本實用新型涉及一種劃痕實驗裝置，具體涉及一種用于劃痕實驗的套筒式一體化測量刮頭。

背景技術：

高分子材料包裝制品目前已廣泛運用于人們的生活當中，需要通過劃痕實驗來測量評估高分子材料的耐刮擦性能；大部分劃痕實驗儀器只能簡單的重復劃痕實驗過程，并且多采用位移控制進行加載；因此實驗過程中產(chǎn)生的法向荷載和切向荷載測量具有很大的局限性；對于劃痕實驗當中用以測評材料表面耐刮擦性能好壞的臨界破壞荷載很難得到。

除此之外，由于刮頭需要加入到傳動機構(gòu)中使用，會造成荷載傳感器使用的局限性；第一，無法有效的將切向荷載傳感器加入到刮頭測量裝置當中；第二，很難去更換傳感器來改變數(shù)據(jù)測量的測量范圍；第三，很難保證測量過程中傳感器使用穩(wěn)定性和安全性，容易造成荷載傳感器損壞；第四，大部分劃痕實驗儀器刮頭測量裝置沒有進行小型化設計，致使測量裝置整體質(zhì)量偏大，容易造成控制及測量方面誤差。

技術實現(xiàn)要素：

本實用新型公開了一種可同時測量法向力和切向力的用于劃痕實驗的套筒式一體化測量刮頭。

本實用新型采用的技術方案是：一種用于劃痕實驗的套筒式一體化測量刮頭，包括內(nèi)部為中空的圓柱形刮頭套筒、上部設置在刮頭套筒內(nèi)部與其內(nèi)壁滑動配合的刮頭頂桿和設置在刮頭頂桿下端的刮頭；刮頭套筒內(nèi)部設置有載荷傳感器，載荷傳感器與刮頭頂桿頂部連接；還包括穿過刮頭套筒側(cè)面連接刮頭頂桿側(cè)面的拉壓傳感器。

進一步的，所述載荷傳感器通過固定板設置在刮頭套筒內(nèi)，固定板設置在刮頭套筒上表面。

進一步的，所述拉壓傳感器上、下均設置有傳感器固定柱，其遠離刮頭套筒側(cè)面一端設置有切向固定板。

進一步的，所述載荷傳感器為微型載荷傳感器，拉壓傳感器采用微型拉壓傳感器。

進一步的，所述拉壓傳感器左端通過螺釘連接刮頭套筒，右端通過螺釘連接切向固定板。

進一步的，所述刮頭頂桿為圓柱體結(jié)構(gòu)，上部與刮頭套筒滑動配合部分直徑大于下部直徑。

進一步的，所述刮頭頂桿下部設置有安裝孔，用于連接刮頭。

進一步的，所述刮頭頂桿與刮頭通過螺釘連接。

進一步的，所述刮頭套筒和刮頭頂桿表面設置有氧化層。

本實用新型的有益效果是：

（1）本實用新型可實時采集劃痕實驗過程中的法向力和切向力；

（2）本實用新型中載荷傳感器和拉壓傳感器方便更換，可實現(xiàn)不同載荷范圍劃痕實驗數(shù)據(jù)的實時測量與采集；

（3）本實用新型設置有傳感器固定柱可以避免實驗過程中切向拉壓傳感器的損壞；

（4）本實用新型整體設計小型化，減小了刮頭測量裝置尺寸，減輕測量裝置的重量。

附圖說明

圖1為本實用新型立體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本實用新型平面結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1-載荷傳感器，2-刮頭套筒，3-固定板，4-切向固定板，5-拉壓傳感器。6-傳感器固定柱，7-刮頭頂桿，8-刮頭。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施例對本實用新型做進一步說明。

如圖1-2所示，一種用于劃痕實驗的套筒式一體化測量刮頭，包括內(nèi)部為中空的圓柱形刮頭套筒2、上部設置在刮頭套筒2內(nèi)部與其內(nèi)壁滑動配合的刮頭頂桿7和設置在刮頭頂桿7下端的刮頭8；刮頭套筒2內(nèi)部設置有載荷傳感器1，載荷傳感器1與刮頭頂桿7頂部連接；還包括穿過刮頭套筒2側(cè)面連接刮頭頂桿7側(cè)面的拉壓傳感器5。

進一步的，所述載荷傳感器1通過固定板3設置在刮頭套筒2內(nèi)，固定板3設置在刮頭套筒2上表面。

進一步的，所述拉壓傳感器5上、下均設置有傳感器固定柱6，其遠離刮頭套筒2側(cè)面一端設置有切向固定板4；傳感器固定柱6通過螺釘連接刮頭套筒2，刮頭套筒2側(cè)面對應位置設置有螺紋孔；設置傳感器固定柱6可以有效避免實驗過程中切向拉壓傳感器5的損壞，保證微型拉壓傳感器5的安全性。

進一步的，所述載荷傳感器1為微型載荷傳感器，拉壓傳感器5采用微型拉壓傳感器；將裝置進行小型化設計，可以減小測量裝置的尺寸，減輕測量裝置的重量。

進一步的，所述拉壓傳感器5左端通過螺釘連接刮頭套筒2，右端通過螺釘連接切向固定板4。

進一步的，所述刮頭頂桿7為圓柱體結(jié)構(gòu)，上部與刮頭套筒2滑動配合部分直徑大于下部直徑；可以有效避免刮頭頂桿7從刮頭套筒2中脫落。

進一步的，所述刮頭頂桿7下部設置有安裝孔，用于連接刮頭8；便于安裝不同尺寸、形狀的刮頭9。

進一步的，所述刮頭頂桿7與刮頭8通過螺釘連接；刮頭頂桿7底部側(cè)邊設計有螺紋孔，用螺釘可將刮頭9固定在刮頭頂桿7底部。

進一步的，所述刮頭套筒2和刮頭頂桿7表面設置有氧化層；固定板3、切向固定板4和傳感器固定柱6表面也可以設置氧化層；上述部件可以采用鋁合金加工而成，對鋁合金表面進行氧化處理后，可以有效防止生銹現(xiàn)象。

使用時，將固定板3安裝在刮頭套筒2上表面，微型載荷傳感器1安裝于固定板3下端；保持微型載荷傳感器1的頂部朝下且與刮頭頂桿7接觸連接，可測量法向力數(shù)據(jù)；刮頭套筒2側(cè)面設置有螺紋孔，微型拉壓傳感器5左端通過螺釘安裝在刮頭套筒2側(cè)面，連接到刮頭頂桿7側(cè)面，可保證切向力數(shù)據(jù)的測量；微型拉壓傳感器5右端通過螺釘安裝在切向固定板4上；兩個傳感器固定柱6設置在螺釘上下，可有效避免微型拉壓傳感器5的損壞；同時微型載荷傳感器1和微型拉壓傳感器5可以方便地進行更換，實現(xiàn)不同載荷范圍內(nèi)劃痕實驗數(shù)據(jù)的實時測量與采集。

使用時，劃痕實驗儀器只進行單一方向的運動，當刮頭8接觸到試樣表面并進行劃痕實驗時，刮頭頂桿7向上擠壓微型載荷傳感器頂端觸點，此時可采集到實時法向力數(shù)據(jù)；同時，在進行劃痕實驗過程中，刮頭頂桿7在切向方向上通過對微型拉壓傳感器5的拉壓看測得實時切向力數(shù)據(jù)。

本實用新型可實時采集劃痕實驗過程中的法向力和切向力；載荷傳感器和拉壓傳感器方便更換，可實現(xiàn)不同載荷范圍劃痕實驗數(shù)據(jù)的實時測量與采集；傳感器固定柱可以避免實驗過程中切向拉壓傳感器的損壞；整體設計小型化，減小了刮頭測量裝置尺寸，減輕測量裝置的重量。