本實用新型涉及材料特性測試技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種材料特性測試設(shè)備，特別涉及一種可變環(huán)境溫度的材料阻尼測試裝置。

背景技術(shù)：

材料的阻尼特性已經(jīng)被人們熟知，利用傳統(tǒng)的材料阻尼測試裝置很容易測得材料的阻尼。但作為在溫差變化較大的工作環(huán)境下，材料的阻尼并不是一成不變的，其阻尼特性受溫度影響很大，特別是粘彈性復(fù)合材料。由于復(fù)合材料是一種新型的功能性結(jié)構(gòu)材料，可實現(xiàn)設(shè)備結(jié)構(gòu)較強阻尼減振性能，在航空航天、交通運輸工程和國防工程等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景，而上述領(lǐng)域工作環(huán)境溫差變化很大，所以研究溫差變化很大的工作環(huán)境下的材料阻尼特性是非常必要的。而傳統(tǒng)的材料阻尼測試裝置并不能方便的在溫差變化較大的工作環(huán)境下進行測試。故給材料阻尼特性的研究帶來了不便。

為適應(yīng)當下研究的需求，測試阻尼方便、快捷，測試精度滿足要求，一種可變環(huán)境溫度的材料阻尼測試裝置是基于溫度可調(diào)控技術(shù)、精密測試技術(shù)的材料阻尼測試裝置。該裝置適用于工作環(huán)境溫度變化甚大的材料阻尼特性的測試，為研究人員在工程應(yīng)用中提供可靠的研究依據(jù)。

目前沒有發(fā)現(xiàn)同本實用新型類似技術(shù)的說明或報道，也尚未收集到國內(nèi)外類似的資料。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的主要目的在于提供一種可變環(huán)境溫度的材料阻尼測試裝置，解決現(xiàn)有材料阻尼測試裝置不能方便的在溫差變化較大的工作環(huán)境下進行測試的問題。

為實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供了一種可變環(huán)境溫度的材料阻尼測試裝置，其特征在于，包括：高低溫控制柜、高低溫試驗箱、試件庫、試件夾具裝置、機械手臂裝置、電氣控制與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、計算機控制與分析系統(tǒng)、非接觸式激振器和電渦流傳感器；其中，高低溫控制柜可控制高低溫試驗箱的溫度，且與高低溫試驗箱分開安裝；機械手臂裝置置于高低溫試驗箱內(nèi)，機械手臂裝置通過螺栓固定；試件庫通過滑塊軌道系統(tǒng)置于高低溫試驗箱側(cè)壁；電氣控制與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與非接觸式激振器、電渦流傳感器、機械手臂裝置、試件夾具裝置及滑塊軌道系統(tǒng)電連接；計算機控制與分析系統(tǒng)與電氣控制與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)相連。

優(yōu)選的，所述滑塊軌道系統(tǒng)包括：箱體側(cè)壁上的試件庫雙軌道、試件庫單軌道、試件庫滑塊、試件庫絲杠、試件庫驅(qū)動滑塊電機、試件庫滑塊擋板；其中，試件庫單軌道橫跨于試件庫雙軌道之上，試件庫絲杠設(shè)置在試件庫單軌道上，兩端螺紋固定于試件庫滑塊擋板，一端的試件庫滑塊擋板上固定有與試件庫絲杠一端連接的試件庫驅(qū)動滑塊電機，試件庫絲杠穿過試件庫滑塊與其螺紋連接，所述試件庫驅(qū)動滑塊電機與電氣控制與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)電連接。

優(yōu)選的，高低溫試驗箱內(nèi)還設(shè)置有阻尼測試裝置底座，所述阻尼測試裝置底座包括底座，所述底座上設(shè)置有支座，所述支座上設(shè)置有支架，試件夾具裝置通過螺栓緊固連接在該支架上，所述底座上還設(shè)置有安裝所述非接觸式激振器和電渦流傳感器的豎直支架，所述底座下方設(shè)置有測試裝置的調(diào)平墊塊；在所述底座上還設(shè)置有絲杠螺母式驅(qū)動方式的底座滑塊軌道系統(tǒng)及夾具滑塊軌道系統(tǒng)，所述底座滑塊軌道系統(tǒng)驅(qū)動非接觸式激振器和電渦流傳感器在所述豎直支架上的遠離與靠近，所述夾具滑塊軌道系統(tǒng)驅(qū)動試件夾具裝置在所述底座上上下移動。

優(yōu)選的，調(diào)平墊塊包括旋轉(zhuǎn)螺栓、卡槽、活動件及調(diào)平墊塊底座，所述螺栓設(shè)置在所述調(diào)平墊塊底座上的所述卡槽中，所述旋轉(zhuǎn)螺栓穿過所述調(diào)平墊塊底座與所述活動件螺紋連接，并且所述調(diào)平墊塊的活動件與所述調(diào)平墊塊底座呈斜面接觸，使活動件可上下微調(diào)。

優(yōu)選的，所述試件庫的箱體內(nèi)開大、中、小三種槽若干個，對應(yīng)裝入不同試件。

優(yōu)選的，所述試件夾具裝置包括凸輪軸支架、凸輪軸、夾具下壓塊、夾具上壓塊、凸輪、曲柄、連桿及滑塊，凸輪軸支架支持凸輪軸，并與夾具下壓塊固定連接，夾具下壓塊與柱銷固定連接，夾具上壓塊穿過柱銷，可上下移動，在夾具上、下壓塊之間柱銷外圈放置彈簧；銷穿過柱銷上端；凸輪、曲柄、連桿、滑塊通過凸輪軸、銷軸依次連接，構(gòu)成曲柄滑塊機構(gòu)；滑動滑塊，使凸輪轉(zhuǎn)動，從而壓緊夾具上壓塊，繼而夾緊試件。

優(yōu)選的，分別通過一條導(dǎo)線及另一條導(dǎo)線實現(xiàn)電氣控制與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與非接觸式激振器及電渦流傳感器的連接。

優(yōu)選的，機械手臂裝置包括機械手支柱、底座套筒、機械手外環(huán)及機械手臂，所述機械手支柱與底座套筒旋轉(zhuǎn)連接，所述機械手臂連接于所述機械手支柱頂端且外部套設(shè)所述機械手外環(huán)，所述機械手臂上還連接有機械手伸縮軸，可伸縮帶動連桿伸縮動作，從而帶動其前端設(shè)置的卡爪張合夾緊試件，所述機械手支柱的旋轉(zhuǎn)動作和所述機械手伸縮軸的伸縮動作均采用電機驅(qū)動。

優(yōu)選的，所述驅(qū)動滑塊電機受電氣控制與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的控制，能實現(xiàn)電機的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)和暫停，所述試件庫、試件夾具裝置、機械手臂裝置選用不銹鋼420制造。

優(yōu)選的，所述計算機控制與分析系統(tǒng)可以設(shè)置參數(shù)，并將采集的數(shù)據(jù)進行分析，快速的顯示分析結(jié)果。

優(yōu)選的，所述連接非接觸式激振器及電渦流傳感器的導(dǎo)線采用高低溫、高柔性阻燃電纜，所述電氣控制與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)及計算機控制與分析系統(tǒng)連接電路中的弱電線路和強電線路分開布置，以降低對弱電信號的干擾。

本實用新型的上述技術(shù)方案的有益效果在于：

本實用新型采用主動控制的可變環(huán)境溫度的材料阻尼測試裝置，不需要多次開關(guān)高低溫箱就可以達到實驗?zāi)康?，具有操作簡便、定位準確、節(jié)約時間的優(yōu)點。

附圖說明

圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實用新型的測試裝置示意圖；

圖3是本實用新型的軌道滑塊裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本實用新型的傳感器支架結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是本實用新型的磁性表座結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是本實用新型的調(diào)平墊塊結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7是本實用新型的夾具結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8是本實用新型的機械手臂結(jié)構(gòu)示意圖；

圖9是本實用新型的電機控制系統(tǒng)原理圖；

附圖標記說明

1、高低溫控制柜；

2、高低溫試驗箱；

2-2、單軌道；

2-3、滑塊；

2-3-1、銷軸；

2-4、絲杠；

2-5、電機；

2-6、滑塊擋板；

2-7、高低溫箱接線孔；

3、傳感器與非接觸式激振器架；

3-1、支架錯位器；

3-2、橫向支架；

3-3、夾子；

3-4、豎直支架；

3-5、磁性表座；

4、阻尼測試裝置底座；

4-1、夾具支架；

4-2、測試裝置支座；

4-3、調(diào)平墊塊；

4-4、底座雙軌道；

4-5、底座；

4-6、底座單軌道；

4-7、單軌道滑塊；

4-8、雙軌道滑塊；

5、試件庫；

5-1、試件庫箱體；

5-2、5-3、5-4、試件槽；

5-5、5-6、5-7、不同規(guī)格試件；

6、試件夾具裝置；

6-1、凸輪軸支架；

6-2、夾具下壓塊；

6-3凸輪軸；

6-4、夾具上壓塊；

6-5、銷軸；

6-6、凸輪；

6-7-1、6-7-2、曲柄；

6-8、柱銷；

6-9、防脫銷；

6-10、連接銷；

6-11,、連桿；

6-12、連接銷；

6-13、銷孔；

6-14、夾具滑塊；

7、機械手臂裝置；

7-1、螺栓固定孔；

7-2、機械手臂底座；

7-3、底座套筒；

7-4、機械手支柱；

7-5、機械手臂；

7-6機械手外環(huán)；

7-7、機械手伸縮軸；

7-8、7-9-1、7-12-1、7-13-1、7-14-1連桿；

7-10-1、銷軸；

8、電氣控制與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；

9、計算機控制與分析系統(tǒng)；

10-1、電渦流位移傳感器；

10-2、電渦流位移傳感器接線；

11-1非接觸式激振器；11-2非接觸式激振器接線。

具體實施方式

為使本實用新型要解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖及具體實施例進行詳細描述。

為了解決在溫差變化較大的工作環(huán)境下進行材料阻尼測試的問題，如圖1所示，本實用新型實施例提供的可變環(huán)境溫度的材料阻尼測試裝置，包括：高低溫控制柜1、高低溫試驗箱2、試件庫5、試件夾具裝置6、機械手臂裝置7、電氣控制與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)8、計算機控制與分析系統(tǒng)9、非接觸式激振器和電渦流傳感器；其中，高低溫控制柜1可控制高低溫試驗箱2的溫度，按要求的程序升溫，升溫程序可調(diào)，并能實時控制；溫度范圍在-70℃到+150℃之間，溫度波動度不大于1℃，二者分開安裝，避免高低溫控制柜1振動對阻尼測試產(chǎn)生影響，調(diào)整到合適溫度后通過非接觸式激振器和電渦流傳感器進行測量；機械手臂裝置7置于高低溫試驗箱2內(nèi)，機械手臂裝置7通過螺栓固定；試件庫5通過滑塊軌道系統(tǒng)置于高低溫試驗箱2側(cè)壁，為測量提供試件；電氣控制與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)8通過高低溫試驗箱連線孔2-7與非接觸式激振器、電渦流傳感器、機械手臂裝置7、試件夾具裝置6電連接；計算機控制與分析系統(tǒng)9與電氣控制與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)8相連，并控制測試系統(tǒng)、進行數(shù)據(jù)的分析和測試結(jié)果的顯示。

如圖1和圖3所示，所述滑塊軌道系統(tǒng)包括：箱體側(cè)壁上的試件庫雙軌道2-1、試件庫單軌道2-2、試件庫滑塊2-3、試件庫絲杠2-4、試件庫驅(qū)動滑塊電機2-5、試件庫滑塊擋板2-6；其中，試件庫單軌道2-2橫跨于試件庫雙軌道2-1之上，試件庫絲杠2-4設(shè)置在試件庫單軌道2-2上，兩端螺紋固定于試件庫滑塊擋板2-6，一端的試件庫滑塊擋板2-6上固定有與試件庫絲杠2-4一端連接的試件庫驅(qū)動滑塊電機2-5，試件庫絲杠2-4穿過試件庫滑塊2-3與其螺紋連接，所述試件庫驅(qū)動滑塊電機2-5與電氣控制與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)8電連接。其中，試件庫單軌道2-2橫跨于試件庫雙軌道2-1之上，在雙軌道中，試件庫絲杠2-4穿過試件庫滑塊2-3、試件庫滑塊擋板2-6與試件庫驅(qū)動滑塊電機2-5固定連接，與試件庫滑塊2-3通過螺紋連接，試件庫滑塊擋板2-6起支撐作用和阻擋滑塊滑出軌道的作用，電氣控制與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)8控制試件庫驅(qū)動滑塊電機2-5正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)，從而控制試件庫絲杠2-4的正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)，繼而控制試件庫滑塊2-3的直線運動，使得試件庫可以置于高低溫試驗箱側(cè)壁平面的給定范圍內(nèi)任意位置。

如圖4所示，當調(diào)整好非接觸式激振器和電渦流傳感器距試件表面的距離，則固定錯位器3-1和夾子3-2，同時，如圖5所示，將旋鈕3-5-2打到顯示‘ON’的一側(cè)，使得磁性表座3-5固定在滑塊上，從而固定了非接觸式激振器和電渦流傳感器在豎直方向上的位置。

如圖2所示，所述阻尼測試裝置底座4包括：試件夾具裝置6的支架4-1、測試裝置支座4-2、測試裝置的調(diào)平墊塊4-3、底座雙軌道4-4、底座4-5、底座單軌道4-6、單軌道滑塊4-7、雙軌道滑塊4-8、底座絲杠、底座擋板、底座電機，夾具滑塊軌道、夾具擋板、夾具電機。其中，支架4-1通過螺栓與試件夾具裝置6緊固連接；底座滑塊軌道系統(tǒng)、夾具滑塊軌道系統(tǒng)與權(quán)利要求1所述的試件庫滑塊軌道系統(tǒng)原理、結(jié)構(gòu)相似；底座雙軌道4-4上一個底座絲杠穿過兩個雙軌道滑塊4-8，其中一個滑塊有螺紋，一個內(nèi)孔相對較大，使得絲杠對其不產(chǎn)生作用，保證了兩個傳感器與非接觸式激振器架3的距離可變。

如圖6所示，旋轉(zhuǎn)螺栓4-3-3，由于卡槽4-3-4的作用，螺栓4-3-3不發(fā)生軸向位移，而調(diào)平墊塊的活動件4-3-2與調(diào)平墊塊底座4-3-1呈斜面接觸，與螺栓4-3-3通過螺紋連接，旋轉(zhuǎn)螺栓4-3-3，可調(diào)節(jié)調(diào)平墊塊的活動件4-3-2的高度，從而調(diào)節(jié)阻尼測試裝置底座4的水平度。

如圖2所示，試件庫箱體5-1內(nèi)開大、中、小三種槽5-2、5-3、5-4若干個，對應(yīng)裝入不同試件5-5、5-6、5-7，實現(xiàn)試件的快速更換。

如圖7所示，所述試件夾具裝置6通過凸輪軸支架6-1支持凸輪軸6-3，并與夾具下壓塊6-2固定連接，夾具下壓塊6-2與柱銷6-8固定連接，夾具上壓塊6-4穿過柱銷6-8，可上下移動，在上下壓塊之間柱銷6-8外圈放置彈簧；銷6-9穿過柱銷6-8上端，防止夾具上壓塊6-4向上滑出；凸輪6-6、曲柄6-7-1、6-7-2、連桿6-11、滑塊6-14通過凸輪軸6-3、銷軸6-5、6-10、6-12依次連接，構(gòu)成曲柄滑塊機構(gòu)；滑動滑塊6-14，使凸輪6-6轉(zhuǎn)動，從而壓緊夾具上壓塊6-4，繼而夾緊試件。

如圖8所示，機械手臂裝置7的底座7-2通過螺栓與高低溫試驗箱2固定連接，機械手支柱7-4與底座套筒7-3配合，并能旋轉(zhuǎn)，機械手臂7-5與機械手外環(huán)7-6緊固連接，機械手伸縮軸7-7可沿著機械手臂7-5、機械手外環(huán)7-6伸縮帶動連桿7-8、7-9-1、7-12-1、7-13-1、7-14-1做出一系列動作，使得連桿7-14-1、7-14-2上下張合，保證夾緊試件，并能將試件從試件庫5移動到試件夾具裝置6的上下壓塊中間。

其中，機械手支柱7-4上下兩端裝有電機，控制機械手支柱7-4的旋轉(zhuǎn)和機械手伸縮軸7-7的平移。

其中，傳感器與非接觸式激振器架3支撐電渦流傳感器10-1和非接觸式激振器11-1，通過導(dǎo)線11-2控制非接觸式激振器11-1，通過導(dǎo)線10-2采集信號輸送給電氣控制與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)8。夾具及機械手臂等測試機構(gòu)選用不銹鋼420(2Cr13)，它具有較高的硬度、韌性，較好的耐腐性、耐熱強性和冷變形性能，可保證測試機構(gòu)在高低溫環(huán)境下不發(fā)生變形、從而保證其長期穩(wěn)定的工作。各傳感器信號線纜需選用高低溫、高柔性阻燃電纜，以保證電纜的工作可靠性。將控制柜與測試的電器系統(tǒng)連接，弱電線路和強電線路分開布置，以降低對弱電信號的干擾。

如圖9所示，驅(qū)動滑塊電機2-5正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)的電氣控制系統(tǒng)原理圖顯示，當合上QS，電路接通；當按下按鈕SB1，電機正轉(zhuǎn)，反轉(zhuǎn)線路被鎖；當按下按鈕SB2，電機反轉(zhuǎn)，正轉(zhuǎn)線路被鎖；當按下按鈕SB3，電機正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)線路被鎖；實現(xiàn)了滑塊、轉(zhuǎn)軸的實時啟動、停止。該控制線路共9套，分別控制試件庫上下移動和前后移動、非接觸式激振器的前后移動和左右移動、電渦流傳感器的前后移動和左右移動、夾具的張合、機械手臂的旋轉(zhuǎn)與張合。

本實用新型的工作原理為：將各個系統(tǒng)連接完畢，電氣控制系統(tǒng)8控制機械手臂7在數(shù)據(jù)庫5中取所需試件移動到夾具位置，并由夾具6夾緊，機械手臂7離開夾具位置，以妨礙測量，控制系統(tǒng)8控制非接觸式激振器和電渦流傳感器移動到距試件合適的位置處，在計算機控制與分析系統(tǒng)9中設(shè)置需要的參數(shù)，開始測量，由高低溫控制柜1調(diào)節(jié)溫度到需要的值，保溫一段時間，啟動非接觸式激振器，進行掃頻，至少進行5次掃頻，取測試結(jié)果的平均值，同時，電渦流傳感器采集信號傳輸給電氣控制與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)8，最后，由計算機控制與分析系統(tǒng)9進行分析處理，得出測試結(jié)果；調(diào)節(jié)由高低溫控制柜1，進行下一個溫度點的測試，如此循環(huán)，可完成一系列溫度點的測試。

以上所述是本實用新型的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型所述原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng)視為本實用新型的保護范圍。