一種球形軸承聯動的拉扭引伸計的製作方法

2023-11-07 07:35:37

本發明屬於材料性能測試的試驗技術領域，特別是一種球形軸承聯動的拉扭引伸計。

背景技術：

引伸計是測量構件及其他物體兩點之間線變形的一種儀器。在拉扭試驗中，試樣會發生軸向的長度變化和產生環向的扭轉，在此過程中，試樣兩測量點之間的距離會發生變化，這個變化是由於拉伸和扭轉共同造成的，試驗中需要測量的是單純由拉伸或扭轉而產生的形變，這就需要引伸計可以完成軸向方向的長度形變測量和環向方向的角度形變測量。現有的引伸計僅能夠採集軸向拉伸的變形量，對同時產生的扭轉角度變形則無法測量。另外，在高溫測試箱內對被測量構件進行檢測時，現有測距器因高溫會造成測量數據不精確的問題。

因此，希望有一種技術方案來實現被測物體軸向方向的長度形變測量和環向方向的角度形變測量。並且，能夠完成高溫環境下拉扭試驗中對於材料形變的測量。

技術實現要素：

本發明的目的在於克服現有技術的不足，提供一種球形軸承聯動的拉扭引伸計，可以實現被測物體軸向方向的長度形變測量和環向方向的角度形變測量。

本發明解決其技術問題是通過以下技術方案實現的：

一種球形軸承聯動的拉扭引伸計，其特徵在於：包括上機身板、下機身板、陶瓷頂針、中軸杆、水平感應片、垂直感應片、電渦流測距器，上機身板與下機身板平行設置，在上、下機身板的前端分別固定安裝一個陶瓷頂針，上、下機身板上安裝位置對應的球形軸承，所述中軸杆的兩端分別與上、下機身板的球形軸承的內套固定，在上機身板或下機身板的尾部設置有水平感應片及垂直感應片，在上機身板或下機身板的尾部設置分別與所述水平感應片及垂直感應片對應的水平電渦流測距器及垂直電渦流測距器。

所述的陶瓷頂針卡裝於上、下機身板前端所制的弧形槽內，並通擋板進行卡裝固定。

所述擋板為劣弧橋形擋板。

所述的中軸杆的中部固定安裝一水平支柱。

所述的中軸杆位於陶瓷頂針與上、下機身板的整體水平長度的中心位置。

所述的中軸杆的兩端制有定位銷孔，該定位銷孔與上、下機身板上的定位銷孔相水平對應，並通過定位銷進行定位。

所述的水平感應片通過隔離柱與上機身板或下機身板平行固定連接。

所述的水平電渦流測距器、垂直電渦流測距器均通過垂直支架固定安裝於上機身板或下機身板的尾端。

本發明的優點和有益效果為：

1、本發明球形軸承聯動的拉扭引伸計，採用了球形軸承同時承擔環向和軸向的位移，測試時，先將陶瓷頂針與試樣接觸，利用機架施加一預緊力使得陶瓷頂針與試樣緊密接觸，保證在測量過程中，頂針針尖不會與試樣測量點發生相對運動；試驗過程中，拉扭機對試樣施加軸向的拉伸載荷和環向的扭轉載荷，使得試樣發生形變，而兩測量點之間的距離發生變化；由於兩頂針針尖與兩測量點保持相對靜止，頂針便隨著測量點移動，從而將測量點的位移轉換為引伸計的運動；從而實現被測物體軸向方向的長度形變測量和環向方向的角度形變測量。

2、本發明球形軸承聯動的拉扭引伸計，陶瓷頂針卡裝於上、下機身板前端所制的弧形槽內，並通擋板進行卡裝固定，劣弧橋形擋板及相應緊固件可使頂針固定在機身板上，不發生環向和軸向的位移，陶瓷頂針能夠將其位移變形傳遞至上、下機身板，從而引起尾部垂直渦流測距器、水平渦流測距器與其對應的感應片之間的信號採集。

3、本發明球形軸承聯動的拉扭引伸計，中軸杆的中部固定安裝一水平支柱，使用時將與拉扭機的機架連接以承擔引伸計重量，同時承受機架預緊裝置施加的預緊力並傳遞給引伸計頂針，使其固定在試樣上，避免引伸計頂針與試樣測量點發生相對運動，提高準確度。

4、本發明球形軸承聯動的拉扭引伸計，中軸杆位於陶瓷頂針與上、下機身板的整體水平長度的中心位置，以中軸杆部位作為引伸計的中間支點，引伸計機身板作為槓桿，保證測量數據不被縮放。

5、本發明球形軸承聯動的拉扭引伸計，中軸杆的兩端制有定位銷孔，該定位銷孔與上、下機身板上的定位銷孔相水平對應，並通過定位銷進行定位，在安裝過程中，引伸計上、下機身板的轉動會給引伸計的安裝造成一定困難，採用定位銷對中軸杆與上、下機身板進行定位後，再與拉扭機安裝，安裝後再取出定位銷進行測試，從而使測試過程更加易於操作。

6、本發明球形軸承聯動的拉扭引伸計，其陶瓷頂針為耐高溫陶瓷頂針，其能夠直接與高溫試樣接觸，而測量用的電渦流測距器在上引伸計機或下機身板的後端，遠離高溫環境，實現高溫試樣的測量。

7、本發明球形軸承聯動的拉扭引伸計，使用電渦流測距器代替傳統的應變片結構，棄用了對安裝精度和溫度都極其敏感的多軸應變片，選用了對安裝要求和環境要求較小的電渦流測距器。電渦流測距器應經過精度、靈敏度及線性度檢定，選擇線性度較好的距離作為安裝距離。

8、本發明結構設計科學合理，採用了球形軸承同時承擔環向和軸向的位移，可以實現被測物體軸向方向的長度形變測量和環向方向的角度形變測量，採用耐高溫陶瓷頂針與電渦流測距器，對安裝要求和環境要求較小，適用於高溫試樣的測量。

附圖說明

圖1是本發明的引伸計的結構示意圖；

圖2是本發明的引伸計的尾端的放大圖。

附圖標記：

1-陶瓷頂針、2-中軸杆、3-上機身板、4-隔離柱、5-水平感應片、6-垂直支架、7-垂直感應片、8-垂直電渦流測距器、9-定位銷、10-下機身板、11-蓋板、12-球形軸承、13-水平支柱、14-擋板、15-水平電渦流測距器。

具體實施方式

下面通過具體實施例對本發明作進一步詳述，以下實施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本發明的保護範圍。

一種球形軸承聯動的拉扭引伸計，其包括上機身板3、下機身板10、陶瓷頂針1、中軸杆2、水平感應片5、垂直感應片7、電渦流測距器，上機身板與下機身板平行設置，在上、下機身板的前端分別固定安裝一個陶瓷頂針，上、下機身板上安裝位置對應的球形軸承12。球形軸承上、下端面通過蓋板11與上機身板或下機身板固定連接。中軸杆的兩端分別與上、下機身板的球形軸承的內套固定，在上機身板或下機身板的尾部設置有水平感應片及垂直感應片，在上機身板或下機身板的尾部設置分別與所述水平感應片及垂直感應片對應的水平電渦流測距器15及垂直電渦流測距器8。

陶瓷頂針卡裝於上、下機身板前端所制的弧形槽內，並通擋板14進行卡裝固定。所述擋板為劣弧橋形擋板。劣弧橋形擋板及相應緊固件可使頂針固定在機身板上，不發生環向和軸向的位移，陶瓷頂針能夠將其位移變形傳遞至上、下機身板，從而引起尾部垂直渦流測距器、水平渦流測距器與其對應的感應片之間的信號採集。

中軸杆的中部固定安裝一水平支柱13。使用時將與拉扭機的機架連接以承擔引伸計重量，同時承受機架預緊裝置施加的預緊力並傳遞給引伸計頂針，使其固定在試樣上，避免引伸計頂針與試樣測量點發生相對運動，提高準確度。

中軸杆位於陶瓷頂針與上、下機身板的整體水平長度的中心位置。水平感應片通過隔離柱4與上機身板或下機身板平行固定連接。水平電渦流測距器、垂直電渦流測距器均通過垂直支架6固定安裝於上機身板或下機身板的尾端。

中軸杆的兩端制有定位銷孔，該定位銷孔與上、下機身板上的定位銷9孔相水平對應，並通過定位銷進行定位。由於球形軸承的靈活性，在安裝過程中，上、下引伸計機身板的轉動會給引伸計的安裝造成一定困難，因此設計了一個定位銷9，在中軸杆和引伸計機身板的配合處，各開有一同軸定位銷孔，將定位銷插入可使得引伸計機身板在安裝時不再轉動，安裝完成後再將定位銷拔出，進行測量。

測試時，先將陶瓷頂針與試樣接觸，利用機架施加一預緊力使得陶瓷頂針與試樣緊密接觸，保證在測量過程中，頂針針尖不會與試樣測量點發生相對運動；試驗過程中，拉扭機對試樣施加軸向的拉伸載荷和環向的扭轉載荷，使得試樣發生形變，而兩測量點之間的距離發生變化；由於兩頂針針尖與兩測量點保持相對靜止，頂針便隨著測量點移動，從而將測量點的位移轉換為引伸計的運動；從而實現被測物體軸向方向的長度形變測量和環向方向的角度形變測量。

該引伸計機身板作為槓桿，中軸杆處作為槓桿的支點，由於球形軸承可以實現繞多軸轉動的特性，引伸計機身板和球形軸承的中軸杆所組成的槓桿結構就可以實現在豎直平面和水平平面內轉動。而由於陶瓷頂針頂尖與測量點的相對靜止，兩頂針在豎直平面內的張角變化就對應著測量點在軸向的長度變化，在水平平面上的張角變化就對應著測量點在環向的轉角變化。然後通過槓桿機構，兩頂針的運動傳遞到機身板後半部，引起水平感應片、垂直感應片與水平電渦流測距器、垂直電渦流測距器之間的位置變化，從而測量出具體的位移變化量，經過一系列的計算可以得到最初兩測量點發生的軸向形變和環向形變。

由於球形軸承的靈活性，在安裝過程中，上、下引伸計機身板的轉動會給引伸計的安裝造成一定困難，因此設計了一個定位銷9，在中軸杆和引伸計機身板的配合處，各開有一同軸定位銷孔，將定位銷插入可使得引伸計機身板在安裝時不再轉動，安裝完成後再將定位銷拔出，進行測量。

儘管為說明目的公開的本發明的實施例和附圖，但是本領域的技術人員可以理解，在不脫離本發明及所附權利要求的精神和範圍內，各種替換、變化和修改都是可能的，因此本發明的範圍不局限於實施例和附圖所公開的內容。