拉扭試驗機及其試驗方法
【技術領域】
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[0001]本發明涉及材料力學測試領域，具體的說是一種適用于測量材料拉伸及扭轉的各項特性參數的拉扭試驗機及其試驗方法。
【背景技術】
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[0002]隨著現代工業的發展，現代新型材料層出不窮，為了探索新型材料在各種復雜環境(高溫、高壓、真空、腐蝕等)下的具體參數，就要進行精確的抗拉壓扭轉試驗以便得到較好的機械性能、工藝性能、結構強度等，從而控制產品質量。目前，試驗機廣泛應用于機械、建筑、交通、運輸、冶金、化工、輕紡、航空、航天、能源開發、新型材料等各個領域和部門，對于試驗機的要求與日俱增，傳統的材料試驗機一般有拉伸試驗機和扭轉試驗機，不能實現拉壓扭轉測量試驗的一體化及同時進行。
【發明內容】
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[0003]針對現有技術存在的問題，本發明提供一種可以對試樣進行拉伸、扭轉及拉扭試驗的拉扭試驗機及其試驗方法。
[0004]為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案:
[0005]一種拉扭試驗機，包括機體，機體內設置有傳動裝置，機體上部設置有框架，所述機體和框架連接處設置有第一連接板，所述框架內設置有升降裝置，所述傳動裝置帶動所述升降裝置升降。
[0006]所述升降裝置包括第一絲杠和第二絲杠，所述第一絲杠和所述第二絲杠的上端與框架的頂部蓋板連接，下端與所述第一連接板連接，所述第一絲杠和第二絲杠上固定有可移動連接板，上卡盤固定于所述可移動連接板，上卡盤內安裝有拉力傳感器，與所述上卡盤對應的下卡盤下部與所述第一連接板連接，所述上卡盤與所述下卡盤之間固定待測試樣，第一傳感器設置于所述第一連接板上。
[0007]所述傳動裝置包括第一齒輪，所述第一齒輪套接固定于第一齒輪軸，所述第一齒輪軸的一端固定連接有渦輪蝸桿裝置，另一端連接第一離合器，所述第一離合器另一端連接于所述下卡盤，所述渦輪蝸桿裝置連接外部動力機構，所述第一齒輪的兩側分別設有第二齒輪和第三齒輪，所述第一齒輪分別與所述第二齒輪及所述第三齒輪嚙合，所述第二齒輪套接固定于第二齒輪軸，所述第二齒輪軸連接第二離合器，所述第二離合器另一端連接于所述第一絲杠，所述第三齒輪套接固定于第三齒輪軸，所述第三齒輪軸連接第三離合器，所述第三離合器另一端連接于所述第二絲杠，所述渦輪的下方裝有光柵，第二傳感器設置在靠近第二齒輪軸的底板上。
[0008]所述第一齒輪、第二齒輪和第三齒輪為斜齒輪。
[0009]所述框架內壁設有滑道，所述可移動連接板沿所述滑道滑動。
[0010]所述第一離合器、第二離合器和第三離合器為牙嵌式離合器；所述第一離合器、第二離合器和第三離合器的兩端和與其對應的軸連接處采用鍵連接。
[0011]所述下卡盤上方設置有溫度控制箱，所述溫度控制箱由兩個半柱狀罩扣合而成，圍設在待測試樣外側。
[0012]所述下卡盤包括大卡盤和小卡盤，所述小卡盤下端面連接大卡盤上端面，所述小卡盤頂端卡接待測試樣，所述大卡盤下部與所述第一連接板通過軸承連接。
[0013]所述第一絲杠和第二絲杠的上端與框架的頂部蓋板通過軸承座連接，其下端通過軸承及軸承端蓋與第一連接板連接。
[0014]所述第一齒輪軸、第二齒輪軸和第三齒輪軸與機體的第一連接板和第二連接板之間均裝有軸承。
[0015]所述第一齒輪、第二齒輪和第三齒輪與對應的齒輪軸之間采用鍵連接，所述渦輪與第二齒輪軸之間采用鍵連接。
[0016]所述第二齒輪與渦輪通過軸肩及套筒進行同軸定位。
[0017]所述第一傳感器為用于測量位移的光電傳感器。
[0018]所述第二傳感器為用于測量扭轉角度的光電傳感器。
[0019]使用所述拉扭試驗機進行拉扭試驗的方法如下:
[0020]將待測試樣裝夾在所述下卡盤上，先根據不同的試驗需要調節離合器的結合狀態，然后啟動外部動力機構，使所述傳動裝置帶動升降裝置運動:
[0021]a.若需要進行拉伸試驗，則將所述第二離合器和所述第三離合器結合，所述第一離合器分離；所述渦輪蝸桿驅動所述第一齒輪軸帶動所述第一齒輪轉動，進而帶動與所述第一齒輪相嚙合的所述第二齒輪和所述第三齒輪轉動，帶動所述第一絲杠和所述第二絲杠旋轉，使所述上卡盤向上或向下移動，所述下卡盤為靜止狀態，卡緊試樣后實現對試樣的拉伸測試；所述第一傳感器與所述拉力傳感器分別測得位移和拉力，將兩組數據傳輸到數據采集卡，通過虛擬儀器得出材料性能；
[0022]b.若需要進行扭轉試驗，則將所述第二離合器和所述第三離合器分離，所述第一離合器結合；所述渦輪蝸桿驅動所述第一齒輪軸帶動所述第一齒輪轉動，進而帶動與所述第一齒輪相連接的下卡盤，使所述下卡盤旋轉，所述第一絲杠、第二絲杠與所述上卡盤都為靜止狀態，實現對試樣的拉扭測試；所述第二傳感器通過光柵測得扭轉角，扭矩傳感器測得扭矩，兩參數傳輸到數據采集卡，通過虛擬儀器得出材料性能；
[0023]c.若需要進行拉扭試驗，則將所述第一離合器、所述第二離合器和所述第三離合器結合；所述渦輪蝸桿驅動所述第一齒輪軸帶動所述第一齒輪轉動，進而帶動與所述第一齒輪相嚙合的所述第二齒輪和所述第三齒輪轉動，帶動所述第一絲杠和所述第二絲杠旋轉，使所述上卡盤向上或向下移動，卡緊試樣后實現對試樣的拉伸測試；同時通過旋轉的第一齒輪帶動與所述第一齒輪相連接的下卡盤，使所述下卡盤旋轉，實現對試樣的拉扭測試；所述第一傳感器與所述拉力傳感器分別測得位移和拉力，所述第二傳感器通過光柵測得扭轉角，扭矩傳感器測得扭矩，將數據分別傳輸到數據采集卡，通過虛擬儀器得出材料性能。
[0024]本發明的有益效果:可以實現拉伸扭轉試驗的一體化，為試驗帶來更多的方便；能在測量過程中顯示各項特性參數和動態特性曲線，對測量數據進行統計分析，并將測量結果輸出；經濟實用，節省空間。
【附圖說明】
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[0025]圖1為本發明的拉扭試驗機的結構示意圖。
[0026]圖2為本發明的拉扭試驗機拉伸試驗時離合器狀態圖。
[0027]圖3為本發明的拉扭試驗機拉伸試驗時測量系統工作原理圖。
[0028]圖4為本發明的拉扭試驗機扭轉試驗時離合器狀態圖。
[0029]圖5為本發明的拉扭試驗機扭轉試驗時測量系統工作原理圖。
[0030]圖6為本發明的拉扭試驗機拉扭試驗時離合器狀態圖。
[0031]圖中機體，2-框架，3-底板，4-第一連接板，5-第二連接板，6-第二傳感器，7-渦輪，8-蝸桿，9-光柵，10-第一斜齒輪，11-第二斜齒輪11，12-第三斜齒輪，13-第一齒輪軸，14-第二齒輪軸，15-第三齒輪軸，16-第一離合器，17-第二離合器，18-第三離合器，19-第一絲杠，20-第二絲杠，21-第一傳感器，22-下卡盤，23-上卡盤，24-可移動連接板，25-絲杠螺母，26-溫度控制箱，27-滑道，28-頂部蓋板。
【具體實施方式】
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[0032]下面結合附圖和【具體實施方式】對本發明做進一步的詳細說明。
[0033]如圖1所示，一種拉扭試驗機，包括機體1，機體內設置有傳動裝置，機體上部設置有框架2，所述機體I和框架2連接處設置有第一連接板4，所述框架2內設置有升降裝置，所述傳動裝置帶動所述升降裝置升降。
[0034]所述升降裝置包括第一絲杠19和第二絲杠20，所述第一絲杠19和所述第二絲杠20的上端與框架2的頂部蓋板28通過軸承座連接，下端與所述第一連接板4通過軸承及軸承端蓋連接，所述第一絲杠19和第二絲杠20上通過絲杠螺母25固定有可移動連接板24，所述框架2內壁設有滑道27，所述可移動連接板24沿所述滑道27滑動，既可以起到幫助連接板移動的作用，又可以在進行扭轉實驗的過程中起到保護可移動連接板24的作用，上卡盤23固定于所述可移動連接板24，上卡盤23內安裝有拉力傳感器(未圖示)，與所述上卡盤23對應的下卡盤22下部與所述第一連接板4通過軸承連接，以確保進行扭轉實驗時下卡盤22的旋轉，所述上卡盤23與所述下卡盤22之間固定待測試樣，第一傳感器21設置于所述第一連接板4上。
[0035]所述傳動裝置包括第一斜齒輪10，所述第一斜齒輪10通過鍵連接于第一齒輪軸13，所述第一齒輪軸13的一端通過鍵連接有渦輪蝸桿裝置，另一端連接第一離合器16，所述第一離合器16另一端連接于所述下卡盤22，所述渦輪蝸桿裝置連接外部動力機構(未圖示)，所述第一斜齒輪10的兩側分別設有第二斜齒輪11和第三斜齒輪12，所述第一斜齒輪10分別與所述第二斜齒輪11及所述第三斜齒輪12嚙合，所述第二斜齒輪11通過鍵連接于第二齒輪軸14，所述第二齒輪軸14連接第二離合器17，所述第二離合器17另一端連接于所述第一絲杠19，所述第三斜齒輪12通過鍵連接于第三齒輪軸15，所述第三齒輪軸15連接第三離合器18，所述第三離合器18另一端連接于所述第二絲杠20，所述渦輪7的下方裝有光柵9，第二傳感器6設置在靠近第二齒輪軸14的底板3上。
[0036]所述下卡盤22為雙卡盤結構，包括大卡盤和小卡盤，所述小卡盤下端面連接大卡盤上端面，所述小卡盤頂端卡接待測試樣，所述大卡盤下部與所述第一連接板4通過軸承連接，為了防止長期的溫度變化導致卡盤的損壞，上面的小卡盤可以隨時更換，保證測試結果更加精準。
[0037]所述下卡盤22上方設置有溫度控制箱26，所述溫度控制箱26由兩個半柱狀罩扣合而成，圍設在待測試樣外側，可以控制試樣所在空間的溫度，達到在不同溫度條件下，對試樣進行試驗的目的。
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