專利名稱：試驗機用加荷裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種用于試驗機的加荷裝置，它主要由下述結構組成支撐桿、橫桿、力桿、加荷機構、傳感器、壓頭以及控制系統等，屬試驗機加荷系統的改進。
公知的各種試驗機(例如摩擦、磨損試驗機，劃痕試驗機)的加荷裝置普遍采用杠桿原理。為了對待測試塊施加負荷，在試驗機力桿的一側或兩側對力桿施加負荷，通過力桿即可對試塊施加負荷，顯然施加于待測試塊上的力與力矩有關。為了使施加于待測試塊上的力呈線性，在試驗機工作時，首先，要調整加荷裝置的力桿成水平狀態并使壓頭接觸待測試塊，同時使施加于試塊上的力為零，然后，再對試塊施加負荷，在試驗機工作過程中，要求力桿始終呈水平狀態，不因施加負荷變化而改變。
上述公知試驗機加荷裝置的加荷方式主要有下列幾種在力桿的一側或兩側施加不同重量的法碼；改變法碼在力桿上的位置；采用液壓加荷機構等等。法碼加荷方式又分為連續式和間斷式兩種，以適應于不同的試驗機。
但是，上述的公知技術有明顯的不足，(1)法碼加荷方式一般為手工操作，不僅試驗周期長，而且會造成一定的誤差，(2)法碼加荷方式很不適用于做連續加荷試驗，(3)液壓加荷方式雖然可連續加荷并容易自動控制，但液壓系統結構復雜，制造困難，特別是小型精密試驗機更不容易制造，而且，液壓系統還需經常維護。
本發明的目的在于避免上述現有技術中的不足之處而提供一種試驗機用加荷裝置，該裝置采用連續加荷結構，既可以自動加荷，也可以手動加荷，加荷速度和負荷量可由微機控制，該裝置結構合理，實施方便。
本發明的目的可以通過以下措施來達到本發明的加荷裝置采用杠桿原理，加荷裝置由支撐桿、橫桿、力桿、加荷系統，壓頭、傳感器以及控制系統等構成，其中加荷系統包括電機、螺桿、頂絲、限位槽、加荷彈簧、手動加荷旋鈕等。加荷系統裝配在橫桿上并可以對力桿施加力，通過力桿對待測試塊施加負荷。
本發明的目的還可以通過如下措施來實現上述的試驗機用加荷裝置裝配成一整體，其中加荷系統裝配在橫桿上并與加荷裝置的其它結構配合。
屬于加荷系統的螺桿垂直于橫桿和力桿，螺桿的兩頭或一頭可分別與電機或手動加荷旋鈕聯接。電機或手動加荷旋鈕可使螺桿延順時針或逆時針方向轉動。
頂絲以螺旋方式裝配在上述螺桿上，在頂絲上至少有一個以上的限位銷，限位銷與防護罩上的限位孔配合，防護罩罩在螺桿上并與螺桿同心，防護罩以螺旋方式固定在橫桿上。當螺桿旋轉時，頂絲上的限位銷和防護罩上的限位限制了頂絲隨螺桿的轉動并迫使頂絲上下移動。
加荷彈簧被安置在上述的頂絲上，處于螺桿和防護罩之間，即彈簧的內外徑分別大于和小于螺桿的外徑和防護罩的內徑。加荷彈簧的上端恰好與力桿接觸。當螺桿旋轉時，頂絲上(下)移動，加荷彈簧被壓縮(放松)，彈簧的彈力即可施加在力桿上。彈簧彈力的大小視試驗機所需負荷的大小而定。
當加荷系統對力桿施加了力，通過力桿和壓頭，即可對待測試塊施加負荷。負荷的大小由傳感器給出，由微機控制。
上述的加荷系統作為一個整體被安裝在橫桿上，安裝的方式有多種，可通過螺桿把加荷系統安裝在橫桿上，也可通過電機把加荷系統安裝在橫桿上，例如通過軸承把螺桿固定在橫桿上，或通過螺桿把電機固定在橫桿上。
上述螺桿的螺紋可以是各種螺紋，但最好為細螺紋，當要求施加的負荷較大時，可以采用方螺紋。
電機和手動加荷旋鈕分別與螺桿的下端或上端相聯。電機最好為步進電機。
螺桿與電機及手動加荷旋鈕的聯接方式可以是蝸桿蝸輪式；皮帶傳動式；齒輪傳動式；直接聯接式。可視不同情況予以選擇。
在力桿的另一側或同側分別裝配了壓頭系統，它包括加荷傳感器、支撐彈簧和壓頭等，還應該包括鋼球、壓桿、聲發射傳感器等。把上述部件從上至下依次按鋼球、加荷傳感器、支撐彈簧、壓桿、聲發射傳感器、壓頭安裝，其中除鋼球和支撐彈簧余各部分聯接為一整體，但要求裝卸方便，尤其是壓頭與壓桿或聲發射傳感器的聯接。
上述支撐彈簧被安置在橫桿上，彈簧的彈力以恰好支撐上述鋼球、加荷傳感器、壓桿、聲發射傳感器及壓頭等組成的壓頭系統的。當加荷系統不再對力桿施加力，支撐彈簧即發揮支撐作用。
鋼球被安置在加荷傳感器上，鋼球與力桿的點接觸保障了在試驗過程中力矩不發生變化。
上述加荷裝置的結構可以是雙臂式，也可以是單臂式。當加荷裝置為雙臂式時，加荷系統部分和壓系統部分可分別安裝在橫桿的兩側；當加荷裝置為單臂式時，加荷系統和壓頭系統安裝在橫桿的同側。
下面通過附圖對本發明作進一步的說明
圖1為試驗機用加荷裝置。電機(1)以螺旋形式安裝在橫桿(3)上，螺桿(2)的下端穿過橫桿通過聯接器(20)與電機聯接，螺桿(2)的上端穿過力桿(9)與手動加荷旋鈕聯接，頂絲(4)以旋轉方式裝配在螺桿(2)上，頂絲上的限位銷(5)被安置在防護罩(6)的長形限位孔(7)上，加荷彈簧(8)被安置在頂絲(4)上，其上端與力桿恰好接觸，加荷傳感器(13)、壓桿(15)、聲發射傳感器(16)、壓頭(17)被聯接為一整體，但可以折卸，支撐彈簧(14)套在壓桿(15)上被安置在橫桿(3)上，并通過對加荷傳感器(13)的支撐，支撐起整個壓頭系統。鋼珠(12)被安置在加荷傳感器(13)上。
當電機(1)轉動時，首先帶動螺桿(2)一起轉動，由于限位銷(5)和限位孔(7)的作用，迫使頂絲(4)上(下)移動，頂絲(4)壓縮(放松)加荷彈簧(8)，加荷彈簧壓迫力桿(9)并對力桿施加了力，通過支撐點(11)和壓頭系統即對試塊(18)施加了負荷，負荷的大小由加荷傳感器(13)給出，聲發射傳感器反映了在試驗過程中試塊的狀態，工作臺(19)可上下調節。當加荷系統不再對力桿施加力后，支撐彈簧(14)即可支撐起壓頭系統，使施加于試塊上的負為零。
顯然，只旋轉手動加荷旋鈕(10)也可同樣達到上述目的。
圖2為螺桿直接聯接在橫桿上的情形。螺桿(2)通過軸承(21)固定在橫桿(3)上，螺桿可相對于橫桿轉動，螺桿下端從橫桿穿出并通過一傳動聯接系統(22)直接與電機(1)或手動加荷旋鈕(10)聯接。其余同圖1。
本例的傳動聯接系統(22)還可以是齒輪傳動聯接，蝸輪蝸桿傳動聯接等。
圖3為另一種加荷方式。電機(1)或手動加荷旋鈕(10)轉動時，通過加荷彈簧(8)和鋼絲(23)，即可通過壓頭(17)對試塊施加負荷，負荷的大小由傳感器(13)給出。
上述試驗機用加荷裝置的加荷范圍可由加荷彈簧確定，加荷速度可由電機或手動加荷旋鈕的轉速控制。
本發明與已有技術相比具有如下特點(1)結構簡單合理；(2)可連續自動加荷，而且加荷的范圍寬，適合于連續加荷試驗機；(3)用本發明制成的試驗機，工作效率大大提高。
(4)本發明的加荷機構特別適應于劃痕試驗機。
權利要求1.一種用于試驗機自動加荷裝置，由支撐桿、橫桿、力桿、加荷系統、傳感器等構成，其特征在于，加何裝置由加荷系統和壓頭系統組成，其中加荷系統由電機、螺桿、頂絲、限位銷、防護罩、加荷彈簧、手動加荷旋鈕構成，壓頭系統由鋼珠、加荷傳感器、壓桿、壓頭、聲發射傳感器、支撐彈簧構成。
2.如權利要求1所述的自動加荷裝置，其特征在于，電機和螺桿的聯接方式為直接聯接，皮帶輪傳動聯接，齒輪傳動聯接，蝸桿蝸輪聯接，以直接聯接為好。
3.如權利要求1所述的自動加荷裝置，其特征在于，頂絲以螺旋配合裝配在螺桿上，頂絲上有至少一個限位銷并與防護罩上的限位孔配合。
4.如權利要求1所述的自動加荷裝置，其特征在于，加荷彈簧裝配在頂絲上，其上端可與力桿接觸。
5.如權利要求1所述的自動加荷裝置，其特征在于，手動加荷旋鈕聯接在螺桿上。
6.如權利要求1所述的自動加荷裝置，其特征在于，壓頭系統的加荷傳感器、壓桿、聲發射傳感器、壓頭等聯為一體，鋼珠安置在加荷傳感器上，支撐彈簧安置在橫桿上。
7.如權利要求1或2所述的自動加荷裝置，其特征在于，電機最好為步進電機。
專利摘要試驗機用加荷裝置，屬試驗機加荷系統的改進，其結構包括支撐桿、力桿、傳感器、電機，螺桿、頂絲、加荷彈簧等。該加荷裝置可自動連續加荷，加荷范圍由加荷彈簧確定，本發明的結構特別適應于連續加荷試驗機或作連續加荷試驗。
文檔編號G01N3/00GK2035473SQ8821469
公開日1989年4月5日 申請日期1988年10月5日 優先權日1988年10月5日
發明者侯企賢 申請人:中國科學院蘭州化學物理所