板（412）固定连接，所述调节螺栓（416）另一端与补偿调节板（402）固定连接。

9.根据权利要求1所述的一种换热管间冲击滑动耦合磨损的实验装置，其特征在于，所述动力机构（500）包括设置在内框架（602）顶部步进电机（501），所述步进电机（501）电机轴的前端安装飞轮（502），所述飞轮（502）上安装凹槽凸轮（503），所述凹槽凸轮（503）朝向力补偿机构（400）的一面开有凹槽，所述凹槽内布设有连杆（504）的一端，所述连杆（504）的另一端固定在力补偿机构（400）上。

10.根据权利要求9所述的一种换热管间冲击滑动耦合磨损的实验装置，其特征在于，所述动力机构（500）包括底座（505）、支撑轴承（506），所述底座（505）位于内框架（602）和步进电机（501）之间，所述底座（505）将步进电机（501）固定在内框架（602）顶部，所述支撑轴承（506）用于支撑步进电机（501）的电机轴。

技术总结
本发明涉及换热管技术领域，尤其是涉及一种换热管间冲击滑动耦合磨损的实验装置，包括滑动机构、冲击机构、动力机构，滑动机构上安装第一换热管，冲击机构上安装有与第一换热管平行设置的第二换热管，动力机构驱动冲击机构远离或者靠近滑动机构运动，冲击机构和动力机构之间还设置有力补偿机构，本发明第一换热管做往复滑动运动，而冲击机构在力补偿机构和动力机构作用下朝滑动机构方向做往复竖直冲击运动，第一换热管、第二换热管之间受到了冲击滑动耦合作用，方便在该冲击滑动耦合作用下对换热管进行各种参数的实验测试。

技术研发人员：包士毅,娄乘铭,郑瑜,何青辉,王煦嘉,李玲,王谊清
受保护的技术使用者：浙江工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/2/25