專利名稱:金屬扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī)用的扭角測(cè)定裝置的制作方法
本實(shí)用新型涉及金屬扭轉(zhuǎn)機(jī)械性能的測(cè)量裝置。
對(duì)于承受剪切扭轉(zhuǎn)載荷的各種機(jī)械零件，測(cè)量其所用金屬材料的剪切扭轉(zhuǎn)機(jī)械性能是致關(guān)重要和有實(shí)際意義的。這就需要在金屬扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī)上測(cè)出試樣的扭矩和與之對(duì)應(yīng)的扭轉(zhuǎn)角，得到扭矩M－扭轉(zhuǎn)角φ的曲線由此，可以較精確獲得試樣材料的剪切扭轉(zhuǎn)機(jī)械性能，如剪切彈性模數(shù)G、扭轉(zhuǎn)比例極限τ0.015，扭轉(zhuǎn)屈服強(qiáng)度τ0.3及抗扭強(qiáng)度τb等。為此目的，當(dāng)前所使用的金屬棒材扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī)中，包括測(cè)扭矩裝置和測(cè)扭轉(zhuǎn)角的裝置，以便得出所需M－φ曲線。測(cè)量試樣扭轉(zhuǎn)角的扭角測(cè)量裝置主要有兩種型式(1)電測(cè)扭角儀，將試樣扭轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)變成電信號(hào)測(cè)量出來(lái)。蘇聯(lián)專利(專利號(hào)951106)介紹的扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)裝置采用了這類扭角儀。該裝置有前、后夾頭，試樣放在兩個(gè)夾頭之間，前夾頭由蝸輪傳動(dòng)，后夾頭安裝在有撥桿的滑動(dòng)小車上，撥桿撥動(dòng)貼有應(yīng)變片的可以彎曲的零件，應(yīng)變片產(chǎn)生的信號(hào)經(jīng)放大就得出試樣在一定扭矩下的扭角值。這種裝置上的扭角儀所測(cè)出的扭角不僅僅是試樣標(biāo)定長(zhǎng)度的扭角，也包含了前、后夾頭，前、后軸和滑動(dòng)小車等的扭轉(zhuǎn)變形，對(duì)試樣扭角的測(cè)量精度有較大的不良影響。英國(guó)專利(專利號(hào)1231851)所提供的扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)裝置是由施加扭矩裝置，扭矩測(cè)量裝置，扭角測(cè)量裝置和與扭矩測(cè)量裝置及扭角測(cè)量裝置相連接的記錄裝置組成。試樣的前夾頭與施加扭矩裝置的軸相連，后夾頭與一鋼棒連接，鋼棒的末端與底座剛性固定連接，鋼棒表面上貼有測(cè)量試樣承受扭矩的應(yīng)變片，在施加的扭矩下，剛性很大的鋼棒表面上只產(chǎn)生彈性扭矩，而試樣的扭角則是通過(guò)試樣本身測(cè)量的，這種裝置所采用的扭角儀同樣也不能測(cè)定出所限定的試樣標(biāo)定長(zhǎng)度上的扭角，所以對(duì)測(cè)量精度也有不良影響，但能自動(dòng)測(cè)量出試樣的M－φ關(guān)系曲線。(2)鏡式扭角儀，將試樣裝在扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī)前、后夾頭之間，在試樣標(biāo)定長(zhǎng)度的兩端各安裝一個(gè)帶鏡子的卡環(huán)，在鏡子前方一定位置上各安放一個(gè)有刻度的弧形尺，鏡上的標(biāo)定線對(duì)準(zhǔn)各自弧形尺的刻度，試樣扭轉(zhuǎn)變形時(shí)鏡子隨試樣轉(zhuǎn)動(dòng)，即可由鏡中讀出扭轉(zhuǎn)角度。這種扭角儀所測(cè)量的是試樣標(biāo)定長(zhǎng)度上的扭角，不包含其它零件的扭轉(zhuǎn)變形，因此測(cè)量精度較高，但有以下缺點(diǎn)第一，操作比較復(fù)雜，測(cè)試前調(diào)整及測(cè)試時(shí)所用時(shí)間長(zhǎng)；第二，不能自動(dòng)連續(xù)記錄試樣的M－φ曲線，只能用接近法逐漸接近所要測(cè)量的數(shù)值，如比例極限、強(qiáng)度極限等；第三，測(cè)量數(shù)值的再現(xiàn)性差。
本實(shí)用新型的主要目的是設(shè)計(jì)一種金屬扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī)所使用的扭角測(cè)定裝置，與電測(cè)扭矩裝置配合使用，能以較高測(cè)量精度直接測(cè)得扭轉(zhuǎn)的M－φ曲線。
本實(shí)用新型的另一目的是要簡(jiǎn)化扭角測(cè)定裝置的結(jié)構(gòu)，和使扭角測(cè)定裝置便于操作使用。
本實(shí)用新型所說(shuō)的扭角測(cè)定裝置其特點(diǎn)是采用機(jī)械傳動(dòng)式結(jié)構(gòu)測(cè)量試樣標(biāo)定長(zhǎng)度兩端的扭角，將試樣的扭角值轉(zhuǎn)換成直線位移量。扭角測(cè)定裝置主要由轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、直線運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和底座組成，由轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)直線運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，所說(shuō)的轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)是在試樣標(biāo)定長(zhǎng)度的兩端各安裝一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)件，形成兩個(gè)各自單獨(dú)傳動(dòng)互不干擾的轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)，每一轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)都各自傳動(dòng)一個(gè)直線運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)。這種類型的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)是多樣的，可以用齒輪齒條傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，在試樣標(biāo)定長(zhǎng)度兩端的轉(zhuǎn)動(dòng)件為齒輪；可以采用摩擦傳動(dòng)，在試樣標(biāo)定長(zhǎng)度兩端的轉(zhuǎn)動(dòng)件為摩擦輪，帶動(dòng)作直線運(yùn)動(dòng)的零件；也可以用其它傳動(dòng)形式，如在試樣標(biāo)定長(zhǎng)度兩端安裝偏心輪，用來(lái)推動(dòng)與偏心輪接觸的做直線運(yùn)動(dòng)的零件。上述各類機(jī)構(gòu)中的兩個(gè)做直線運(yùn)動(dòng)零件之間在恰當(dāng)位置保持一個(gè)空間，用以安裝測(cè)量直線位移變化的引伸計(jì)插件。這種扭角測(cè)定裝置可以安裝在一般的臥式扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī)上，與安裝在試驗(yàn)機(jī)上的電測(cè)扭矩裝置配合使用，兩者分別產(chǎn)生的扭角值和扭矩值均經(jīng)應(yīng)變儀轉(zhuǎn)變成電信號(hào)再經(jīng)放大器放大，由記錄儀繪出M－φ曲線。
為了提高扭角測(cè)定裝置的傳動(dòng)穩(wěn)定性和易于得到較高的傳動(dòng)精度，采用了齒輪齒條傳動(dòng)，在試樣標(biāo)定長(zhǎng)度兩端各安裝一個(gè)齒輪，該齒輪可直接和齒條嚙合，也可以通過(guò)與其嚙合的齒輪系與齒條嚙合，齒條沿導(dǎo)向零件滑動(dòng)。
兩個(gè)齒條間的直線位移量差值反應(yīng)了試樣標(biāo)定長(zhǎng)度兩端扭角差值，對(duì)某些材料，直線位移量差值過(guò)大或過(guò)小，都不適合直接使用夾式引伸計(jì)將信號(hào)輸入放大器，為此，試樣標(biāo)定長(zhǎng)度兩端的齒輪可分別與其他齒輪形成一定傳動(dòng)比的齒輪傳動(dòng)，以適應(yīng)夾式引伸計(jì)插頭的伸縮，這樣可以擴(kuò)大扭角儀的使用范圍。安裝在試樣標(biāo)定長(zhǎng)度的兩端的開(kāi)口孔齒輪(1，2)分別單獨(dú)傳動(dòng)位于軸(3)上的齒輪(4，5)，齒輪(4)與(6)為一體，齒輪(5)與(7)為一體，齒輪(6)與齒條(8)嚙合，齒輪(7)與齒條(9)嚙合。
為了便于測(cè)試不同直徑規(guī)格的試樣，或改變齒輪機(jī)構(gòu)齒輪傳動(dòng)比，底座應(yīng)該是升降的，軸(3)通過(guò)軸支座(11)安裝在底座(10)上，齒條(8，9)通過(guò)各自的導(dǎo)向分別安裝在底座(10)上。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是(1)能直接測(cè)出試樣標(biāo)定長(zhǎng)度的扭角，與電測(cè)扭矩裝置配合自動(dòng)測(cè)量M－φ曲線，測(cè)量數(shù)據(jù)波動(dòng)范圍??；(2)測(cè)量方式簡(jiǎn)便易行，提高工作效率，適于大批量測(cè)試；(3)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊。
附圖1.45號(hào)鋼、Ti－7Al－4Mo、Ly12的M－φ曲線，圖中1表示45號(hào)鋼M－φ曲線；2′表示Ti－7Al－4Mo的M－φ曲線；3′表示Ly12的M－φ曲線。
附圖2.測(cè)試原理圖。
具體實(shí)施方式
對(duì)45號(hào)鋼，Ti－7Al－4Mo，Ly12三種材料進(jìn)行扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)。
試樣尺寸總長(zhǎng)Lo＝180mm，標(biāo)定長(zhǎng)度lo＝100mm，標(biāo)定直徑do＝10±0.1mm，測(cè)試設(shè)備主要由NN－100型扭轉(zhuǎn)機(jī)(14)，本實(shí)用新型所說(shuō)的扭角測(cè)定裝置，夾式引伸計(jì)(16)，測(cè)扭矩裝置，Y60－3A動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀(18)及X－Y函數(shù)記錄儀(19)組成(見(jiàn)圖2)。
將NN－100型扭轉(zhuǎn)機(jī)的機(jī)械式測(cè)扭矩裝置改為用BLR－1型拉壓力傳感器，前夾頭所施加的扭矩通過(guò)連桿轉(zhuǎn)換成拉或壓力傳遞給BLR－1型拉壓力傳感器(15)，測(cè)出的扭矩信號(hào)經(jīng)Y60－3A動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀放大，輸入X－Y記錄儀上，記錄出M值。
本實(shí)用新型所說(shuō)扭角測(cè)定裝置，是在試樣標(biāo)定長(zhǎng)度兩端各安裝一個(gè)節(jié)圓半徑為15.4mm的測(cè)角齒輪(1，2)，底座(10)升降采用螺絲傳動(dòng)，軸(3)通過(guò)軸支座(11)安裝在底座(10)上，軸(3)上安裝有與齒輪(1)嚙合的節(jié)圓半徑為26.4mm的齒輪(4)，和安裝有與齒輪(2)嚙合的節(jié)圓半徑為26.4mm的齒輪(5)，齒輪(4)與節(jié)圓半徑為9.4mm的齒輪(6)為整體，齒輪(5)與節(jié)圓半徑為9.4mm的齒輪(7)為整體，齒輪(6)與齒條(8)嚙合，齒輪(7)與齒條(9)嚙合，在兩齒條間沿其直線運(yùn)動(dòng)方向上形成一個(gè)安裝夾式引伸計(jì)插頭的空間，引伸計(jì)的另一端接入Y60－3A動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀，再由應(yīng)變儀后的記錄儀得出φ值。
測(cè)量試樣扭轉(zhuǎn)機(jī)械性能時(shí)，將試樣兩端分別夾在NN－100扭轉(zhuǎn)機(jī)前、后夾頭上，施加扭矩，用夾式引伸計(jì)測(cè)得兩齒條間的相對(duì)位移量，引伸計(jì)可用鈦合金制成彈性元件，由4片120Ω電阻應(yīng)變片接成全橋構(gòu)成。使用該種引伸計(jì)，當(dāng)變形量在0.1－2mm間時(shí)，測(cè)量的非線性偏差小于±0.4％。
使用本實(shí)施例中所說(shuō)的扭轉(zhuǎn)裝置所測(cè)得的M－φ曲線見(jiàn)圖1。
權(quán)利要求
1.一種金屬扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī)用的扭角測(cè)定裝置，包括兩個(gè)分別安裝在試樣標(biāo)定長(zhǎng)度兩端的轉(zhuǎn)動(dòng)件，其特征是(1).所說(shuō)的扭角測(cè)定裝置包括兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、兩個(gè)直線運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)以及底座，轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)直線運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)；(2).所說(shuō)的轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)是在試樣標(biāo)定長(zhǎng)度兩端分別各安裝一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)件，形成兩個(gè)各自單獨(dú)傳動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)，每一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)都各自傳動(dòng)一個(gè)作直線運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)；(3).所說(shuō)的兩個(gè)做直線運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)，沿其直線運(yùn)動(dòng)方向在兩者之間構(gòu)成一個(gè)裝入引伸計(jì)輸入插件的空間。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所說(shuō)的扭角測(cè)定裝置，其特征是所說(shuō)的轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)采用齒輪傳動(dòng)，直線運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)是有導(dǎo)向的與齒輪嚙合的齒條。
3.根據(jù)權(quán)利要求
2所說(shuō)的扭角測(cè)定裝置，其特征是(1).所說(shuō)的齒輪傳動(dòng)是指在試樣標(biāo)定長(zhǎng)度兩端分別各固定一個(gè)有開(kāi)口孔的齒輪(1，2)，齒輪(1，2)分別單獨(dú)傳動(dòng)位于軸(3)上的齒輪(4，5)，齒輪(4)與(6)構(gòu)成一體，齒輪(5)與(7)構(gòu)成整體；(2).所說(shuō)的齒輪(6)與齒條(8)嚙合，齒輪(7)與齒條(9)嚙合。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1或2或3所說(shuō)的扭角測(cè)定裝置，其特征是所說(shuō)的底座(10)是升降式的，軸(3)通過(guò)軸的支座(11)安裝在底座(10)上，齒條(8，9)分別在各自的導(dǎo)向中滑動(dòng)，導(dǎo)向安裝在底座(10)上。
專利摘要
本實(shí)用新型為金屬扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī)中所用的機(jī)械傳動(dòng)式電測(cè)扭角測(cè)定裝置，可與電測(cè)扭矩裝置聯(lián)合使用，通過(guò)應(yīng)變儀、記錄儀自動(dòng)記錄M-φ曲線。本裝置通過(guò)安裝在試樣上的齒輪傳動(dòng)齒條，將試樣在扭矩作用下產(chǎn)生的扭角轉(zhuǎn)變成直線位移，再由引伸計(jì)將直線位移變化量變成電信號(hào)輸入應(yīng)變儀、記錄儀。其主要優(yōu)點(diǎn)是可以簡(jiǎn)便地直接測(cè)得試樣標(biāo)定長(zhǎng)度兩端的扭角，不受其它零件扭轉(zhuǎn)變形的影響，測(cè)量精度高，而且操作方便效率高，適合大批量測(cè)試使用。
文檔編號(hào)G01N3/00GK86208017SQ86208017
公開(kāi)日1987年7月8日 申請(qǐng)日期1986年10月14日
發(fā)明者周瑞君, 鄒林瑛, 宋旻秋, 謝爭(zhēng)光 申請(qǐng)人:北京有色金屬研究總院導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan