專利名稱：定位加載材料試驗(yàn)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于金屬材料試驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域，特別是提供了一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、功能齊全 的定位加載的材料試驗(yàn)機(jī)。
背景技術(shù)：
隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)材料的各種力學(xué)性能要求越來越高，這就要求對(duì)材料進(jìn) 行精確地試驗(yàn)的同時(shí)。也提高了對(duì)材料試驗(yàn)機(jī)的應(yīng)用性能。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、功能齊全、現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用 性強(qiáng)和檢測(cè)性可靠性高成為人們對(duì)材料試驗(yàn)機(jī)提出新的要求。目前現(xiàn)有的技術(shù)有國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局授權(quán)公告號(hào)CN200982938Y，專利名稱一種 彈簧拉壓試驗(yàn)機(jī)；授權(quán)公告號(hào)CN200986512Y，專利名稱彈簧拉壓試驗(yàn)機(jī)；和國(guó)家知識(shí)產(chǎn) 權(quán)局公開號(hào)CN101042322A，專利名稱一種恒載荷拉壓試驗(yàn)機(jī)。這些技術(shù)都是針對(duì)一些特 定領(lǐng)域和特定方面設(shè)計(jì)的，只能進(jìn)行單獨(dú)的拉壓試驗(yàn)，因此使用也有一定的局限性。以及目前投入使用的設(shè)備主要有砝碼式恒載荷拉伸試驗(yàn)機(jī)(或微機(jī)控制材料拉 伸試驗(yàn)機(jī)或萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī))和測(cè)力環(huán)(或彈簧裝置)。前者測(cè)試精確，但設(shè)備比較昂貴且占地 大，搬運(yùn)和安放不是很方便；后者結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低、適合批量試驗(yàn)，但裝置的精度低，且需 要大型記載設(shè)備輔助加載，不能自動(dòng)記錄數(shù)據(jù)、操作不方便。本專利設(shè)計(jì)的定位材料試驗(yàn)機(jī)可以克服這些缺點(diǎn)，不僅可以進(jìn)行單獨(dú)的拉壓試驗(yàn) 和扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)，同時(shí)也可以進(jìn)行拉扭或者壓扭組合試驗(yàn)。加載方式比較靈活，可以自動(dòng)加載也 可手動(dòng)加載，并且可以自動(dòng)記錄數(shù)據(jù)給數(shù)據(jù)處理帶來很大方便。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種通過定位加載的多功能材料試驗(yàn)機(jī)，解決了以往 設(shè)備使用和維護(hù)費(fèi)用昂貴、占地面積大等缺點(diǎn)，本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)一種能手動(dòng)加載也能自動(dòng) 加載的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、占地面積小(約60X30X25)、自動(dòng)采集和記錄數(shù)據(jù)的多功能定位材料試 驗(yàn)機(jī)。本裝置由控制系統(tǒng)、檢測(cè)系統(tǒng)、定位加載系統(tǒng)(拉壓扭)三大部分組成。控制系統(tǒng)是由工控機(jī)通過軟件系統(tǒng)控制運(yùn)動(dòng)控制卡，使運(yùn)功控制卡驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電動(dòng) 機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)經(jīng)聯(lián)軸器后帶動(dòng)法蘭軸實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)控制。檢測(cè)系統(tǒng)是由STSS-I應(yīng)力應(yīng)變模塊、加載傳感器、GGD19-LVDT位移傳感器組成， 定位試驗(yàn)時(shí)通過加載部位的傳感器獲得應(yīng)力應(yīng)變信號(hào)，然后加載傳感器將應(yīng)力應(yīng)變信號(hào)傳 送給STSS-I應(yīng)力應(yīng)變模塊；通過GGD19-LVDT位移傳感器獲得位移信號(hào)，實(shí)現(xiàn)定位實(shí)時(shí)檢測(cè) 出應(yīng)力應(yīng)變的變化。定位加載系統(tǒng)由固定底座、支撐機(jī)座和加載支撐部分組成，支撐機(jī)座和加載支撐 部分分別位于固定底座的兩端。支撐機(jī)座頂部設(shè)有緊固螺釘，作用是對(duì)試件施加固定鉸支 定位，支撐機(jī)座頂部設(shè)有銷孔，用于固定試件；加載支撐部分由定位加載機(jī)座、法蘭軸、超 越離合器、滾動(dòng)軸承、槽型螺母和兩個(gè)滑塊組成。定位加載機(jī)座固定于固定底座上，定位加載機(jī)座上有三個(gè)導(dǎo)向槽，第一導(dǎo)向槽是限制垂直自由度實(shí)現(xiàn)拉壓作用，第二導(dǎo)向槽是限制 水平自由度實(shí)現(xiàn)扭轉(zhuǎn)作用，第三導(dǎo)向槽的作用是通過第三導(dǎo)向槽調(diào)節(jié)槽形螺母鍵槽內(nèi)的滑 塊的左右移動(dòng)。兩個(gè)滑塊分別位于槽形螺母右部外徑兩個(gè)鍵槽內(nèi)，超越離合器和滾動(dòng)軸承 并列固定在定位加載機(jī)座里面，其中超越離合器位于滾動(dòng)軸承的外側(cè)。法蘭軸兩端帶有螺 紋，左端軸肩處帶有兩個(gè)與槽形螺母鍵槽相對(duì)應(yīng)的鍵槽，當(dāng)滑塊移動(dòng)到法蘭軸鍵槽內(nèi)后，使 槽形螺母與法蘭軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)，法蘭軸一端通過螺紋用六角螺母固定，另一端通過螺紋與槽 形螺母連接，法蘭軸通過超越離合器、滾動(dòng)軸承以及端部的六角螺母在定位加載機(jī)座圓形 空腔中心線處固定。槽型螺母右側(cè)與法蘭軸成螺紋聯(lián)接，左側(cè)是槽形凹腔，在槽形凹腔上 沿徑向有左右分布著兩個(gè)通孔，兩上通孔的位置與加載支撐機(jī)座上的第一和第二導(dǎo)向槽對(duì) 應(yīng)。拉壓試驗(yàn)時(shí)將試件放入槽型螺母凹腔內(nèi)，用第二圓柱銷穿過定位加載機(jī)座上的第一導(dǎo) 向槽、槽型螺母上與第一導(dǎo)向槽相對(duì)應(yīng)的通孔和試件。控制系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)經(jīng)聯(lián) 軸器后帶動(dòng)法蘭軸轉(zhuǎn)動(dòng)，法蘭軸與槽型螺母形成螺紋運(yùn)動(dòng)，即由法蘭軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成 槽型螺母的直線運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)對(duì)試件的定位拉壓加載試驗(yàn)。用第三圓柱銷穿過定位加載機(jī)座上 的第二導(dǎo)向槽、槽型螺母上與第二導(dǎo)向槽對(duì)應(yīng)的通孔和試件。當(dāng)兩個(gè)滑塊移動(dòng)到法蘭軸鍵 槽內(nèi)后，把法蘭軸與槽型螺母周向固定，使使法蘭軸與槽形螺母無相對(duì)運(yùn)動(dòng)，共同圍繞定位 加載機(jī)座圓形空腔中心線旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)試件的定位扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)。定位加載系統(tǒng)中法蘭軸以滾動(dòng)軸承和超越離合器為回轉(zhuǎn)中心轉(zhuǎn)動(dòng)；定位加載系統(tǒng) 利用超越離合器的不可逆轉(zhuǎn)特性，實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)過程中能保持加載載荷的恒定。本實(shí)用新型和現(xiàn)有的材料試驗(yàn)機(jī)相比有下列優(yōu)點(diǎn)1、試驗(yàn)機(jī)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、占用空間小、設(shè)備原理簡(jiǎn)單清晰，設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊，性價(jià)比高。2、創(chuàng)造性的實(shí)現(xiàn)了材料試驗(yàn)機(jī)對(duì)試件的定位試驗(yàn)，既可以手動(dòng)加載也可以自動(dòng)加 載，自動(dòng)采取和記錄數(shù)據(jù)，大大提到的數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。解決了現(xiàn)有試驗(yàn)機(jī)不能實(shí)現(xiàn)的問題。3、本實(shí)用新型創(chuàng)造性的運(yùn)用定位拉壓扭加載機(jī)座上的水平和垂直兩個(gè)方向的導(dǎo) 向槽，能實(shí)現(xiàn)一系列的拉壓試驗(yàn)和扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)。
本實(shí)用新型的具體實(shí)施例的結(jié)構(gòu)框圖及附圖說明如下圖1材料試驗(yàn)機(jī)整體結(jié)構(gòu)圖圖2定位加載系統(tǒng)(剖面俯視圖)圖3定位加載機(jī)座(外觀主視圖)圖4法蘭軸主視圖圖5法蘭軸側(cè)視圖1、工控機(jī)；2、運(yùn)動(dòng)控制卡；3、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)；4、STSS-I應(yīng)力應(yīng)變模塊；5、聯(lián)軸器；6、 超越離合器；7、滾動(dòng)軸承；8、槽型螺母；9、定位加載機(jī)座；10、GGD19-LVDT拉伸位移傳感器； 1UGGD19-LVDT扭轉(zhuǎn)位移傳感器；12、第一加載傳感器；13、第二加載傳感器；14、緊固螺釘； 15、墊鐵；16、支撐機(jī)座；17、固定底座；18、第一圓柱銷；19、試件；20、第二圓柱銷；21、第三 圓柱銷；22、螺釘；23、滑塊0個(gè))；24、六角螺母；25、法蘭軸；26、手動(dòng)加載棒。27、第一導(dǎo) 向槽；28、第二導(dǎo)向槽；29、第三導(dǎo)向槽。具體實(shí)施方案所述本實(shí)用新型由圖1材料試驗(yàn)機(jī)整體結(jié)構(gòu)圖、圖2定位加載系統(tǒng)(剖面俯視圖)、圖3定位加載機(jī)座(外觀主視圖)、圖4法蘭軸主視圖和圖5法蘭軸側(cè)視圖組成。其 加載方式分為自動(dòng)控制加載和手動(dòng)控制加載兩種。本實(shí)用新型專利材料試驗(yàn)機(jī)的具體功能實(shí)現(xiàn)方式如下—、控制系統(tǒng)自動(dòng)加載時(shí)通過在工控機(jī)1的相應(yīng)程序界面上輸入所需的實(shí)現(xiàn)參 數(shù)值，然后由軟件向運(yùn)動(dòng)控制卡2發(fā)出控制信號(hào)，運(yùn)動(dòng)控制卡2處理控制信息后驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電 動(dòng)機(jī)3旋轉(zhuǎn)，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)3經(jīng)聯(lián)軸器5帶動(dòng)法蘭軸25轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)加載，手動(dòng)加載時(shí)直 接用人力旋轉(zhuǎn)定手動(dòng)加載棒26帶動(dòng)法蘭軸25轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)手動(dòng)加載。二、檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)系統(tǒng)的具體實(shí)現(xiàn)方式是由GGD19-LVDT拉伸位移傳感器10、 GGD19-LVDT扭轉(zhuǎn)位移傳感器11、STSS-I應(yīng)力應(yīng)變模塊4、第一加載傳感器12、第二加載傳 感器13組成，加載時(shí)可通過第一加載傳感器12、第二加載傳感器13獲得應(yīng)力應(yīng)變信號(hào)，然 后第一加載傳感器12、第二加載傳感器13將應(yīng)力應(yīng)變信號(hào)傳送給STSS-I應(yīng)力應(yīng)變模塊5， 應(yīng)力應(yīng)變模塊信號(hào)處理后在工控機(jī)1上實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)顯示出應(yīng)力應(yīng)變的變化。GGD19-LVDT拉伸 位移傳感器10、GGD19-LVDT扭轉(zhuǎn)位移傳感器11可以檢測(cè)到加載后的試件位移變化，將信號(hào) 傳送給工控機(jī)1實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)顯示位移變化。三、定位加載系拉壓試驗(yàn)時(shí)，槽型螺母8和法蘭軸25通過與槽型螺母8的螺紋連 接帶動(dòng)槽型螺母8前后移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)試件19的拉壓。用第三圓柱銷21通過第二導(dǎo)向槽觀 把試件19、槽型螺母8、定位加載機(jī)座9連在一起。試件19的另一端放在支撐機(jī)座16上， 用第一圓柱銷18通過銷孔固定試件19，同時(shí)用緊固螺栓14擠壓墊鐵15限制試件19的自 由度。法蘭軸25轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，由于六角螺母M的軸向限制作用使法蘭軸25帶動(dòng)槽型螺母8前 后移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)試件的拉壓試驗(yàn)。其利用了超越離合器的不可逆轉(zhuǎn)特性，實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)過程中能 保持加載載荷的恒定。扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)時(shí)，當(dāng)滑塊23移動(dòng)到法蘭軸鍵槽內(nèi)后，使槽形螺母8與法蘭軸25 —起轉(zhuǎn) 動(dòng)，法蘭軸25的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)槽型螺母8轉(zhuǎn)動(dòng)，并用第二圓柱銷20通過第一導(dǎo)向槽27把試件 19的一端和槽型螺母8連在一起，試件19的另一端放在支撐機(jī)座16上，用第一圓柱銷18 通過銷孔固定試件19，同時(shí)用緊固螺栓14擠壓墊鐵15限制試件19的自由度。法蘭軸25 通過槽型螺母8帶動(dòng)試件19轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)試件的扭轉(zhuǎn)。由于超越離合器6的限制作用，使 得法蘭軸25只能單向旋轉(zhuǎn)，防止進(jìn)行扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)時(shí)法蘭軸25的反向轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)試件的扭轉(zhuǎn) 試驗(yàn)。其利用了超越離合器的不可逆轉(zhuǎn)特性，實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)過程中能保持加載載荷的恒定。以上實(shí)驗(yàn)若要實(shí)現(xiàn)手動(dòng)加載時(shí)，只要轉(zhuǎn)動(dòng)手動(dòng)加載棒沈帶動(dòng)法蘭軸25帶動(dòng)槽型 螺母8 —起運(yùn)動(dòng)，即可實(shí)現(xiàn)一系列的拉壓扭等特定試驗(yàn)。
權(quán)利要求1.一種定位加載材料試驗(yàn)機(jī)，由控制系統(tǒng)、檢測(cè)系統(tǒng)、定位加載系統(tǒng)三大部分組成；控 制系統(tǒng)是由工控機(jī)(1)通過軟件系統(tǒng)控制運(yùn)動(dòng)控制卡O)，使運(yùn)功控制卡( 驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電動(dòng) 機(jī)( 轉(zhuǎn)動(dòng)經(jīng)聯(lián)軸器( 后帶動(dòng)法蘭軸0 實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)控制；檢測(cè)系統(tǒng)是由STSS-I應(yīng)力應(yīng) 變模塊(4)、GGD19-LVDT拉伸位移傳感器(10)、GGD19-LVDT扭轉(zhuǎn)位移傳感器(11)、第一加 載傳感器(12)、第二加載傳感器(1 組成，定位試驗(yàn)時(shí)通過加載部位的傳感器獲得應(yīng)力應(yīng) 變信號(hào)，然后將第一加載傳感器(12)、第二加載傳感器(1 應(yīng)力應(yīng)變信號(hào)傳送給STSS-I應(yīng) 力應(yīng)變模塊；通過GGD19-LVDT位移傳感器(10)獲得位移信號(hào)，實(shí)現(xiàn)定位實(shí)時(shí)檢測(cè)出應(yīng) 力應(yīng)變的變化；其特征在于定位加載系統(tǒng)由固定底座(17)、支撐機(jī)座(16)和加載支撐部 分⑴組成，支撐機(jī)座(16)和加載支撐部分⑴分別位于固定底座(17)的兩端；支撐機(jī)座 (16)頂部設(shè)有緊固螺釘(14)，作用是對(duì)試件(19)施加固定鉸支定位，支撐機(jī)座(16)中部 設(shè)有銷孔，用于固定試件(19)；加載支撐部分(I)由定位加載機(jī)座(9)、法蘭軸(25)、超越 離合器(6)、滾動(dòng)軸承(7)、槽型螺母(8)和兩個(gè)滑塊組成；定位加載機(jī)座(9)固定于 固定底座(17)上，定位加載機(jī)座(9)上有三個(gè)導(dǎo)向槽，第一導(dǎo)向槽(XT)是限制垂直自由 度實(shí)現(xiàn)拉壓作用，第二導(dǎo)向槽08)是限制水平自由度實(shí)現(xiàn)扭轉(zhuǎn)作用，第三導(dǎo)向槽09)作用 是通過第三導(dǎo)向槽09)調(diào)節(jié)槽內(nèi)滑塊的左右移動(dòng)；超越離合器(6)和滾動(dòng)軸承(7) 并列固定在定位加載機(jī)座(9)里面，其中超越離合器(6)位于滾動(dòng)軸承(7)的外側(cè)，法蘭軸 (25)兩端帶有螺紋，左端軸肩處帶有兩個(gè)與槽形螺母(8)鍵槽相對(duì)應(yīng)的鍵槽，當(dāng)滑塊03) 移動(dòng)到法蘭軸0 鍵槽內(nèi)后，使槽形螺母(8)與法蘭軸0 周向固定在一起并轉(zhuǎn)動(dòng)，法蘭 軸0 —端通過螺紋用六角螺母04)固定，另一端通過螺紋與槽形螺母(8)連接，法蘭軸 (25)通過超越離合器(6)、滾動(dòng)軸承(7)以及端部的六角螺母04)在定位加載機(jī)座(9)圓 形空腔中心線處固定；槽型螺母(8)右側(cè)與法蘭軸0 成螺紋聯(lián)接，左側(cè)是槽形凹腔，在 槽形凹腔上沿徑向左右分布著兩個(gè)通孔，兩上通孔的位置與加載支撐機(jī)座上的第一導(dǎo)向槽 (27)和第二導(dǎo)向槽(28)對(duì)應(yīng)。
2.權(quán)利要求1所述的定位加載材料試驗(yàn)機(jī)，其特征在于所述定位加載系統(tǒng)中法蘭軸 (25)以滾動(dòng)軸承(7)和超越離合器(6)為回轉(zhuǎn)中心轉(zhuǎn)動(dòng)；定位加載系統(tǒng)利用超越離合器 (6)的不可逆轉(zhuǎn)特性，實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)過程中能保持加載載荷的恒定。
專利摘要定位加載材料試驗(yàn)機(jī)，屬材料試驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域，其特征在于定位加載系統(tǒng)，定位加載系統(tǒng)的支撐機(jī)座和加載支撐部分分別位于固定底座的兩端；加載支撐部分由定位加載機(jī)座、法蘭軸、超越離合器、滾動(dòng)軸承、槽型螺母、兩個(gè)滑塊組成。定位加載機(jī)座上有三個(gè)導(dǎo)向槽，滑塊分別位于槽形螺母右部外徑兩個(gè)鍵槽內(nèi)，超越離合器和滾動(dòng)軸承并列固定在定位加載機(jī)座里面。法蘭軸一端通過螺紋用六角螺母固定，另一端通過螺紋與槽形螺母連接，槽型螺母左側(cè)是槽形凹腔，在槽形凹腔上沿徑向有左右分布著兩個(gè)通孔，兩上通孔的位置與加載支撐機(jī)座上的第一和第二導(dǎo)向槽對(duì)應(yīng)。本實(shí)用新型運(yùn)用定位拉壓扭加載機(jī)座上的水平和垂直兩個(gè)方向的導(dǎo)向槽，能實(shí)現(xiàn)一系列拉壓試驗(yàn)和扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)。
文檔編號(hào)G01N3/26GK201852742SQ20102021296
公開日2011年6月1日 申請(qǐng)日期2010年6月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月2日
發(fā)明者馮愛新, 卞兆生, 周鵬程, 孫淮陽(yáng), 徐傳超, 曹宇鵬, 王俊偉, 聶貴鋒 申請(qǐng)人:江蘇大學(xué)