一種剪切和壓縮性能的測試設備的製作方法
2023-05-26 22:22:56
一種剪切和壓縮性能的測試設備的製作方法
【專利摘要】本發明提供一種剪切和壓縮性能測試設備，能夠有效模擬材料在實際使用過程中的受力情況，提高測試的準確性。所述測試設備包括角度調整裝置和與動力設備相連的衝頭，所述角度調節裝置包括轉動件和用於固定所述轉動件的定位件，所述轉動件連接有用於放置試樣的測試板，所述轉動件的轉動帶動所述測試板至傾斜於水平方向預定角度的位置，所述預定角度根據所述試樣的種類設置，所述衝頭具有與所述測試板配合設置的傾斜端頭。在進行試樣的性能測試時，轉動件帶動測試板傾斜，以便與衝頭相配合，真實地模擬試樣的受力情況，將剪切和壓縮的測試糅合為一體，同步完成試樣的剪切和壓縮性能測試；轉動件的轉動可以改變傾斜角度，以完成不同使用狀態的測試。
【專利說明】一種剪切和壓縮性能的測試設備【技術領域】
[0001]本發明涉及性能測試【技術領域】，特別是涉及一種對材料的剪切和壓縮性能進行測試的設備。
【背景技術】
[0002]在材料的各項性能中，抗壓縮性能是其中一項較為重要的指標，尤其是日常生活中的各類高分子發泡材料。
[0003]請參考圖1，圖1為現有技術中壓縮性能測試設備一種設置方式的結構示意圖。
[0004]現有技術中，對材料的壓縮性能進行測試的設備較多，在一種【具體實施方式】中，所述測試設備包括測試臺01、壓頭02和砝碼03 ;砝碼03設置在壓頭02上，提供壓縮性能測試所需的壓力，並可以通過調節砝碼03的大小調節壓縮力的大小；測試時，將試樣04放置在測試臺01上，然後砝碼03推動壓頭02向下運動，則壓頭02按壓在試樣04上一段時間，如此反覆進行，通過控制壓縮的時間和壓縮頻率測試得到試樣04的抗壓縮性能。
[0005]但是，有些情況下，僅測試材料的壓縮性能遠遠不能滿足需求，尤其是在鞋墊、坐墊等高分子發泡材料的測試過程中，在這些應用場合，材料的剪切性能對其起著至關重要的作用，而現有技術中對材料進行剪切性能測試的設備並不多。
[0006]目前，印度的Globe公司基於ASTMD3574開發了一臺儀器對發泡材料的剪切疲勞性能進行測試，該儀器將圖1所示的設備中的壓頭02換成了滾筒，當滾筒的弧形壁面與試樣04接觸時，對試樣0 4施加了一個水平方向的力，使得試樣04在其橫截面上沿該力的方向發生相對錯動變形,構成其剪切力，以便對試樣04的剪切性能進行測試。
[0007]然而，上述現有的剪切力測試儀器存在一些缺陷:
[0008]首先，滾筒的旋轉頻率較低，無法真實地模擬鞋墊等材料在實際使用中的受力情況，測量得到的結果準確度較低，而現有儀器的結構限制了滾筒旋轉頻率的提升；
[0009]其次，砝碼03的重量有限，滾筒上所能夠添加的砝碼03的數量也有限，故對試樣04所施加的剪切力的調節範圍較小，且該剪切力被限制在較低的範圍內，不能有效模擬鞋墊等材料在實際使用過程中所受到的剪切力。
[0010]上述兩個問題制約了現有剪切力測試儀器的功能，大大降低了其測試結果的準確性。
[0011]因此，如何設計一種剪切和壓縮性能的測試設備，以模擬材料在實際使用過程中的受力情況，提高測試的準確性，是本領域技術人員目前需要解決的技術問題。
【發明內容】
[0012]本發明的目的是提供一種剪切和壓縮性能測試設備，能夠有效模擬材料在實際使用過程中的受力情況，進而提高測試的準確性。
[0013]為解決上述技術問題，本發明提供一種剪切和壓縮性能的測試設備，所述測試設備包括角度調整裝置和與動力設備相連的衝頭，所述角度調節裝置包括轉動件和用於固定所述轉動件的定位件，所述轉動件連接有用於放置試樣的測試板，所述轉動件的轉動帶動所述測試板至傾斜於水平方向預定角度的位置，所述預定角度根據所述試樣的種類設置，所述衝頭具有與所述測試板配合設置的傾斜端頭。
[0014]本發明的測試設備包括角度調節裝置和衝頭，在進行試樣的性能測試時，角度調節裝置通過轉動件實現測試板的傾斜設置，以便與衝頭相互配合，真實地模擬了試樣的受力情況，將剪切和壓縮的測試糅合為一體，可以同步完成試樣的剪切和壓縮性能測試；同時，轉動件的轉動還可以改變測試板的傾斜角度，進而改變試樣所受到的剪切力和壓縮力的比例關係，以模擬不同的使用狀態，完成不同使用狀態下的剪切和壓縮性能測試；所述衝頭可以直接與現有的拉力機等動力設備相連，無需設置專門的動力部件，降低了生產成本；且衝頭的衝擊力大小可以通過動力設備進行大幅度的調節，基本上可以實現所有範圍內受力的模擬，其適用範圍更廣。
[0015]優選地，所述轉動件呈半圓柱狀設置，所述轉動件以其截斷面與所述測試板相連，所述轉動件的兩端設有若干個定位孔，所述定位件包括連接件和設有槽孔的固定板，所述連接件穿過所述槽孔後與所述定位孔固連。
[0016]轉動件可以設置為半圓柱狀，然後將測試板設置在半圓柱的截斷面上，則轉動件繞其中軸線轉動時就能夠帶動測試板擺動，進而實現測試板的傾斜設置，其結構簡單，使用更為靈活便捷；還可以通過選定不同的定位孔以改變測試板的傾斜角度，進而實現不同角度下試樣的測試。
[0017]優選地，各所述定位孔分布在同一弧線上。
[0018]優選地，所述固定板的槽孔為與所述定位孔所在的弧線對應的弧形槽，則連接件可以在該弧形槽的範圍內變換位置，以便與弧線上不同的定位孔連接，簡化了連接件與固定板的槽孔之間的裝配過程，進一步擴展了操作空間。
[0019]優選地，所述測試設備還具有基座，所述定位件固連在所述基座上，所述基座具有與所述轉動件配合的凹槽。基座的設置簡化了安裝和拆卸的過程，為角度調節裝置提供了安裝基準。
[0020]優選地，所述基座設置在底座上，所述底座能夠繞其縱向中心軸線轉動，以便將角度調節裝置上的測試板轉動到適當的位置，使得測試板的傾斜面轉動到衝頭的傾斜端頭正下方，完成剪切和壓縮性能的測試。
[0021]優選地，所述底座包括繞其縱向中軸線旋轉的旋轉座和將所述旋轉座卡合固定的
固定蓋。
[0022]當旋轉座完成旋轉運動後，測試板與衝頭處於相互匹配的位置，即可通過固定蓋將旋轉座定位，阻止旋轉座的進一步轉動，從而將測試板在水平方向上的位置固定，以免其在測試過程中移動錯位。
[0023]優選地，所述測試設備還包括用於固定所述試樣的夾持件，所述夾持件設置在所述測試板上。
[0024]優選地，所述夾持件包括第一夾板、第二夾板和連接在兩者之間的緊固件，所述第一夾板和第二夾板分別設置在所述測試板的兩側，所述緊固件的旋緊控制所述第一夾板和第二夾板靠近並夾緊所述測試板。
[0025]夾持件可以通過兩個夾板和緊固件相互配合，其結構簡單，操作便捷，可以對試樣進行有效地夾持固定，防止試樣在測試過程中移動。
[0026]優選地，所述預定角度在0-50度之間。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0027]圖1為現有技術中壓縮性能測試設備一種設置方式的結構示意圖；
[0028]圖2為本發明所提供測試設備在一種【具體實施方式】中的側面結構示意圖；
[0029]圖3為圖2所示測試設備的使用狀態立體結構圖；[0030]圖4為圖2所示測試設備的使用狀態側視圖；
[0031]圖5為圖2所示測試設備進行試樣測試的組裝分解示意圖；
[0032]圖6為本發明所提供角度調節裝置一種設置方式的分解狀態示意圖；
[0033]圖7為圖6所示角度調節裝置的組合狀態立體結構圖；
[0034]圖8為圖7所示角度調節裝置的正面結構示意圖；
[0035]圖9為本發明所提供轉動件一種設置方式的正面結構示意圖；
[0036]圖10為圖9所示轉動件的俯視圖；
[0037]圖11為本發明所提供固定板一種設置方式的正面結構示意圖；
[0038]圖12為本發明所提供基座一種設置方式的正面結構示意圖；
[0039]圖13為圖12所不基座的俯視圖；
[0040]圖14為本發明所提供旋轉座一種設置方式的俯視圖；
[0041]圖15為圖14所示旋轉座的側視圖；
[0042]圖16為本發明所提供固定蓋一種設置方式的俯視圖；
[0043]圖17為本發明所提供測試板一種設置方式的俯視圖；
[0044]圖18為本發明所提供底板一種設置方式的俯視圖；
[0045]圖19為本發明所提供夾持件一種設置方式的組裝分解示意圖；
[0046]圖20為圖19所示夾持件的組裝完成立體結構圖；
[0047]圖21為圖20所示夾持件的正視圖；
[0048]圖22為本發明所提供衝頭一種設置方式的正視圖；
[0049]圖23為圖22所示衝頭的側視圖。
【具體實施方式】
[0050]本發明的核心是提供一種剪切和壓縮性能測試設備，能夠有效模擬材料在實際使用過程中的受力情況，進而提高測試的準確性。
[0051]為了使本【技術領域】的人員更好地理解本發明方案，下面結合附圖和【具體實施方式】對本發明作進一步的詳細說明。
[0052]請參考圖2-圖5，圖2為本發明所提供測試設備在一種【具體實施方式】中的側面結構示意圖；圖3為圖2所示測試設備的使用狀態立體結構圖；圖4為圖2所示測試設備的使用狀態側視圖；圖5為圖2所示測試設備進行試樣測試的組裝分解示意圖。
[0053]在一種【具體實施方式】中，本發明的測試設備包括角度調節裝置和衝頭1，衝頭I與動力設備相連，角度調節裝置包括轉動件2和用於固定轉動件2的定位件3 ;轉動件2連接有測試板4，測試板4用於放置待測試樣5 ;轉動件2能夠繞其自身中軸線轉動，進而帶動測試板4翻轉，以改變測試板4與水平方向的夾角，當測試板4與水平方向呈預定角度傾斜設置時，定位件3將轉動件2定位，從而將測試板4固定；預定角度根據待測試樣5的種類進行設置；衝頭I具有傾斜端頭11，傾斜端頭11與測試板4配合設置。
[0054]需要說明的是，所述預定角度可以為某個或者是某幾個特定的角度，也可以是一個角度範圍，該角度範圍根據待測試樣5的性質進行相應設置，同時還可以綜合考慮待測試樣5在實際使用過程中的受力情況和應用場所等因素。通常情況下，預定角度可以設置在0-50度範圍內。
[0055]進行測試時，可以首先轉動轉動件2，當測試板4與水平方向呈某一預定角度時，通過定位件3將轉動件2固定，如圖2所示，測試板4呈傾斜狀態；然後將待測試樣5放置在測試板4上，動力設備帶動衝頭I向下運動，直至衝頭I的傾斜端頭11緊緊地按壓在待測試樣5上，如圖3和圖4所示；此時，衝頭I對待測試樣5施加一個斜向下的作用力，該作用力可以分解為豎直方向和水平方向的兩個分力，其中，豎直方向的分力對待測試樣5進行壓縮，水平方向的分力引起待測試樣5發生剪切變形，則待測試樣5同時受到剪切和壓縮兩種作用力，將兩者的測試糅合為一體同步完成。
[0056]由於衝頭I和測試板4的配合，更為真實地模擬了待測試樣5的受力情況，故測試結果更為精準；又由於測試板4的傾斜角度可以在一定範圍內進行調整，本發明的測試設備可以針對不同的 待測試樣5對測試板4進行調整，其適用範圍更廣，能夠有針對性地完成各種試樣的測試。
[0057]請參考圖6-圖11，圖6為本發明所提供角度調節裝置一種設置方式的分解狀態示意圖；圖7為圖6所示角度調節裝置的組合狀態立體結構圖；圖8為圖7所示角度調節裝置的正面結構示意圖；圖9為本發明所提供轉動件一種設置方式的正面結構示意圖；圖10為圖9所示轉動件的俯視圖；圖11為本發明所提供固定板一種設置方式的正面結構示意圖。
[0058]轉動件2的形式多樣，理論上講，能夠帶動實現測試板4傾斜設置的結構均可以為本發明所述的轉動件2:例如，轉動件2可以設置為搖杆，搖杆在豎直面內的擺動帶動測試板4翻轉；或者，轉動件2可以設置為折板或者鉸鏈，轉動件2繞其翻折點或者鉸接點轉動時，帶動測試板4翻轉；轉動件2還可以為滾筒，通過滾筒的轉動改變測試板4的傾斜狀態。
[0059]相應地，定位件3可以採用不同的結構形式將轉動件2固定，定位件3可以為鎖緊螺母、定位銷、卡扣等。當然，當轉動件2帶有自鎖功能時，可以省去定位件3，或者將轉動件2上的自鎖結構視為本文所述的定位件3。
[0060]具體地，在圖6-圖11所示的實施方式中，轉動件2可以為半圓柱狀結構，測試板4設置在半圓柱的截斷面21上；轉動件2的兩端均設有若干個定位孔22 ;定位件3可以包括固定板31和連接件32，固定板31設有槽孔311，連接件32穿過槽孔311後與定位孔22固定連接，以便將轉動件2與定位件3軸向定位連接，防止轉動件2繼續轉動，將其上的測試板4定位在預定角度。
[0061]顯然，為實現轉動件2的固定，轉動件2至少要設置兩個定位孔22，槽孔311可以與定位孔22對應設置；當然，還可以設置多個定位孔22，不同的定位孔22對應不同取值的預定角度，則當連接件32與不同的定位孔22連接時，即可將測試板4固定在不同的預定角度上，進而完成待測試樣5在不同剪切力作用下的性能測試。
[0062]連接件32可以為連接螺母、定位銷、螺釘、鉚釘等可拆卸的連接部件。[0063]更為優選的是，各個定位孔22可以設置在同一弧線上，此時，定位孔22的分布與轉動件2的運動軌跡相重合，也就是說，不管選擇哪個定位孔22進行連接，均可以實現轉動件2的定位，使得操作更為便捷。
[0064]與此同時，固定板31的槽孔311也可以進行相應改進，將槽孔311設置為弧形的貫通槽，該弧形槽與定位孔22所在的弧線相對應，如圖6-8和圖11所示，則連接件32可以在弧形槽的範圍內自由移動，以便與不同的定位孔22連接，簡化了操作過程。
[0065]請參考圖12-圖16，圖12為本發明所提供基座一種設置方式的正面結構示意圖；圖13為圖12所示基座的俯視圖；圖14為本發明所提供旋轉座一種設置方式的俯視圖；圖15為圖14所示旋轉座的側視圖；圖16為本發明所提供固定蓋一種設置方式的俯視圖。
[0066]在另一種更為優選的實施方式中，本發明的測試設備還設有基座6，定位件3固定設置在基座6上，且基座6具有凹槽61，以便轉動件2設置在凹槽61中。基座6的設置為定位件3和轉動件2提供了安裝平臺，同時還可以對兩者進行支撐和固定。
[0067]在此基礎上，基座6還可以設置在底座7上，底座7能夠繞其縱向中心軸線轉動，進而帶動基座6轉動，而基座6的轉動能夠帶動其上的轉動件2相應轉動，最終改變測試板4的傾斜方向；當測試板4的傾斜方向與衝頭I的傾斜端頭11的朝向不匹配時，即可通過底座7調整測試板4的傾斜方向，以便兩者處於適配的位置。
[0068]為實現底座7的轉動，底座7可以包括旋轉座71和固定蓋72，旋轉座71繞其縱向中軸線轉動，固定蓋72能夠將旋轉座71卡合固定；如圖14和圖15所示，旋轉座71可以設置軸孔711，然後通過轉軸與基座6相連，則轉動轉軸即可帶動旋轉座71轉動，進而帶動基座6以及角度調節裝置轉動；此外，旋轉座71還可以設置為階梯狀，固定蓋72可以與旋轉座71配合地設置卡槽721，當旋轉座71轉動到相應位置後，通過固定蓋72將旋轉座71扣合固定，以保證測試過程的穩定性。
[0069]可以想到，旋轉座71和固定蓋72還可以採用其他結構形式，旋轉座71可以通過傳動帶等的驅動實現轉動，或者通過齒輪嚙合等進行驅動；固定蓋72可以設置與旋轉座71配合的卡位等將旋轉座71卡固，或者固定蓋72與其他緊固件配合實現旋轉座71的卡固。
[0070]還可以想到，底座7還可以採用其他結構形式，例如，底座7可以採用一體式設置，然後通過齒輪或者絲槓傳動實現底座7的轉動，當停止對齒輪或者絲槓的驅動時，底座7就相應地停止運動，並藉助齒輪或者絲槓的傳動齒將其卡固。其他實現底座7轉動和固定的結構形式請參見現有技術，此處不再贅述。
[0071]請參考圖17和圖18，圖17為本發明所提供測試板一種設置方式的俯視圖；圖18為本發明所提供底板一種設置方式的俯視圖。
[0072]如圖17所示，本發明的測試板4可以設置為平板狀，並通過其上的連接孔41與旋轉件2相連，連接孔41可以為螺紋孔、銷孔或者平孔；測試板4還可以根據待測試樣5的結構進行相應的變換。
[0073]此外，本發明的測試設備還可以設置底板8，然後將底座7設置在底板8上，進而將整個測試設備通過底座8實現與動力設備或者其他相關部件的連接和拆卸，以便於本發明的測試設備的整體組裝和移動。
[0074]請參考圖19-圖21，圖19為本發明所提供夾持件一種設置方式的組裝分解示意圖；圖20為圖19所示夾持件的組裝完成立體結構圖；圖21為圖20所示夾持件的正視圖。[0075]由於測試過程中待測試樣5會受到來自衝頭I的剪切作用力，待測試樣5存在相對於測試板4滑動的可能性，為保證待測試樣5的穩定性和測試的順利進行，還可以設置夾持件9，夾持件9設置在測試板4上，對待測試樣5進行夾持固定。
[0076]可以理解，待測試樣5的固定形式多樣，凡是能夠實現其固定的結構均可以理解為本文所述的夾持件9。
[0077]在其中一種較為優選的設置方式中，夾持件9可以包括第一夾板91、第二夾板92和連接在兩者之間的緊固件93，第一夾板91和第二夾板92分別設置在測試板4的兩側；當緊固件93旋緊時，第一夾板91和第二夾板92逐漸靠近測試板4，並最終壓緊在測試板4的兩側板面上，則處於測試板4 一側板面上的待測試樣5也被壓緊固定，如圖3和圖4所示。當完成待測試樣5的測試後，可以反向旋轉緊固件4，將第一夾板91和第二夾板92釋放，即可將待測試樣5取下，重新放置新的試樣進行測試或者變換待測試樣5的測試位置。緊固件4可以是圖19-圖21所示的旋緊螺母，也可以是彈性銷等部件。
[0078]請參考圖22和圖23，圖22為本發明所提供衝頭一種設置方式的正視圖；圖23為圖22所示衝頭的側視圖。
[0079]本發明的衝頭I可以設置孔位12，以便與動力設備相連；衝頭I的傾斜端頭11與測試板4相應設置，當測試板4的傾斜角度發生變化時，可以更換衝頭1，以進行另一角度下待測試樣5的剪切和壓縮性能測試。當然，根據動力設備的不同，衝頭I還可以設置其他的結構進行連接，這些連接結構並不僅限於圖22和圖23所示的孔位12。
[0080]另外，所述動力設備可以為材料試驗機或者拉力機等現有設備，無需另行購買專門的動力裝置或者在本發明的測試設備上設置單獨的動力部件，能夠節約成本。
[0081]以上對本發明所提供的剪切和壓縮性能的測試設備進行了詳細介紹。本文中應用了具體個例對本發明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用於幫助理解本發明的核心思想。應當指出，對於本【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以對本發明進行若干改進和修飾，這些改進和修飾也落入本發明權利要求的保護範圍內。
【權利要求】
1.一種剪切和壓縮性能的測試設備，其特徵在於，所述測試設備包括角度調整裝置和與動力設備相連的衝頭，所述角度調節裝置包括轉動件和用於固定所述轉動件的定位件，所述轉動件連接有用於放置試樣的測試板，所述轉動件的轉動帶動所述測試板至傾斜於水平方向預定角度的位置，所述預定角度根據所述試樣的種類設置，所述衝頭具有與所述測試板配合設置的傾斜端頭。
2.如權利要求1所述的測試設備，其特徵在於，所述轉動件呈半圓柱狀設置，所述轉動件以其截斷面與所述測試板相連，所述轉動件的兩端設有若干個定位孔，所述定位件包括連接件和設有槽孔的固定板，所述連接件穿過所述槽孔後與所述定位孔固連。
3.如權利要求2所述的測試設備，其特徵在於，各所述定位孔分布在同一弧線上。
4.如權利要求3所述的測試設備，其特徵在於，所述固定板的槽孔為與所述定位孔所在的弧線對應的弧形槽。
5.如權利要求1-4任一項所述的測試設備，其特徵在於，所述測試設備還具有基座，所述定位件固連在所述基座上，所述基座具有與所述轉動件配合的凹槽。
6.如權利要求5所述的測試設備，其特徵在於，所述基座設置在底座上，所述底座能夠繞其縱向中心軸線轉動。
7.如權利要求6所述的測試設備，其特徵在於，所述底座包括繞其縱向中軸線旋轉的旋轉座和將所述旋轉座卡合固定的固定蓋。
8.如權利要求1-4任 一項所述的測試設備，其特徵在於，所述測試設備還包括用於固定所述試樣的夾持件，所述夾持件設置在所述測試板上。
9.如權利要求8所述的測試設備，其特徵在於，所述夾持件包括第一夾板、第二夾板和連接在兩者之間的緊固件，所述第一夾板和第二夾板分別設置在所述測試板的兩側，所述緊固件的旋緊控制所述第一夾板和第二夾板靠近並夾緊所述測試板。
10.如權利要求1-4任一項所述的測試設備，其特徵在於，所述預定角度在0-50度之間。
【文檔編號】G01N3/08GK103926145SQ201310014634
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2013年1月15日 優先權日:2013年1月15日
【發明者】劉藝龍, 林鴻基, 曾靜偉, 李達, 趙尚振 申請人:安踏（中國）有限公司