專利名稱：高線性度大量程e形夾式引伸計的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及應變式引伸計，用于材料力學性能實驗。
在金屬材料力學性能實驗中，力和變形是兩個最基本的參量，幾乎所有的力學性能指標都是這兩個變量的函數。因此，在各種力學性能測試過程中準確地測量力和變形的動態(tài)變化是非常重要的。變形的測量通過安裝在試樣上的位移引伸計來完成。在引伸計的發(fā)展過程中有下列類型演變馬丁式光學引伸計，百分表式引伸計，應變片夾式引伸計。衡量引伸計的優(yōu)劣有下列幾項技術指標(1)引伸計的量程和應變偏差；(2)引伸計的外形尺寸和重量；(3)引伸計示值的重復性和操作是否方便。當前普遍使用的應變片夾式引伸計主要由應變規(guī)和夾持機構組成，通過夾持機構將應變規(guī)夾持在試樣上。懸臂梁型夾式引伸計和π型夾式引伸計是這類引伸計的主要型式。懸臂梁型引伸計(附

圖1)中部為剛性體，受夾持后不產生變形，應變片12為一組兩對，分別貼在懸臂梁13、14根部的兩側，π型夾式引伸計(附圖2)的兩個臂23、24為剛性體，受夾持后不產生變形，中部的橫梁25為彈性體，受到夾持后產生純彎曲變形，四個應變片22貼在變形梁中部的兩側。上述兩種類型的引伸計，雖然都具有重量輕和使用方便的優(yōu)點，并可接在記錄儀或打印機上進行自動測繪，但缺點都因彎曲梁的彈性范圍小，偏差大，量程小，使引伸計的使用受到限制。申請?zhí)枮?0217149.6的中國實用新型專利申請說明書顯示了一種高線性度、大量程的應變式軸向引伸計，如圖3、4所示。這種引伸計的主要缺點是結構復雜，尤其是夾持機構(附圖4)需要一系列零件，如基板41、軸架42、導桿43、導管44、聯(lián)軸45、圓刀刃46、彈簧47、鋼絲48等，不僅外形尺寸大、重量大，而且加工制造麻煩，引伸計操作也不方便。
本實用新型的目的是設計一種新型的高線性度大量程的應變式引伸計，在相同量程的情況下縮小引伸計的外形尺寸和簡化應變式引伸計的結構。
本實用新型所述的高線性度大量程E型夾式引伸計(附圖5)主要包括應變規(guī)和夾持機構(附圖7)。應變規(guī)包括彈性骨架54和貼在彈性骨架上的應變片62。彈性骨架54為帶有α傾角的E型彈性骨架(附圖6)，由兩個中間橫梁65、66和兩個懸臂梁63、64組成，懸臂梁63、64前端有與夾塊連接用的刀刃61，兩個中間橫梁65、66之間為不變形的剛性體，應變片62貼在懸臂梁63、64的中間部位，夾持機構包括夾塊52和彈簧夾51，彈簧夾用鋼絲制成，彈簧夾的一端穿過夾塊上的孔83(附圖8)，夾塊上有定位刀刃81和安放應變規(guī)的槽82和刀刃85。為了使夾塊與樣品軸線保持平行，并能隨樣品變形而滑動，夾塊上還有隨樣品的尺寸和形狀而變化的支持板84。
本實用新型的優(yōu)點是(1)E型彈性骨架54的兩個中間橫梁65、66和兩個懸臂梁63、64同時參加位移的測量，擴大了引伸計的量程。
(2)E型彈性骨架54上的應變片62貼在懸臂的中間偏向根部的地方，避免了引伸計大量程時電阻應變片產生非彈性應變，擴大了引伸計的量程。
(3)通過適當選擇E型彈性骨架中的懸臂梁和中間橫梁長度的比值，調整懸臂的α傾角和厚度，可以使懸臂梁的偏差和中間橫梁的偏差起到相互抵消的作用，使引伸計的偏差得到最低值。
(4)夾持機構簡單可靠，零件少，易制造，重量輕，體積小，便于操作。
(5)夾持機構可使拉伸前的原始標距隨意變化，不局限于某一數值。
(6)能隨樣品拉斷而不損壞引伸計。
附圖1懸臂梁型引伸計彈性骨架圖。其中12為應變片，13、14為懸臂梁。
附圖2π型引伸計彈性骨架圖。其中22為應變片，23、24為懸臂梁，25為橫梁。
附圖3已有技術的高線性度大量程應變式軸向引伸計的應變規(guī)附圖4已有技術的高線性度大量程應變式軸向引伸計的夾持機構。其中41為基板、42為軸架、43為導桿、44為導管、45為聯(lián)軸、46為圓刀刃、47為彈簧、48為鋼絲。
附圖5本實用新型所述引伸計的裝配圖。其中51為彈簧夾，52為夾塊，53為樣品，54為彈性骨架。
附圖6本實用新型所述引伸計的E型彈性骨架。其中61為刀刃，62為應變片，63、64為懸臂梁，65、66為中間橫梁。
附圖7本實用新型所述引伸計的夾持機構裝配圖附圖8本實用新型所述引伸計的夾塊正視圖。其中81為定位刀刃，82為安放應變規(guī)的槽，83為夾塊上的孔，84為支持板，85為安放應變規(guī)的刀刃。
附圖9為附圖8的A向視圖附圖10本實用新型所述引伸計的彈簧夾附圖11本實用新型所述引伸計的標定電氣線路圖。其中110為電阻應變片，111為直流電源，112為數字電壓表。
下面的實施例是對本實用新型所述E型夾式引伸計做進一步的描述本實施例所述E型夾式引伸計(附圖5)由應變規(guī)和夾持機構(附圖7)組成。應變規(guī)包括E型彈性骨架54(附圖6)和貼在彈性骨架上的應變片62。彈性骨架實際是帶α傾角的懸臂梁型夾式引伸計和π型夾式引伸計的復合型式。懸臂和中間橫梁同時參加變形測量，彈性骨架54由高比強、高彈性模量、彈性極限寬的α＋β鈦合金制成，具有重量輕、彈性量大的優(yōu)點。該彈性骨架54系采用計算機程控線切割機將鈦板整體加工而成，尺寸精確，使用時不產生松動，可提高引伸計的重復性。彈性骨架54呈E型，兩懸臂均向外張開α角度，兩個中間橫梁之間為剛性體，不產生變形。應變片62的位置在懸臂梁中間偏向根部處，每個懸臂貼一組兩片應變片62。引伸計的標定電氣線路圖如圖11所示。標定引伸計的全量程時，采用了3伏直流電源111做為電阻應變片110組成電橋的電源。橋路輸出用7位數字電壓表112直接顯示毫伏值，省掉了中間放大器，因此在標定時減少了中間放大器帶來的誤差。在標定引伸計的1／10檔量程時，為了提高橋路的輸出電壓值，采用直流4.5伏做電橋電源。
引伸計的夾持機構由夾塊52和彈簧夾51組成。夾塊52用普碳鋼制成，夾塊與樣品的接觸面上裝有支持板84和定位刀刃81(附圖8、9)，支持板84用鈦合金制成，定位刀刃81用高碳鋼材料制成，嵌在夾塊52底面的槽中，夾塊52上有彈簧夾51(附圖10)，用彈簧鋼絲制成，可自由通過附圖8所示夾塊上的孔83，應變規(guī)靠自身的彈力安放在槽82內的刀刃85上。使用引伸計時，只需將裝好彈性骨架的夾塊通過彈簧夾推入樣品53(附圖5)上，按標定尺寸確定兩個定位刀刃間的距離即可。當樣品被拉長后，引伸計刀口隨定位刀刃距離的加長而變化，記錄下樣品標距的位移量。
本實用新型所述E型夾式引伸計有EX15－15， EX25－25，EX50－50等多種規(guī)格，其技術規(guī)格與適用范圍如下規(guī)格EX15－15外形尺寸70×40×12mm標距15mm最大偏差0－1.5mm量程0.000039應變0－15mm量程0.000629應變彈性元件(尺寸mm)懸臂 長60
中間橫梁長24厚度B1＝1(懸臂梁)B2＝0.9(中間橫梁)傾角 α＝4.8°適用范圍測試拉伸試驗
3標準短試樣的各種非比例伸長應力σ0.01、σ0.05、σ0.1、σ0.2等及延伸率δ，并能隨試樣拉斷繪制整體拉伸曲線，還可用于斷裂軔性K1C測試。
規(guī)格EX25－25外形尺寸90×50×14mm標距25mm最大偏差0－2.5mm量程0.000037應變0－25mm量程0.000427應變彈性元件(尺寸mm)懸臂 長80中間橫梁長32厚度B1＝1(懸臂梁)B2＝0.9(中間橫梁)傾角 α7.2°適用范圍測試拉伸試驗
5標準短試樣的各種非長比例伸長應力σ0.01、σ0.05、σ0.1、σ0.2等及延伸率δ，并能隨試樣拉斷繪制整體拉伸曲線(σ－ε)。
規(guī)格EX50－50外形尺寸110×80×16mm標距50mm最大偏差0－5.0mm量程0.000043應變0－50mm量程0.000476應變彈性元件(尺寸mm)懸臂 長100中間橫梁長54厚度1傾角 α8.6°適用范圍測試拉伸試驗
10標準短試樣的各種非比例伸長應力σ0.01、σ0.05、σ0.1、σ0.2等及延伸率δ，并能隨試樣拉斷繪制整體拉伸曲線(σ－ε)。
以下為本實用新型所述各種規(guī)格的E型夾式引伸計量程線性偏差分析匯總表。
權利要求1.高線性度大量程E型夾式引伸計主要包括應變規(guī)和夾持機構，應變規(guī)包括彈性骨架和貼在彈性骨架上的應變片，其特征是彈性骨架為帶有α傾角的E型彈性骨架(54)，由兩個中間橫梁(65)、(66)和兩個懸臂梁(62)、(63)組成，懸臂梁前端有與夾塊相連的刀刃(61)，兩個中間橫梁之間為不變形的剛性體，應變片(62)貼在懸臂梁的中間部位，夾持機構包括夾塊(52)和彈簧夾(51)，彈簧夾用鋼絲制成，彈簧夾的一端穿過夾塊上的孔，夾塊上有定位刀刃(81)和安放應變規(guī)的槽(82)和刀刃(85)，夾塊上還有隨樣品的尺寸和形狀而變化的支持板(84)。
2.根據權利要求1所述的高線性度大量程E型夾式引伸計，其特征是彈性骨架采用高彈鈦合金整體加工E型彈性骨架。
專利摘要本實用新型為高線性度大量程E形夾式引伸計，用于材料力學性能實驗，主要包括應變規(guī)和夾持機構，應變規(guī)由帶α傾角E形彈性骨架和貼在彈性骨架上的應變片組成，夾持機構包括夾塊和彈簧夾，夾塊上有樣品標距定位刀刃和安放應變規(guī)的槽和刀刃。使用時用彈簧夾把夾塊夾在試樣上，調整好定位刀刃距離，把應變規(guī)安放在槽內的刀刃上即可。與現有引伸計比較，本引伸計的優(yōu)點是線性度高，量程大，尺寸小，結構簡單，重量輕，操作方使。
文檔編號G01N3/00GK2160900SQ93203149
公開日1994年4月6日 申請日期1993年2月18日 優(yōu)先權日1993年2月18日
發(fā)明者張金波, 王福生 申請人:北京有色金屬研究總院