微機控制應力鬆弛試驗機的製作方法

2023-06-11 22:37:51

專利名稱：微機控制應力鬆弛試驗機的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種應力鬆弛試驗機，尤其是一種微機控制應力鬆弛 試驗機，主要用於有關科研院所、大專院校、工礦企業、交通質檢等行業 的試驗室測量各種金屬材料的應力鬆弛性能的測定。用於按
GB/T10120-1996《金屬應力鬆弛試驗方法》的力學性能試驗檢測，以判斷 各種金屬的應力鬆弛性能是否達到規定要求。
背景技術：
GB/T10120-1996《金屬應力鬆弛試驗方法》的力學性能檢測的試驗內
容包括各種金屬的拉伸應力鬆弛測試和彎曲應力鬆弛測試。本實用新型
主要對金屬的拉伸應力鬆弛性能進行測試。具體試驗過程是將試樣-夾片-
夾套組件固定在兩端球座內，再對試樣施加預拉伸力，預拉伸力不超過初
始應力的10%,並且不大於10MPa。開始正式加載，施加全部初始試驗力
的時間不應超過10min。在零時間應力即使試樣的初始總應變或總變形保持
恆定。為此應在施加試驗力過程中不斷調節總應變或總變形恆定控制系統，
以保證在零時間處於平衡狀態。在試驗期間試樣應變的波動應控制在士2.5
X10-5mm/mm以內。連續或定時記錄試驗力，並監測試樣的初始總應變或
總變形，直至試驗結束。
微機控制應力鬆弛試驗機的框架結構可分為立式和臥式兩種。但立式
機型的高度會因試驗室空間而受限制，其測試範圍為1米以內的試樣，且
對裝卸試樣造成一定的難度。目前，普通臥式應力鬆弛試驗機由於不自帶
反向架結構，因此不具備標定能力。標定時需卸下傳感器和控制器到其它 機器進行標定，不僅增加了操作人員的工作強度，且只是對傳感器和控制 器進行標定，所以不能代表整機的力值的準確性。(因傳感器的安裝方式 和加荷方式對力值的準確性都有影響)。

實用新型內容
本實用新型的目的旨在提供的微機控制應力鬆弛試驗機為臥式機型， 相較於立式機型，可測試樣長度範圍更大，利於測定試樣的差異性。另外， 較其他普通臥式機型，本實用新型自帶標定系統，可直接在反向架橫梁上 進行傳感器的標定，提供一種試驗準確度高、可信度高、使用方便微機控
制應力鬆弛試驗機，以解決現有技術存在的缺陷，滿足GB/T10120-1996《金 屬應力鬆弛試驗方法》標準對檢測設備的要求。本實用新型解決其技術問 題的技術方案如下
這種微機控制應力鬆弛試驗機，包括組合機架、傳動加載系統、微機 控制伺服系統、標定系統；其特徵在於
A、 所述的組合機架包括由機座和由連接座板、立槓、傳感器支架中間 支架和尾座支架組成的四立槓負荷框架構成，該負荷框架固定在機座上方；
B、 所述的傳動加載系統由伺服電機、減速機、同步齒形帶輪組、滾珠 絲槓副、軸承座組成；其中的伺服電機設於機座內，與該伺服電機銜接的 減速機和同步齒形帶輪組中的主動輪軸接，組成主驅動機構；由匹配的同 步齒形帶與由固定在連接座板上的軸承座支撐的滾珠絲槓副-從動同步齒形 帶輪組成動力傳輸機構；該從動同步齒形帶輪通過鍵連接帶動滾珠絲槓副；
C、 所述的微機控制伺服系統包括小量程負荷傳感器、大量程負荷傳感 器和電機，其中的小量程負荷傳感器設於構成負荷框架的傳感器支架上，所 述的大量程負荷傳感器則設於滾珠絲槓副的左端；D、所述的標定系統為通過橫槓固定在四立槓負荷框架上的反向架裝 置，它包括一組橫槓、橫梁、壓板和手動升降託板，反向架裝置與組合機 架之間的空間為大、小量程負荷傳感器的標定空間；所述的兩橫槓與組合 機架中的連接座板螺紋連接，橫槓支起橫梁，在橫梁下方固定一連接板支 起手動升降託板，用託板將壓板升至橫梁中心孔處，用插銷將壓板固定在 橫梁上。
根據以上技術方案提出的這種微機控制應力鬆弛試驗機，具有益效果 如下
1、 採用本實用新型微機控制應力鬆弛試驗機可以對1-3米的試樣進行 測試，配備大/小兩個量程的傳感器。短試樣可在小量程傳感器上測試，提 高了測試精度。
2、 本實用新型自帶標定系統，在進行試驗前，可直接在反向架上對大 /小量程的傳感器進行標定，省去了操作人員裝卸，搬運傳感器的工作程序， 加快了工作效率，更提高了標定數據的準確性。
3、 採用電液伺服控制方法進行控制，加載速率可控，自動進行保載， 試驗方便快捷，自動化程度高。由於每個試驗的試驗時間較長(在100小 時左右)，在軟體界面中，實時提示試驗進度，方便了解試驗情況。


圖1是本實用新型提供的微機控制應力鬆弛試驗機的結構示意圖； 圖2是本實用新型提供的微機控制應力鬆弛試驗機的傳動加載系統； 圖3是本實用新型提供的微機控制應力鬆弛試驗機的標定系統； 圖4是本實用新型提供的微機控制應力鬆弛試驗機的微機控制伺服系 統原理框圖。
具體實施方式
以下結合附圖進一步說明本實用新型的一種較佳實施方式
如圖1本實用新型結構示意圖所示，本實用新型微機控制應力鬆弛試 驗機，包括組合機架、傳動加載系統、微機控制伺服系統、標定系統；
所述的組合機架包括機座101、連接座板102、立槓103、傳感器支架 104、中間支架105和尾座支架106等部件組成四立槓負荷框架。負荷框架 固定在機座101上方；所述的立槓103貫穿整個框架,聯接連接座板102、 傳感器支架104、中間支架105、尾座支架106;所述的傳動加載系統包括 電機201、減速機202、同步齒形帶輪203、滾珠絲槓副204、軸承座205。
所述的傳動加載系統由電機201帶動減速機202旋轉，減速機202帶 動同步齒形帶輪組203的主動輪，經同步齒形帶傳動，帶動從動輪旋轉， 經鍵連接帶動滾珠絲槓副204的螺母旋轉，最後帶動滾珠絲槓204直線移 動，對試樣進行加載的過程；所述的微機控制伺服系統包括小量程負荷傳 感器301、大量程負荷傳感器302和電機201;所述的傳感器支架104與小 量程傳感器301-球座-護套組件連接；所述的尾座支架106與球座-護套組件 連接；所述的滾珠絲槓副204與大量程傳感器302-球座-護套組件連接。
所述的微機控制應力鬆弛試驗機，其特徵在於該伺服系統可根據需要 以位移控制方式或應變控制方式對測試過程進行控制。在試驗過程中，微 機系統自動採集、存儲、處理試驗數據，計算機屏幕將實時顯示試驗曲線， 檢測剩餘試驗力與時間及溫度與時間的變化關係。
所述的標定系統包括連接組合機架的橫槓401和橫梁402組成的反向 架裝置、壓板403和手動升降託板404等部件；所述的標定系統中，兩件 橫槓401與組合機架連接座板102螺紋連接，橫槓401支起橫梁402，組成 反向架裝置，再用手動升降託板404將壓板403移至橫梁中心孔處，與其 聯接，便可對負荷傳感器進行標定。
如圖2所示，詳細說明其傳動加載系統。減速機202的位置可通過連
接座板102上的漲緊板206對同步齒形帶的鬆緊進行調節。滾珠絲槓副204 由螺母和絲槓組成，與軸承座205配合，軸承座固定在連接座板102上。 軸承座205內左端由一對徑向球軸承207支撐，右端由另一徑向軸承支撐 208，滾珠絲槓副204的支撐形式為一端固定， 一端遊動，增加其剛性。在 加載時，軸承座內的推力軸承209承受滾珠絲槓副204中螺母向右的載荷 力，帶動滾珠絲槓向左平移。需對試樣進行加載時，按下"啟動"按鈕， 隨即伺服電機201開始運轉，通過減速機202帶動同步齒形帶輪組203中 的主動輪，經同步齒形帶傳動，帶動從動輪旋轉，其由軸承座內的隔套210 與絲槓左端鎖緊螺母211固定，並與滾珠絲槓副204中的螺母鍵連接。從 而帶動螺母旋轉，螺母受軸向約束，與絲槓嚙合，絲槓與連接座板102導 向鍵212連接，限制其旋轉，實現絲槓軸向平移。絲槓向左平移時，即對 試樣進行加載。絲槓右端連接接近開關213，退回時，至指定位置時，向控 制電路發送信號，電機停轉。
如圖3所示的標定系統。在進行試驗之前，須對大/小兩個量程的負荷 傳感器進行標定。將圖3上的大量程傳感器302左端球座-護套組件卸下。 將壓板403放在手動升降託板404上，搖動把手，使託板升至橫梁中心孔 處，用插銷406將壓板403固定在橫梁402右側面上，將測力環固定在壓 板403上。標定大量程傳感器302時，如圖3直接啟動電機201,絲槓204 向左平移，直至與測力環相連，標定開始。標定小量程傳感器301時，將 圖3傳感器支架104上的小量程傳感器301卸下，與大量程傳感器左端連 接後，重複上述標定過程。
如圖4所示，微機控制伺服系統的原理框圖中，控制、測量系統由上 位機和下位機組成。測量系統中的負荷放大器、光碼器、伺服控制信號都 由試驗機上的負荷傳感器、伺服電機發出。其可實現數據採集、顯示和人 機對話。下位機可傳送控制參數、數據處理、曲線繪製參數等。下位機採 用總線模板技術，主CPU採用80C196單片機，其為16位單片機主要實現
數字PID伺服控制，數據採集，接收命令，向上位機傳送控制數據。
由以上公開的技術方案可知，本實用新型微機控制應力鬆弛試驗機的 試驗過程是，首先根據試樣的長度選擇固定位置，短試樣一頭固定在大量 程傳感器的球座端，另一頭固定在小量程傳感器的球座端，而長試樣一頭 固定在大量程傳感器的球座端，另一頭固定與尾座支架上的球座-護套組件 連接。待試樣固定後，啟動電機，通過減速機-同步齒形帶輪的傳動，帶動 滾珠絲槓副的螺母旋轉，由於螺母受軸向約束，通過導向鍵帶動滾珠絲槓 軸向左移，由此實現對試樣進行加載，直至載荷示值達到初始應力的10%， 完成試樣的預拉伸力加載。正式加載過程為，按下"啟動"按鈕，重複加 載初應力的傳動過程，直至產品標準規定的試驗力值。電機停轉，開始保 載，在此過程中，可按照位移恆定控制方式或應變恆定控制方式進行試驗， 持續100小時後，試驗完畢。
本實用新型的試驗機的試驗力的有效測量範圍要求在4%~100%的量程 範圍內，示值誤差在±1%以內；可以滿足GB/T10120-1996《金屬應力鬆弛 試驗方法》標準要求。
權利要求1、一種微機控制應力鬆弛試驗機，包括組合機架、傳動加載系統、微機控制伺服系統、標定系統；其特徵在於A、所述的組合機架包括由機座(101)和由連接座板(102)、立槓(103)、傳感器支架(104)、中間支架(105)和尾座支架(106)組成的四立槓負荷框架構成，該負荷框架固定在機座上方；B、所述的傳動加載系統由伺服電機(201)、減速機(202)、同步齒形帶輪組(203)、滾珠絲槓副(204)、軸承座(205)組成；其中的伺服電機(201)設於機座內，與該伺服電機銜接的減速機(202)和同步齒形帶輪組(203)中的主動輪軸接，組成主驅動機構；由匹配的同步齒形帶與由固定在連接座板上的軸承座支撐的滾珠絲槓副-從動同步齒形帶輪組成動力傳輸機構；該從動同步齒形帶輪通過鍵連接帶動滾珠絲槓副(204)；C、所述的微機控制伺服系統包括小量程負荷傳感器(301)、大量程負荷傳感器(302)和電機(201)，其中的小量程負荷傳感器(301)設於構成負荷框架的傳感器支架(104)上，所述的大量程負荷傳感器(302)則設於滾珠絲槓副(204)的左端；D、所述的標定系統為通過橫槓(401)固定在四立槓負荷框架上的反向架裝置，它包括一組橫槓(401)、橫梁(402)、壓板(403)和手動升降託板(404)，反向架裝置與組合機架之間的空間為大、小量程負荷傳感器(301)、(302)的標定空間；所述的兩橫槓(401)與組合機架中的連接座板(102)螺紋連接，橫槓支起橫梁(402)，在橫梁下方固定一連接板(405)支起手動升降託板(404)，用託板將壓板(403)升至橫梁中心孔處，用插銷(406)將壓板(403)固定在橫梁上。
專利摘要一種微機控制應力鬆弛試驗機，包括組合機架、傳動加載系統、微機控制伺服系統、標定系統；所述的組合機架由機座和由連接座板、立槓、傳感器支架中間支架和尾座支架組成的四立槓負荷框架構成，該負荷框架固定在機座上方；傳動加載系統由伺服電機、減速機、同步齒形帶輪組、滾珠絲槓副、軸承座組成；其中的伺服電機設於機座內，與該伺服電機銜接的減速機和同步齒形帶輪組中的主動輪軸接，與另一從動同步齒形帶輪構成動力傳輸機構；微機控制伺服系統包括小量程負荷傳感器、大量程負荷傳感器和電機，其中的小量程負荷傳感器設於構成負荷框架的傳感器支架上，所述的大量程負荷傳感器則設於滾珠絲槓副的左端；標定系統為通過橫槓固定在四立槓負荷框架上的反向架裝置。
文檔編號G01N3/00GK201203558SQ200820060578
公開日2009年3月4日 申請日期2008年6月3日 優先權日2008年6月3日
發明者汪湘波, 強 邵, 霍振宇, 曄 高 申請人:上海華龍測試儀器有限公司