螺壓推進劑螺壓成型過程中螺桿和物料工藝溫度測量裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種螺壓推進劑螺壓成型過程中螺桿和物料工藝溫度測定裝置，包括電機、導向螺桿、應力環(huán)傳感器、拉力連桿、托架箱、傳壓套桿、試樣固定筒、砝碼、恒溫箱、機架、試樣定位桿和計算機；電機通過渦輪蝸桿與導向螺桿的一端連接；導向螺桿的另一端與應力環(huán)傳感器螺接；所述機架通過橫梁與電機連接；機架的中部安裝恒溫箱，所述恒溫箱的內部能夠保溫且能夠設定溫度；恒溫箱內安裝有兩端開口的固定筒，固定筒的一端固定在恒溫箱內壁，另一端由恒溫箱側壁水平穿出；該裝置能夠測試特定轉速和壓力下螺壓推進劑物料溫度與剪切力的變化關系，該變化關系能夠指導本領域技術人員確定螺壓推進劑物料和螺桿的工藝溫度，實現推進劑的安全試制。
【專利說明】螺壓推進劑螺壓成型過程中螺桿和物料工藝溫度測量裝置
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種測試材料溫度、轉速、壓力與剪切力變化規(guī)律的裝置，尤其涉及一種螺壓推進劑螺壓成型過程中螺桿和物料工藝溫度的測量裝置。
【背景技術】
[0002]我國的螺壓推進劑成型工藝技術是上世紀50年代從俄羅斯引進的，通過幾代人的努力，我們掌握了雙基推進劑和含有少量RDX、HMX的改性雙基推進劑成型工藝技術，但工藝理論基礎研究薄弱，缺乏工藝研究的相關手段和方法，工藝參數的設計全靠經驗。近年來，具有能量高、密度大、燃氣清潔等優(yōu)點的螺壓高固體含量推進劑在武器裝備上得到了廣泛應用，但是由于螺壓高固體含量推進劑配方中高能固體填料的增加，給成型加工帶來了極大的安全問題。我國在進行高固體含量推進劑加工時，多次發(fā)生爆燃甚至爆炸等安全事故，造成重大人員傷亡和財產損失，高固體含量推進劑成型工藝的安全問題已成為該推進劑技術研究的瓶頸。
[0003]經研究發(fā)現，螺壓推進劑物料的剪切力低時，螺桿與機體之間的物料容易被剪斷而打滑，進而導致摩擦、發(fā)熱，產生事故。而剪切力的大小則由螺壓推進劑成型過程中物料和螺桿的工藝溫度來決定，此前無法知道物料溫度與剪切力的變化關系，所以物料和螺桿溫度按經驗選取，具有盲目性。測試溫度與剪切力大小的變化規(guī)律，尋找合適的剪切力區(qū)間，降低推進劑螺壓成型過程中的發(fā)熱量，是新型螺壓推進劑成型工藝理論的必不可少的新技術，這一技術在國內外還是空白。
[0004]因此，設計一種螺壓推進劑螺壓成型時螺桿和物料工藝溫度的測量裝置，對于研究螺壓高固體含量推進劑安全成型工藝理論及工藝參數設計具有十分重要的現實意義，同時，對于高固體含量推進劑用新型螺壓機的螺桿設計和模具設計具有較高的參考價值。

【發(fā)明內容】

[0005]針對上述現有技術中存在的缺陷或不足，本發(fā)明的目的在于，提供一種螺壓推進劑螺壓成型過程中螺桿和物料工藝溫度測量裝置，該裝置能夠測試特定轉速和壓力下螺壓推進劑物料溫度與剪切力的變化關系，該變化關系能夠指導本領域技術人員確定螺壓推進劑物料和螺桿的工藝溫度，實現推進劑的安全試制。
[0006]為了達到上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案予以解決:
[0007]—種螺壓推進劑螺壓成型過程中螺桿和物料工藝溫度測定裝置，包括電機、導向螺桿、應力環(huán)傳感器、拉力連桿、托架箱、傳壓套桿、試樣固定筒、砝碼、恒溫箱、機架、試樣定位桿和計算機；其中:
[0008]所述電機通過渦輪蝸桿與導向螺桿的一端連接；導向螺桿的另一端與應力環(huán)傳感器螺接；所述機架通過橫梁與電機連接；機架的中部安裝恒溫箱，所述恒溫箱的內部能夠保溫且能夠設定溫度；恒溫箱內安裝有兩端開口的固定筒，固定筒的一端固定在恒溫箱內壁，另一端由恒溫箱側壁水平穿出；固定筒內設置有與其同軸的外壁為階梯狀的試樣固定筒，試樣固定筒半徑較大的一端也固定在恒溫箱的內壁，半徑較小的一端穿出固定筒；試樣固定筒穿出固定筒的一端外部套有一帽狀的手柄；手柄的開口端與固定筒連接，手柄的封閉端上設有一卡頭線通孔；
[0009]所述應力環(huán)傳感器通過拉力連桿連接試樣定位桿的一端；電機驅動導向螺桿在水平方向上來回直線運動，導向螺桿通過應力環(huán)傳感器拉動試樣定位桿在水平方向上直線運動，進而帶動拉力拉桿在水平方向上直線運動；試樣定位桿的另一端依次穿過機架上設置的通孔以及恒溫箱的側壁后進入試樣固定筒中；試樣固定筒內壁為階梯狀，其內徑較小段的內徑小于試樣定位桿進入試樣固定筒的一端的外徑，從而限定了試樣定位桿進入試樣固定筒的深度，試樣定位桿能夠在試樣固定筒的內徑較大段中來回移動；拉力連桿、試樣定位桿、固定筒、試樣固定筒和手柄五者同軸；試樣定位桿位于試樣固定筒的一端設有一豎直的試樣安裝孔；
[0010]恒溫箱上半部分內設有豎直的套筒，套筒與恒溫箱外部相連通；試樣安裝孔的上下兩端對應位置處的試樣固定筒上均設有一豎直的通孔，該兩個豎直的通孔與套筒、試樣安裝孔的內徑均相同且四者同軸，兩個豎直的通孔與試樣安裝孔形成的豎直的空腔用于安裝試樣；該空腔的內徑與試樣30的外徑相等且該空腔與試樣的高度相等；
[0011]機架上端安裝托架箱；托架位于托架箱中且托架的兩端分別從托架箱的兩個側壁上設置的第一豎直縫和第二豎直縫穿出；且第一豎直縫和第二豎直縫的高度與托架箱的內腔高度相等；托架箱的另外兩個側壁的中部設有對應的通孔，托架通過一個穿過該兩個通孔的轉軸安裝在托架箱內，托架能夠繞轉軸沿自身的豎直面轉動；托架的靠近導向螺桿的一端設有把手；托架的另一端設有用于懸掛砝碼的掛鉤；在轉軸與靠近掛鉤的托架箱的一端之間的托架的下方連接有傳壓套桿；
[0012]所述傳壓套桿包括托架支桿、螺帽、頂桿、套筒和活塞，其中，所述托架支桿的上端連接托架，托架支桿的下端通過螺帽螺接頂桿的上端，通過旋轉頂桿可調節(jié)傳壓套桿的整體高度；頂桿的下端連接活塞的上端，活塞的下端外徑等于套筒的內徑；托架支桿、螺帽、頂桿、套筒、活塞和套筒同軸；活塞的下端位于套筒內，且活塞能夠從套筒取出；
[0013]所述電機、應力環(huán)傳感器和恒溫箱分別與計算機相連。
[0014]進一步的，所述試樣固定筒與固定筒之間在軸向上通過定位銷固定。
[0015]進一步的，所述試樣定位桿的該端徑向中心上開有一軸向的凹槽；該凹槽內固定一桿，桿一端安裝在凹槽內，另一端固定有卡頭線，卡頭線的另一端依次穿出試樣固定筒和手柄上的卡頭線通孔，并在手柄外連接有一尺寸大于卡頭線通孔的卡頭，卡頭線位于手柄外的部分通過設在機架上的支撐桿支撐。
[0016]本發(fā)明具有的優(yōu)點和效果如下:
[0017]通過不同的渦輪蝸桿組件配合實現了在不同剪切速率(12.5y/mm* s—1，125 y /mm.s_\ 1250 y /mm.s_0下測試物料的剪切性能，通過對恒溫箱的保溫及對被測試樣的加熱功能，實現溫度在25°C?100°C可調，從而可測試不同溫度環(huán)境下物料的剪切性能，試驗過程中通過調節(jié)砝碼的大小實現測試不同載荷作用過程中物料的剪切性能，加工直徑大小不同的((p4.9mm、(p5.0mm、(p5.1mm、(p5.2mm)試樣放置孔可研究試樣尺寸對物料
剪切性能的影響規(guī)律。計算機自動控制試驗過程，利用專業(yè)軟件設定剪切速度、溫度、加載力等試驗參數，能夠對實驗數據進行實時的采集和分析處理。經測試，本發(fā)明的裝置的測試結果相對誤差小于2%。
[0018]以下結合附圖和具體實施技術對本發(fā)明進一步解釋說明。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1為本發(fā)明的結構示意圖。
[0020]圖2為試樣定位桿和傳壓套桿的連接結構示意圖。
[0021]圖3為試樣定位桿的結構示意圖。
[0022]圖4為托架和傳壓套桿的連接結構示意圖。
[0023]圖5為圖1的A-A視圖。
[0024]圖中各標號含義:1_電機；2_導向螺桿；3_應力環(huán)傳感器；4_拉力連桿；5_托架箱；6_傳壓套桿；7_試樣固定筒；8_定位銷；9-手柄；10_砝碼；11-恒溫箱；12_托架；13-機架；14_試樣定位桿；15_橫梁；16_支撐桿；17_卡頭線；18_螺帽；19_把手；20_第一豎直縫；22_轉軸；23_托架支桿；24_第二豎直縫；25_活塞；26_套筒；27_桿；28_固定筒；29_卡頭；30_試樣；31_頂桿；32_試樣安裝孔；33_凹槽。
【具體實施方式】
[0025]如圖1所示，本發(fā)明的螺壓推進劑螺壓成型過程中螺桿和物料工藝溫度測定裝置，包括電機1、導向螺桿2、應力環(huán)傳感器3、拉力連桿4、托架箱5、傳壓套桿6、試樣固定筒7、砝碼10、恒溫箱11、機架13、試樣定位桿14和計算機；其中:
[0026]所述電機I通過渦輪蝸桿與導向螺桿2的一端連接；導向螺桿2的另一端與應力環(huán)傳感器3螺接；所述機架13通過橫梁15與電機I連接；機架13的中部安裝恒溫箱11，所述恒溫箱11的內部能夠保溫且能夠設定溫度；恒溫箱11內安裝有兩端開口的固定筒28，固定筒28的一端固定在恒溫箱11內壁，另一端由恒溫箱11側壁水平穿出；固定筒28內設置有與其同軸的外壁為階梯狀的試樣固定筒7，試樣固定筒7半徑較大的一端也固定在恒溫箱11的內壁，半徑較小的一端穿出固定筒28，試樣固定筒7與固定筒28之間在軸向上通過定位銷8固定；試樣固定筒7穿出固定筒28的一端外部套有一帽狀的手柄9 ;手柄9的開口端與固定筒28連接，手柄9的封閉端上設有一卡頭線通孔。
[0027]所述應力環(huán)傳感器3通過拉力連桿4連接試樣定位桿14的一端；電機I驅動導向螺桿2在水平方向上來回直線運動，導向螺桿2通過應力環(huán)傳感器3拉動試樣定位桿14在水平方向上直線運動，進而帶動拉力拉桿4在水平方向上直線運動；試樣定位桿14的另一端依次穿過機架13上設置的通孔以及恒溫箱11的側壁后進入試樣固定筒7中；試樣固定筒7內壁為階梯狀，其內徑較小段的內徑小于試樣定位桿14進入試樣固定筒7的一端的外徑，從而限定了試樣定位桿14進入試樣固定筒7的深度,試樣定位桿14能夠在試樣固定筒7的內徑較大段中來回移動；拉力連桿4、試樣定位桿14、固定筒28、試樣固定筒7和手柄9五者同軸；試樣定位桿14位于試樣固定筒7的一端設有一豎直的試樣安裝孔32，且試樣定位桿14的該端徑向中心上開有一軸向的凹槽33 ;該凹槽33內固定一桿27,桿27 —端安裝在凹槽33內，另一端固定有卡頭線17，卡頭線17的另一端依次穿出試樣固定筒7和手柄9上的卡頭線通孔，并在手柄9外連接有一尺寸大于卡頭線通孔的卡頭29，卡頭線位于手柄9外的部分通過設在機架13上的支撐桿16支撐；卡頭線17使得在試樣固定筒7在拉力連桿4的拉力下移出機架13后，能夠容易地將試樣固定筒7反向拉回試樣固定筒7內；卡頭29用于防止卡頭線17被試樣固定筒7拉入試樣固定筒7內不易穿出。
[0028]恒溫箱11上半部分內設有豎直的套筒26，套筒26與恒溫箱11外部相連通；試樣安裝孔32的上下兩端對應位置處的試樣固定筒7上均設有一豎直的通孔，該兩個豎直的通孔與套筒26、試樣安裝孔32的內徑均相同且四者同軸，兩個豎直的通孔與試樣安裝孔32形成的豎直的空腔用于安裝試樣30 ;該空腔的內徑與試樣30的外徑相等且該空腔與試樣30的聞度相等。
[0029]機架13上端安裝托架箱5 ;托架12位于托架箱5中且托架12的兩端分別從托架箱5的兩個側壁上設置的第一豎直縫20和第二豎直縫24穿出；且第一豎直縫20和第二豎直縫24的高度與托架箱的內腔高度相等；托架箱5的另外兩個側壁的中部設有對應的通孔，托架12通過一個穿過該兩個通孔的轉軸22安裝在托架箱5內，托架12能夠繞轉軸22沿自身的豎直面轉動；托架12的靠近導向螺桿2的一端設有把手19 ;托架12的另一端設有用于懸掛砝碼10的掛鉤；在轉軸22與靠近掛鉤的托架箱5的一端之間的托架12的下方連接有傳壓套桿6 ；
[0030]所述傳壓套桿6包括托架支桿23、螺帽18、頂桿31、套筒26和活塞25，其中，托架支桿23的上端連接托架12，托架支桿23的下端通過螺帽18螺接頂桿31的上端，通過旋轉頂桿31可調節(jié)傳壓套桿6的整體高度；頂桿31的下端連接活塞25的上端，活塞25的下端外徑等于套筒26的內徑；托架支桿23、螺帽18、頂桿31、套筒26、活塞25和套筒26同軸；活塞25的下端位于套筒26內，且活塞25能夠從套筒26取出。
[0031]所述電機1、應力環(huán)傳感器3、恒溫箱11分別與計算機相連，計算機用于通過專業(yè)軟件對試驗數據進行實時采集和分析處理。
[0032]本發(fā)明的工作過程及原理如下:
[0033]首先，向下扳動把手19，托架12繞轉軸22轉動使得托架12設有掛鉤的一端向上運動，從而帶動連接在該端下方的傳壓套桿6向上運動，使得活塞25的下端高于套筒26，此時通過套筒26向試樣安裝孔32內安裝試樣,再松開把手19,并在托架5的一端加載試驗所需破碼10,使活塞25下降進入套筒26,活塞25將試樣30在豎直方向上向下壓入試樣安裝孔32，并進入試樣固定筒7的下部的豎直的通孔，此時活塞被砝碼向下被壓緊，從而將試樣30壓緊。試樣定位桿4 一端通過螺紋與連桿14固連，另一端插上定位銷8以防測試樣品水平移動，然后對恒溫箱11進行加熱升溫，當溫度達到所需試驗溫度并恒溫一定時間后，向計算機輸入試驗所需的溫度、剪切速率、加載砝碼大小等控制參數，通過計算機啟動電機開始試驗，當試件被剪斷后，電機I停止工作。
[0034]如圖1所示，在試驗過程中，電機I通過渦輪蝸桿驅動導向螺桿2水平向左運動，導向螺桿2通過應力環(huán)傳感器3給連桿14施加一水平拉力,連桿14進而帶動試樣定位桿4相對于傳壓套桿6發(fā)生水平移動，實現被測樣品和傳壓套桿6的活塞25下端對應位置處的剪切，同時，應力環(huán)傳感器3實時對作用于連桿14上的剪切力進行檢測并傳輸到計算機；剪切力等于導向螺桿2通過應力環(huán)傳感器3給連桿14施加的水平推力。計算機實時采集數據及控制參數進行處理分析，并作出剪切力隨溫度、壓力、樣品尺寸及剪切速度的變化曲線，其中，被測樣品所受剪切強度大小的計算公式如下:[0035]
【權利要求】
1.一種螺壓推進劑螺壓成型過程中螺桿和物料工藝溫度測定裝置，其特征在于，包括電機(I)、導向螺桿(2)、應力環(huán)傳感器(3)、拉力連桿(4)、托架箱(5)、傳壓套桿(6)、試樣固定筒(7)、砝碼(10)、恒溫箱(11)、機架(13)、試樣定位桿(14)和計算機；其中: 所述電機(I)通過渦輪蝸桿與導向螺桿(2)的一端連接；導向螺桿(2)的另一端與應力環(huán)傳感器(3)螺接；所述機架(13)通過橫梁(15)與電機(I)連接；機架(13)的中部安裝恒溫箱(11)，所述恒溫箱(11)的內部能夠保溫且能夠設定溫度；恒溫箱(11)內安裝有兩端開口的固定筒(28),固定筒(28)的一端固定在恒溫箱(11)內壁，另一端由恒溫箱(11)側壁水平穿出；固定筒(28)內設置有與其同軸的外壁為階梯狀的試樣固定筒(7)，試樣固定筒(7)半徑較大的一端也固定在恒溫箱(11)的內壁，半徑較小的一端穿出固定筒(28);試樣固定筒(7)穿出固定筒(28)的一端外部套有一帽狀的手柄(9);手柄(9)的開口端與固定筒(28)連接，手柄(9)的封閉端上設有一卡頭線通孔； 所述應力環(huán)傳感器(3)通過拉力連桿(4)連接試樣定位桿(14)的一端；電機(I)驅動導向螺桿(2)在水平方向上來回直線運動，導向螺桿(2)通過應力環(huán)傳感器(3)拉動試樣定位桿(14)在水平方向上直線運動，進而帶動拉力拉桿(4)在水平方向上直線運動；試樣定位桿(14)的另一端依次穿過機架(13)上設置的通孔以及恒溫箱(11)的側壁后進入試樣固定筒(7)中；試樣固定筒(7)內壁為階梯狀，其內徑較小段的內徑小于試樣定位桿(14)進入試樣固定筒(7)的一端的外徑，從而限定了試樣定位桿(14)進入試樣固定筒(7)的深度，試樣定位桿(14 )能夠在試樣固定筒(7 )的內徑較大段中來回移動；拉力連桿(4 )、試樣定位桿(14)、固定筒(28)、試樣固定筒(7)和手柄(9)五者同軸；試樣定位桿(14)位于試樣固定筒(7)的一端設有一豎直的 試樣安裝孔(32)； 恒溫箱(11)上半部分內設有豎直的套筒(26)，套筒(26)與恒溫箱(11)外部相連通；試樣安裝孔(32)的上下兩端對應位置處的試樣固定筒(7)上均設有一豎直的通孔，該兩個豎直的通孔與套筒(26)、試樣安裝孔(32)的內徑均相同且四者同軸，兩個豎直的通孔與試樣安裝孔(32)形成的豎直的空腔用于安裝試樣(30);該空腔的內徑與試樣(30)的外徑相等且該空腔與試樣(30)的高度相等；機架(13)上端安裝托架箱(5);托架(12)位于托架箱(5)中且托架(12)的兩端分別從托架箱(5)的兩個側壁上設置的第一豎直縫(20)和第二豎直縫(24)穿出；且第一豎直縫(20)和第二豎直縫(24)的高度與托架箱的內腔高度相等；托架箱(5)的另外兩個側壁的中部設有對應的通孔，托架(12)通過一個穿過該兩個通孔的轉軸(22)安裝在托架箱(5)內，托架(12)能夠繞轉軸(22)沿自身的豎直面轉動；托架(12)的靠近導向螺桿(2)的一端設有把手(19);托架(12)的另一端設有用于懸掛砝碼(10)的掛鉤；在轉軸(22)與靠近掛鉤的托架箱(5)的一端之間的托架(12)的下方連接有傳壓套桿(6)；所述傳壓套桿(6)包括托架支桿(23)、螺帽(18)、頂桿(31)、套筒(26)和活塞(25)，其中，所述托架支桿(23)的上端連接托架(12)，托架支桿(23)的下端通過螺帽(18)螺接頂桿(31)的上端，通過旋轉頂桿(31)可調節(jié)傳壓套桿(6)的整體高度；頂桿(31)的下端連接活塞(25)的上端，活塞(25)的下端外徑等于套筒(26)的內徑；托架支桿(23)、螺帽(18)、頂桿(31)、套筒(26)、活塞(25)和套筒(26)同軸；活塞(25)的下端位于套筒(26)內，且活塞(25)能夠從套筒(26)取出； 所述電機(I)、應力環(huán)傳感器(3)、恒溫箱(11)分別與計算機相連。
2.如權利要求1所述螺壓推進劑螺壓成型過程中螺桿和物料工藝溫度測定裝置，其特征在于，所述試樣固定筒(7)與固定筒(28)之間在軸向上通過定位銷8固定。
3.如權利要求1所述螺壓推進劑螺壓成型過程中螺桿和物料工藝溫度測定裝置，其特征在于，所述試樣定位桿(14)的該端徑向中心上開有一軸向的凹槽(33);該凹槽(33)內固定一桿(27),桿(7)—端安裝在凹槽(33)內，另一端固定有卡頭線(17),卡頭線(17)的另一端依次穿出試樣固定筒(7)和手柄(9)上的卡頭線通孔，并在手柄(9)外連接有一尺寸大于卡頭線通孔的卡頭(29)，卡頭線位于手柄(9)外的部分通過設在機架(13)上的支撐桿(16)支 撐。
【文檔編號】G01N3/24GK103698227SQ201310628959
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年11月28日 優(yōu)先權日:2013年11月28日
【發(fā)明者】張曉宏, 宋秀鐸, 熊賢鋒, 張軍, 許煜, 張蕊娥 申請人:西安近代化學研究所