多功能材料力學試驗機的製作方法

2023-04-30 23:56:06 2

專利名稱：多功能材料力學試驗機的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種材料力學性能檢測試驗裝置，尤其針對高等院校材料力學實驗教學領域。
背景技術：
目前，在對材料進行拉、壓、彎、扭及彎扭組合實驗時均採用幾種不同的試驗設備，即通常我們所見到的拉、壓萬能試驗機、扭轉試驗機及彎扭組合試驗臺等。如濟南試金集團生產的WE-100型液壓式萬能試驗機可對材料進行拉、壓、彎等試驗，但其不能對材料進行扭轉實驗及彎扭組合試驗；青山試驗機廠生產的NJ-100B型扭轉試驗機可對材料進行扭轉試驗但無法對材料進行拉、壓試驗及彎扭組合試驗，且價格較高。有些針對材料力學實驗教學開發的組合試驗裝置，價格較低且大部分為幾種試驗的組合，但都不包括基本的拉、壓及扭轉破壞性試驗。如實用新型《材料力學多功能試驗臺》(專利號ZL 97207386.8)可完成材料的彎扭及小載荷下的拉、壓等，但無法對材料進行扭轉及基本的拉、壓破壞性試驗。且多數測試儀表採用隨不同試驗後裝的方式，增加了試驗的繁瑣程度且不利於節省試驗空間。

發明內容
本發明的目的是提供一種多功能材料力學試驗機，其將拉、壓、彎、扭及彎扭組合試驗組合在一臺試驗機上完成，能夠完成試件的的拉、壓、彎、扭及彎扭組合試驗。且對常用被測參量設置相應的傳感器供後續的數據採集設備使用。
本發明的方案是本發明由相互聯繫的加載部分、傳感部分組成。其中加載部分完成對試件的裝夾及施加指定外荷載；傳感部分將各種被測參數以電信號的形式輸出供數據採集設備使用。
加載部分由基本拉、壓加載及扭轉加載兩部分組成。拉、壓加載採用液壓油缸加載的方式，扭轉加載採用電動機帶動減速機加載的方式。拉、壓部分安裝在一門式框架內，扭轉部分安裝在門式框架的一側。在門式框架的另一側安裝彎扭組合根部發蘭，在門式框架內側安裝彎曲支座。機架採用型鋼焊接的門式結構，油缸安裝在門式框架的下部，拉、壓另一固定點設置在門式框架的上部，這樣便形成一拉壓的空間。在此空間內通過安裝不同的試件及採用不同的加載形式可完成試件的拉伸、壓縮、彎曲及彎扭組合等實驗。在門式框架一側立柱下部安裝扭轉減速機支承板，扭轉減速機總成安裝在支撐板上，其輸出軸形成扭轉的動端；在立柱上部固定扭矩傳感器形成扭轉的定端，動端與定端之間形成一扭轉空間。將扭轉試件兩端分別與扭轉的動端與定端相聯接便可進行扭轉試驗。
傳感部分設置了油缸壓力傳感器、油缸活塞杆位移傳感器、扭矩傳感器及光電編碼器分別用來檢測油缸輸出的拉力、壓力、油缸活塞杆的位移、扭轉試驗的扭矩及扭轉動軸的轉角。並將所有傳感器輸出接頭集中到實驗機的一側，供數據採集設備使用。
本發明的優點是將基本的拉、壓、彎、扭及彎扭組合實驗組合在一起，可使不同的實驗集中完成，有利於降低生產成本。夾頭聯接形式簡單有利於試驗的擴充。並裝有多種傳感器，有利於數據採集。
下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明


圖1為多功能材料力學試驗機實施例的外觀正面視2為多功能材料力學試驗機實施例的結構立面圖，圖3的A-A向剖視3為圖2的B-B向剖視4為圖1的左視5為圖1的右視6為彎扭組合試件的俯視圖
圖中1是底座，2是左立柱，3是下橫梁，4是扭轉減速機支撐板，5是扭轉減速機總成，6是光電編碼器，7是扭轉動軸，8是扭轉下夾頭，9是扭轉試件，10是扭轉上夾頭，11是扭轉定軸，12是扭矩傳感器，13是扭矩傳感器固定板，14是上橫梁，15是壓力表，16是上部鉸總成，17是上部鉸拉杆，18是拉、壓上轉接套，19是拉伸試件上夾頭，20是彎扭組合根部發蘭，21是拉伸試件，22是彎曲支座，23是拉伸試件下夾頭，24是拉、壓下轉接套，25是轉接杆，26是工作平臺，27是工作平臺支架，28是油缸活塞杆，29是油缸，30是右立柱，31是油泵總成，32是進油手輪，33是控制按鈕，34是控制斜面板，35是電氣櫃，36是右側小立柱，37是回油手輪，38是左側小立柱，39是抽屜，40是扭轉上部封板，41是前面下部封板，42是傳感器輸出接頭，43是壓縮油缸壓力傳感器，44是拉伸油缸壓力傳感器，45是活塞杆位移傳感器，46是壓縮上承壓板，47是壓縮下部鉸總成，48是壓縮試件，49是彎扭組合試件施力杆，50是彎扭組合試件彎扭杆，51是彎扭組合試件固定杆。
具體實施例方式
本發明的一個實施例是這樣實施的一、拉壓部分 在圖1、圖2、圖3、圖6中，由底座(1)、左立柱(2)、右立柱(30)、上橫梁(14)及下橫梁(3)組成一拉、壓框架，左立柱(2)、右立柱(30)、及下橫梁(3)焊接在底座(1)上，上橫梁(14)及下橫梁(3)分別與左立柱(2)、右立柱(30)焊接。油缸(29)固定在下橫梁(3)上，拉、壓下部轉接套(24)通過轉接杆(25)與油缸活塞杆(28)相聯接，上部鉸總成(16)固定在上橫梁(14)上，拉、壓上部轉接套(18)通過上部鉸拉杆(17)與上部鉸總成(16)相聯接。拉伸實驗時，在拉壓上、下轉接套(18)、(24)上分別裝上拉伸試件上、下夾頭(19)、(23)，拉伸試件(21)通過拉伸上、下夾頭(19)、(23)夾緊，則油缸活塞杆(28)向下運動時可對拉伸試件(21)施加拉力。拉力的大小由拉伸油缸壓力傳感器(44)輸出，試件的變形由油缸活塞杆位移傳感器(45)輸出。壓縮實驗時，在拉壓上、下轉接套(18)、(24)上分別裝上壓縮上承壓板(46)及壓縮下部鉸總成(47)，壓縮試件(48)平放在壓縮下部鉸總成(47)上，則油缸活塞杆向上運動時可對壓縮試件(48)施加壓力。壓力的大小由壓縮油缸壓力傳感器(43)輸出，試件的變形由內裝的油缸活塞杆位移傳感器(45)輸出。驅動活塞杆(28)運行的液壓油由油泵總成(31)提供，活塞杆(28)上下行的換向、運行速度、荷載的大小由控制按鈕(33)、進油手輪(32)及回油手輪(37)共同完成。壓力表(15)安裝在右立柱(30)上部，直接與油泵總成(31)的壓力油輸出油管相聯接，監視試驗過程中壓力的變化。在右立柱(30)中部安裝彎扭組合根部發蘭(20)，將彎扭組合試件固定杆(51)安裝在彎扭組合根部發蘭中(20)，彎扭組合試件施力杆(49)與油缸活塞杆(28)相聯接，活塞杆(28)下行便可完成對彎扭組合試件彎扭杆(50)的彎扭組合加載，荷載的大小由拉伸油缸壓力傳感器(44)輸出，施力端的位移由活塞杆位移傳感器(45)輸出。
在左、右立柱(2)、(30)中部分別裝有彎曲支座(22)，使得可在拉壓空間完成彎曲實驗。油缸活塞杆(28)及上部鉸拉杆(17)均以螺紋形式對外聯接，以利於擴充其它的試驗。
二、扭轉部分 在圖2、圖5中，由底座(1)、左立柱(2)、扭轉減速機支承板(4)、扭矩傳感器固定板(13)組成扭轉框架，扭轉減速機支承板(4)、扭矩傳感器固定板(13)皆與左立柱相聯接，扭轉減速機支承板(4)同時與底座(1)相聯接。扭轉減速機總成(5)安裝在扭轉減速機支承板(4)上，扭轉減速機總成(5)輸出軸與扭轉動軸(7)相聯接，光電編碼器(6)及扭轉下夾頭(8)安裝在扭轉動軸(7)上。扭矩傳感器(12)安裝在扭矩傳感器固定板(13)上，扭轉定軸(11)穿過扭矩傳感器(12)，並可在扭矩傳感器(12)中上下滑動，扭轉上夾頭(10)安裝在扭轉定軸(11)上。扭轉試件(9)為兩端銑平的圓試件，分別安裝在扭轉上、下夾頭(10)、(8)的鉗口中，起動扭轉減速總成(5)，扭轉動軸(7)轉動，便可對扭轉試件(9)施加扭矩。扭矩的大小由扭矩傳感器(12)輸出，轉角由光電編碼器(6)輸出。
三、附屬部分 在圖1、圖2、圖4中，距底座(1)一定高度上設一工作平臺(26)，工作平臺(26)固定在工作平臺支架(27)上，工作平臺支架(27)分別焊接在左立柱(2)、右立柱(30)、左側小立柱(38)、右側小立柱(36)上，左側小立柱(38)、右側小立柱(36)焊接在底座(1)上。電氣櫃(35)設置在扭轉減速機支承板(4)上。在電氣櫃(35)右側設置前面下部封板(41)，安裝在左側小立柱(38)、右側小立柱(36)上。控制斜面板(34)安裝在工作平臺(26)及左、右側小立柱(38)、(36)上。控制按鈕(33)安裝在控制斜面板(34)上。傳感器輸出接頭(42)集中布置在實驗機右側，工作平臺(26)下方。抽屜(39)安裝在控制斜面板(34)中間部位。油泵總成(31)固定在底座(1)上。
權利要求
1.一種多功能材料力學試驗機，拉、壓加載採用液壓油缸加載的方式，扭轉採用電動機驅動減速機加載的方式，機架採用門式框架結構，其特徵在於拉、壓加載系統和扭轉加載系統安裝在同一個機架上。
2.如權力要求1所述的多功能材料力學試驗機，其特徵在於在一立柱上裝有彎扭組合根部發蘭。
3.如權力要求1所述的多功能材料力學試驗機，其特徵在於在其框架內側裝有彎曲支座。
全文摘要
本發明涉及一種多功能材料力學試驗機，其將拉、壓、彎、扭及彎扭組合等試驗組合在一臺試驗機上完成。拉、壓加載採用液壓油缸加載的方式，扭轉採用電動機驅動減速機加載的方式。機架採用門式框架結構，拉、壓部分安裝在門式框架內，扭轉部分安裝在門式框架的一側，在門式框架的另一側安裝彎扭組合根部發蘭，在門式框架內側安裝彎曲支座。對常用被測參量設置相應的傳感器。本發明將拉、壓、彎、扭及彎扭組合等試驗組合在一臺試驗機上完成，節省試驗空間及降低生產成本。夾頭聯接形式簡單有利於試驗的擴充。且常用被測參量多由內裝式的傳感器以電信號的形式向外傳輸，有利於後續數據採集設備的數據採集。尤其適合材料力學的教學試驗。
文檔編號G01N3/08GK1570593SQ03144008
公開日2005年1月26日 申請日期2003年7月25日 優先權日2003年7月25日
發明者吳江龍, 孫仙山, 阮樹銘, 張瑞豐, 周新剛, 王新仁 申請人:煙臺大學