一種低溫環境試驗箱內金屬拉伸試樣的自動對中裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種低溫環境試驗箱內金屬拉伸試樣的自動對中裝置。包括夾持自動調心機構、聯接機構、鎖緊機構和浮動自動對中機構，金屬拉伸試樣裝夾在聯接機構中通過鎖緊機構鎖緊，聯接機構上下端分別連接夾持自動調心機構和浮動自動對中機構，浮動自動對中機構安裝在底座上，夾持自動調心機構可上下移動。本實用新型結構簡單實用，有效減少環境試驗箱內的能量消耗；實現了金屬拉伸試樣的自動找正和對中，減少誤差，確保了精度，并可實現金屬拉伸試樣高頻率下的疲勞試驗，節省成本，減少資源浪費。
【專利說明】
一種低溫環境試驗箱內金屬拉伸試樣的自動對中裝置
技術領域
[0001]本實用新型涉及了一種工件對中裝置，更具體說，尤其是涉及了一種低溫環境試驗箱內金屬拉伸試樣的自動對中裝置。
【背景技術】
[0002]目前，在金屬拉伸試樣低溫疲勞試驗過程中，傳統的疲勞試驗設備的上下楔形夾頭使得我們無法在裝夾過程判斷金屬拉伸試樣是否保持對中狀態，金屬拉伸試樣的上下夾持對中主要靠技術人員按照上下夾持順序、憑感覺和經驗完成金屬拉伸試樣的裝夾、對中。在低頻率或者靜態拉伸試驗情況下，金屬拉伸試樣的上下對中問題由于對試驗結果影響較小而往往被試驗技術人員所忽視。在金屬拉伸試樣高頻率疲勞試驗過程中，由于金屬拉伸試樣軸向承受拉伸和壓縮兩個方向的高頻載荷，解決金屬拉伸試樣上下夾持對中問題就變的迫切起來。現有技術缺少了一種可靠的金屬拉伸試樣裝夾、對中裝置，為能獲取準確的試驗結果，提高試驗數據的精度，改變傳統的金屬拉伸試樣裝夾方式，這是解決問題的關鍵。
【實用新型內容】
[0003]本實用新型的目的是為了克服現有技術的不足，提供一種低溫環境試驗箱內金屬拉伸試樣的自動對中裝置，能實現金屬拉伸試樣夾持自動調心和金屬拉伸試樣自動對中。
[0004]本實用新型的目的是通過以下技術方案實現的:
[0005]本實用新型包括夾持自動調心機構、聯接機構、鎖緊機構和浮動自動對中機構，金屬拉伸試樣裝夾在聯接機構中通過鎖緊機構鎖緊，聯接機構上下端分別連接夾持自動調心機構和浮動自動對中機構，浮動自動對中機構安裝在底座上，夾持自動調心機構頂端與液壓缸活塞連接，液壓缸活塞在液壓缸帶動下上下運動，液壓缸活塞經滑動桿連接兩端的滑塊，滑塊裝在圓柱形導軌并上下移動，圓柱形導軌固定在底座。
[0006]所述的夾持自動調心機構包括夾體、頂桿和自動調心組件，夾體上端嵌入到液壓缸活塞的孔槽內形成固定連接，夾體下部設有燕尾形腔，腔內端大于外端，腔內的兩側對稱裝有結構相同的兩個自動調心組件，聯接機構的上端被夾持在自動調心組件中，自動調心組件與頂桿通過杠桿結構連接，通過頂桿的上下擺動實現自動調心組件的上下運動。
[0007]所述的自動調心組件包括楔形卡塊、楔形夾板和導向桿，楔形卡塊安裝在楔形夾板內側，楔形夾板外側壁連接到夾體燕尾形腔的內壁;楔形夾板的內側面開有凹槽，楔形卡塊的外側設有凸緣，凸緣嵌入到凹槽中；凸緣設有沿豎直方向的階梯孔，導向桿貫穿裝在階梯孔中，凹槽的上下頂面設有用于導向桿插入徑向定位的定位槽，導向桿中套有壓簧，導向桿底部設有桿凸緣，壓簧頂端和底端分別頂在階梯孔和桿凸緣的臺階面上。
[0008]所述的聯接機構包括低溫箱和置于低溫箱中的主動對中連接桿、從動對中連接桿;低溫箱頂面和底面中心分別開有主動對中孔和從動對中孔，主動對中連接桿的頂端穿過主動對中孔后被夾持在所述自動調心組件中兩個楔形卡塊之間，金屬拉伸試樣頂端通過鎖緊機構安裝到主動對中連接桿底端的中心孔中，金屬拉伸試樣底端通過鎖緊機構安裝到從動對中連接桿頂端的中心孔中，從動對中連接桿的底部穿過從動對中孔后與萬向球同軸固定連接;低溫箱內壁安裝有照明燈和溫度傳感器，低溫箱內裝有朝向金屬拉伸試樣拉伸部位的低溫引伸計。
[0009]所述的低溫箱側壁內置有用于保溫的玻璃纖維保溫棉。
[0010]所述的鎖緊機構包括主動鎖緊扣、從動鎖緊扣、主動鎖緊墊片和從動鎖緊墊片;金屬拉伸試樣的頂端為金屬拉伸試樣主動螺紋端，主動對中連接桿底端的中心孔為主動內螺紋連接孔，金屬拉伸試樣主動螺紋端螺紋裝到主動內螺紋連接孔內，并通過主動鎖緊扣螺紋連接鎖緊;金屬拉伸試樣的底端為金屬拉伸試樣從動螺紋端，從動對中連接桿頂端的中心孔為從動內螺紋連接孔，金屬拉伸試樣從動螺紋端螺紋裝到從動內螺紋連接孔內，并通過從動鎖緊扣螺紋連接鎖緊。
[0011 ]所述的浮動自動對中機構包括萬向球鎖扣、半球形槽和XY向滑臺機構；萬向球裝夾在萬向球鎖扣和半球形槽之間形成的球形腔中，萬向球鎖扣和半球形槽之間通過左鎖緊螺栓和右鎖緊螺栓固定，萬向球上部表面與萬向球鎖扣內壁之間沿同一圓周間隔均布安裝有萬向球鎖扣環形壓力傳感器，萬向球下部表面與半球形槽內壁之間沿同一圓周間隔均布安裝有半球形槽環形壓力傳感器;半球形槽底部與半球形槽底座固定連接，半球形槽底座連接到可沿水平相垂直兩個方向移動的XY向滑臺機構。
[0012]所述的XY向滑臺機構具體為:底座上安裝有Y向步進電機，Y向步進電機的輸出軸同軸連接Y向絲杠軸，Y向絲杠軸上螺紋套有Y向螺紋塊，Y向螺紋塊固定在X向導軌座底面，X向導軌座安裝在Y向導軌上沿導軌水平移動;X向導軌座上通過X向絲杠軸固定架安裝有X向步進電機，X向步進電機的輸出軸同軸連接X向絲杠軸，X向絲杠軸上螺紋套有X向螺紋塊，X向螺紋塊固定在半球形槽底座底部，半球形槽底座安裝在X向導軌上沿導軌水平移動。
[0013]兩側所述的楔形卡塊外側壁之間形成的楔形夾角α小于燕尾形腔兩側內壁之間的楔形夾角β。
[0014]本實用新型的有益效果是:
[0015]I)主動和從動對中連接桿，結構簡單實用，有效減少環境試驗箱內的能量消耗，為實現金屬拉伸試樣低溫環境下的動態疲勞試驗提供基礎；
[0016]2)實現金屬拉伸試樣的自動找正和對中，減少人工對中的誤差，確保試驗結果的精度；
[0017]3)夾持自動調心部分，有效保證了連接桿和金屬試樣處于同一軸線，實現金屬試樣高頻率下的動態疲勞試驗；
[0018]4)整套裝置結構緊湊，功能齊全，節省成本，減少資源浪費。
【附圖說明】
[0019]圖1是本實用新型整體結構剖面示意圖。
[0020]圖2是本實用新型控制系統原理圖。
[0021]圖3夾持自動調心機構放大圖。
[0022]圖中:頂桿I;楔形夾板2;定位槽5;導向桿6;壓簧7;楔形卡塊8;夾體9;主動對中連接桿10;從動對中連接桿11 ；主動內螺紋連接孔12;從動內螺紋連接孔13;主動鎖緊扣14;從動鎖緊扣15;主動鎖緊扣內螺紋16;從動鎖緊扣內螺紋17;金屬拉伸試樣主動螺紋端18 ；金屬拉伸試樣19;金屬拉伸試樣從動螺紋端20;低溫引伸計21;玻璃纖維保溫棉22;低溫箱內壁23;低溫箱24;溫度傳感器25;夾持端26;萬向球27;從動端密封墊片28;主動端密封墊片29;從動鎖緊墊片30;主動鎖緊墊片31;從動對中孔32;主動對中孔33;萬險球鎖扣34;半球形槽35;左鎖緊螺栓36;右鎖緊螺栓37; Y向步進電機38;半球形槽環形壓力傳感器39;萬向球鎖扣環形壓力傳感器40; ￥向絲杠軸41; X向步進電機42;半球形槽底座45;底座46;控制器47;液壓缸活塞48;照明燈49;圓柱形導軌50;滑塊51; X向絲杠軸52; X向絲杠軸固定架53; X向螺紋塊54; ￥向螺紋塊55; ￥向導軌56; X向導軌座57; X向導軌58。
【具體實施方式】
[0023]下面結合附圖及具體實施例對本實用新型作進一步詳細說明。
[0024]下面結合附圖和實施例對本實用新型做進一步描述。雖然本實用新型將結合較佳實施例進行描述，但應該知道，并不表示本實用新型限制在所述實施例中。相反，本實用新型將涵蓋可包含在有附后權利要求書限定的本實用新型的范圍內的替換物、改進型和等同物。
[0025]如圖1所示，本實用新型包括夾持自動調心機構、聯接機構、鎖緊機構和浮動自動對中機構，金屬拉伸試樣19裝夾在聯接機構中通過鎖緊機構鎖緊，聯接機構上下端分別連接夾持自動調心機構和浮動自動對中機構，浮動自動對中機構安裝在底座46上，夾持自動調心機構頂端與液壓缸活塞48連接，液壓缸活塞48在液壓缸帶動下上下運動，液壓缸活塞48經滑動桿連接兩端的滑塊51，滑塊51裝在圓柱形導軌50并上下移動，圓柱形導軌50固定在底座46。圓柱形導軌50固定在底座46上，液壓缸活塞48在滑動塊52的帶動下沿著圓柱形導軌50進行上下往復運動。
[0026]夾持自動調心機構包括夾體9、頂桿I和自動調心組件，夾體9上端嵌入到液壓缸活塞48的孔槽內形成固定連接，夾體9下部設有燕尾形腔，腔內端大于外端，腔內的兩側對稱裝有結構相同的兩個自動調心組件，聯接機構的上端被夾持在自動調心組件中，自動調心組件與頂桿I通過杠桿結構連接，通過頂桿I的上下擺動實現自動調心組件的上下運動。
[0027]如圖3所示，自動調心組件包括楔形卡塊8、楔形夾板2和導向桿6，楔形卡塊8安裝在楔形夾板2內側，楔形夾板2外側壁連接到夾體9燕尾形腔的內壁;頂桿I 一端鉸接到楔形夾板2上，頂桿I中部鉸接到夾體9上，由此形成杠桿結構;楔形夾板2的內側面開有凹槽，楔形卡塊8的外側設有凸緣，凸緣嵌入到凹槽中；凸緣設有沿豎直方向的階梯孔，導向桿6貫穿裝在階梯孔中，凹槽的上下頂面設有用于導向桿6插入徑向定位的定位槽5，導向桿6中套有壓簧7，導向桿6底部設有桿凸緣，壓簧7頂端和底端分別頂在階梯孔和桿凸緣的臺階面上。兩側的兩個楔形卡塊8之間裝夾聯接機構的頂端。
[0028]頂桿I啟動之后頂起楔形楔形夾板2，楔形夾板沿著楔形夾角β兩邊張開;楔形卡塊8在楔形楔形夾板2中被彈簧7頂至最上邊位置，此時楔形卡塊8處于張開狀態;把夾持端26放入楔形卡塊8中，使用頂桿I壓向楔形楔形夾板2，帶動楔形卡塊8將夾持端26夾住;卡塊的楔形夾角α小于楔形夾板的楔形夾角β，夾持端26與楔形卡塊8有一個較小的摩擦力就能使楔形卡塊8沿α角兩邊位移將夾持端26夾住，隨著拉力(壓力)不斷增大，楔形卡塊8的夾緊力也不斷增大，直至將夾持端26徹底夾緊鎖牢，從而形成夾持自動調心機構。
[0029 ]聯接機構包括低溫箱24和置于低溫箱24中的主動對中連接桿1、從動對中連接桿11;低溫箱24頂面和底面中心分別開有主動對中孔33和從動對中孔32，主動對中連接桿10的頂端穿過主動對中孔33后被夾持在所述自動調心組件中兩個楔形卡塊8之間，金屬拉伸試樣19頂端通過鎖緊機構安裝到主動對中連接桿10底端的中心孔中，金屬拉伸試樣19底端通過鎖緊機構安裝到從動對中連接桿11頂端的中心孔中，從動對中連接桿11的底部穿過從動對中孔32后與萬向球27同軸固定連接;低溫箱內壁23安裝有照明燈49和溫度傳感器25，低溫箱24內裝有朝向金屬拉伸試樣19拉伸部位的低溫引伸計21。
[0030]金屬拉伸試樣19通過主動對中連接桿11和從動對中連接桿10連接到一起，三者形成一個在軸向沒有相對位移的整體;夾持端26被楔形卡塊8定位鎖緊;從動對中連接桿11末端被加工成萬向球27，萬向球27呈浮動狀態。
[0031 ]低溫箱24側壁內置有用于保溫的玻璃纖維保溫棉22。
[0032]本實用新型將主動對中連接桿10、從動對中連接桿11和金屬拉伸試樣19放置在低溫箱24中進行低溫環境疲勞試驗，避免了把整個夾體9、萬向球27放置低溫箱24中，降低箱內熱量消耗，保證箱內溫度均勻度，節約能源。
[0033 ] 主動對中連接桿1夾持端26與主動對中孔33配合;從動對中連接桿11與從動對中孔32配合;金屬拉伸試樣19與主動對中連接桿10和從動對中連接桿11通過螺紋副配合;主動對中連接桿1、從動對中連接桿11、主動對中孔33、從動對中孔32、萬向球27、主動內螺紋連接孔12、從動內螺紋連接孔13組成聯接機構。
[0034]鎖緊機構包括主動鎖緊扣14、從動鎖緊扣15、主動鎖緊墊片31和從動鎖緊墊片30;金屬拉伸試樣19的頂端為金屬拉伸試樣主動螺紋端18，主動對中連接桿10底端的中心孔為主動內螺紋連接孔12，金屬拉伸試樣主動螺紋端18螺紋裝到主動內螺紋連接孔12內，并通過主動鎖緊扣14螺紋連接鎖緊，主動鎖緊扣14與主動對中連接桿10端面之間設有主動鎖緊墊片31;金屬拉伸試樣19的底端為金屬拉伸試樣從動螺紋端20，從動對中連接桿11頂端的中心孔為從動內螺紋連接孔13，金屬拉伸試樣從動螺紋端20螺紋裝到從動內螺紋連接孔13內，并通過從動鎖緊扣15螺紋連接鎖緊，從動鎖緊扣15與從動對中連接桿11端面之間設有從動鎖緊墊片30。
[0035]主動對中孔33處的低溫箱24外部安裝有用于徑向限位的主動端密封墊片29，從動對中孔32處的低溫箱24外部安裝有用于從動對中連接桿11徑向限位的從動端密封墊片28。
[0036]密封墊片用于減少低溫箱外部環境對低溫箱內部低溫環境的影響，起到密封低溫箱的作用。主動鎖緊墊片16、主動鎖緊扣14消除螺紋副之間的間隙，保證金屬拉伸試樣19與主動對中連接桿10軸向沒有相對位移。從動鎖緊墊片30和從動鎖緊扣15消除螺紋副之間的間隙，保證金屬拉伸試樣19與從動對中連接桿11軸向沒有相對位移。
[0037]金屬拉伸試樣19的螺紋端18與主動內螺紋連接孔12配合，主動鎖緊扣14與主動鎖緊墊片31將螺紋端18鎖緊;金屬拉伸試樣19的螺紋端20與從動內螺紋連接孔13配合，從動鎖緊扣15與從動鎖緊墊片30將螺紋端20鎖緊。這樣，主動鎖緊扣、從動鎖緊扣、主動鎖緊墊片、從動鎖緊墊片組成鎖緊機構。
[0038]浮動自動對中機構包括萬向球鎖扣34、半球形槽35和XY向滑臺機構；萬向球27裝夾在萬向球鎖扣34和半球形槽35之間形成的球形腔中，萬向球鎖扣34和半球形槽35之間通過左鎖緊螺栓36和右鎖緊螺栓37固定，萬向球27上部表面與萬險球鎖扣34內壁之間沿同一圓周間隔均布安裝有萬向球鎖扣環形壓力傳感器40，萬向球27上部表面與半球形槽35內壁之間沿同一圓周間隔均布安裝有半球形槽環形壓力傳感器39;半球形槽35底部與半球形槽底座45固定連接，半球形槽底座45連接到可沿水平相垂直兩個方向移動的XY向滑臺機構。
[0039]XY向滑臺機構具體為:底座46上安裝有Y向步進電機38，Y向步進電機38的輸出軸同軸連接Y向絲杠軸41，Υ向絲杠軸41上螺紋套有Y向螺紋塊55，Υ向螺紋塊55固定在X向導軌座57底面，X向導軌座57安裝在Y向導軌56上沿導軌水平移動;X向導軌座57上通過X向絲杠軸固定架53安裝有X向步進電機42，Χ向步進電機42的輸出軸同軸連接X向絲杠軸52，Χ向絲杠軸52上螺紋套有X向螺紋塊54，Χ向螺紋塊54固定在半球形槽底座45底部，半球形槽底座45安裝在X向導軌58上沿導軌水平移動。
[0040]兩側楔形卡塊8外側壁之間形成的楔形夾角α小于燕尾形腔兩側內壁之間的楔形夾角β。楔形卡塊8可以沿著楔形夾角α上下移動。
[0041]主動鎖緊扣14和從對鎖緊扣15兩者配合，消除金屬拉伸試樣19與主動內螺紋連接孔12、金屬拉伸試樣19與從動內螺紋連接孔13之間的間隙，保證金屬拉伸試樣19與主動對中連接桿10和從動對中連接桿11之間沒有相對移動。
[0042]Y向步進電機38和X向步進電機42分別帶動Y向絲杠軸41和X向絲杠軸52對半球形槽35位置進行微調，實現浮動萬向球27在徑向方向不受力，而在任意位置力都可沿著軸向進行傳遞;左鎖緊螺栓36和右鎖緊螺栓37將萬向球鎖扣34與半球形槽35之間鎖緊。
[0043]主動對中連接桿10與低溫箱上對中孔33配合、從動對中連接桿11與低溫箱下對中孔32配合，金屬拉伸試樣19在低溫箱24內進行冷卻、保溫;密封墊片29與夾持端26配合、密封墊片29與浮動端27配合，確保低溫箱內溫度均勻變化;夾持端26被楔形夾板2鎖緊，主動對中連接桿10、金屬拉伸試樣19、從動對中連接桿11三者處于同一軸線上，萬向球27為自由浮動狀態。
[0044]如圖2所示，還包括控制器47，溫度傳感器25、低溫引伸計21、半球形槽環形壓力傳感器39和萬向球鎖扣環形壓力傳感器40連接到控制器47的輸入接口，控制器47的輸入接口經電磁閥與液壓缸活塞48連接，控制器47的輸入接口與Y向步進電機38和X向步進電機42連接，控制器47的輸入接口經驅動電機與低溫箱24的制冷壓縮機連接。
[0045]萬向球鎖扣環形壓力傳感器40傳遞萬向球鎖扣34對萬向球27的壓力信號、半球形槽環形壓力傳感器39傳遞萬向球27對半球形槽35的壓力信號，根據此信號判斷金屬拉伸試樣19偏離軸線的位置。
[0046]萬向球鎖緊扣34、半球形槽35、左鎖緊螺栓36和右鎖緊螺栓37把自由浮動狀態下的萬向球27鎖緊;Y向步進電機38帶動Y向絲杠軸實現半球形槽35在Y向位置的移動，X向步進電機42Χ向絲杠軸52實現半球形槽35在X向位置的移動。
[0047]低溫引伸計21固定在金屬拉伸試樣19中間的位置，低溫引伸計21可檢測金屬拉伸試樣軸向位移的變化，并反饋給控制器47。金屬拉伸試樣19中間拉伸段安裝的低溫引伸計21把信號傳遞給控制器47，可方便觀察到金屬拉伸試樣19的軸向位移變化情況。
[0048]溫度傳感器25固定在低溫箱內壁23上，可實時監測低溫箱內溫度變化，并反饋給控制器47。
[0049]照明燈49用于方便對低溫密封箱24內的金屬拉伸試樣19觀察。照明燈50安裝在低溫箱內壁23上，當需要觀察試驗現象的時候，照明燈50打開，否則關閉照明燈50。
[0050]本實用新型裝置一般用于金屬拉伸試樣的自動調心，金屬拉伸試樣的自動對中以實現金屬拉伸試樣低溫環境下高頻率疲勞試驗，然而應該知道，本實用新型還可用于其他類似物的自動對中。
[0051 ]本實用新型的具體實施工作過程如下:
[0052]控制器47對液壓缸活塞48進行控制，液壓缸活塞48帶動夾持自動調心機構、聯接機構、鎖緊機構、浮動自動對中裝置，實現金屬拉伸試樣19在低溫環境下的高頻率疲勞試驗。
[0053]夾體9固定在液壓缸活塞48上，導向桿6插入楔形夾板2的上下定位槽5中，頂桿I通過杠桿機構帶動楔形夾板2沿著楔形夾角β向上移動，在壓簧7和導向桿6的作用下，楔形卡塊8在楔形夾板2內部，被頂至足夠高度，同時沿著楔形夾角α張形;夾持端26放入楔形卡塊8中間，楔形夾板2在夾體內部，頂桿I的帶動下，沿著楔形夾角β向下運動，楔形卡塊8在楔形夾板2內部，沿著模形夾角α合擾，定位和鎖緊夾持端26。
[0054]在聯接機構的作用下，金屬拉伸試樣19被放置在一個低溫的環境下，避免將整個夾體9和萬向球頭27放入到低溫箱24中，減少低溫環境箱溫度調節的時間，降低能源消耗。
[0055]半球槽環形壓力傳感器39傳遞萬向球27與半球形槽35之間的壓力信號，Y向步進電機38和X向步進電機42根據半球形槽環形壓力傳感器39信號的大小，分別對Y向對絲杠軸41和X向絲杠軸52進行微調，確保主動對中連接桿10、從動對中連接桿11、金屬拉伸試樣19三者在徑向方向不受力，而在軸向方向上處于同一軸線上。這樣夾持端26在與楔形卡塊8的連接過程中帶來的誤差，聯機結構通過螺紋副與金屬拉伸試樣19聯接過程中帶來的誤差，最后都通過對萬向球27的調節加以消除，實現主動對中連接桿10、金屬拉伸試樣19和從動對中連接桿11三者處于同一軸線上。
[0056]左鎖緊螺栓36和右鎖緊螺栓37通過萬向球鎖扣34把萬向球27定位和固定在萬向球槽35中，同時保持萬向球鎖扣環形壓力傳感器40傳遞給控制器47的壓力信號相同。壓力信號和溫度信號傳遞給控制器47，控制器47根據試驗要求對低溫箱內溫度進行調節，使其達到試驗設置的溫度，并保溫15分鐘左右。
[0057]壓力信號和溫度信號都滿足試驗要求后，控制器47按照低溫疲勞試驗要求對液壓缸活塞48進行控制，液壓缸活塞48帶動夾持自動調心機構、聯接機構和浮動自動對中裝置，實現高頻率下金屬拉伸試樣19的疲勞試驗。
[0058]以金屬拉伸試樣總長度為120mm，中間有效直徑為8mm，螺紋端為M16X1LH-7H-35，另一螺紋端為M16 X 1-7H-35為例，主動對中連接桿夾持端直徑為23mm，非夾持端直徑為42mm，螺紋副配合端為M16 X lLH-7h_40，從動對中連接桿萬向球直徑48mm，螺紋副配合端為M16Xl-7h-40。楔形卡塊所夾持物體直徑范圍為20-25mm。
[0059]第一步:啟動頂桿I，在杠桿機構的作用下，楔形夾板2被頂起并沿著楔形夾角β張形;楔形卡塊8隨著楔形夾板2被彈簧7頂起最上邊位置，沿著楔形夾角α處于張開狀態;夾持端26通過主動對中孔32，放入楔形卡塊8中，頂桿I壓向楔形夾板2，使其沿著楔形夾角β兩邊合攏，同時楔形卡塊8在其帶動下沿著楔形夾角α合攏，夾持端26和主動對中連接桿10被定位和鎖緊。
[0060]第二步:金屬拉伸試樣19的主動螺紋端18與主動對中連接桿10的主動內螺紋連接孔12配合，主動鎖緊扣14和主動鎖緊墊片31消除主動螺紋端18端面與主動對中連接桿10端面之間的間隙；從動螺紋端20與從動對中連接桿11的從動內螺紋連接孔13配合，從動鎖緊扣15和從動鎖緊墊片17消除從動螺紋端18端面與從動對中連接桿11端面之間的間隙；此時，主動對中連接桿1、金屬拉伸試樣19、從動對中連接桿11三者形成一個整體，處于同一軸線上，從動對中連接桿11末端的萬向球27為浮動自由狀態。
[0061 ]第三步:半球形槽35靠近浮動萬向球27，半球形槽環形壓力傳感器39被觸發，控制器47接受半球形槽環形壓力傳感器39信號，Y向步進電機38和X向步進電機42分別帶動Y向絲杠軸41和X向絲杠軸52，控制半球形槽35在XY平面內運動，直至半球形槽環形壓力傳感器39信號保持平穩；左鎖緊螺栓36和右鎖緊螺栓37把半球形槽35和萬向球鎖扣34鎖緊，同時讓萬向球鎖扣環形壓力傳感器39信號保持平穩。
[0062]第四步:溫度傳感器25把低溫箱內的溫度信號傳遞給控制器47，控制系統按照疲勞試驗預設的溫度值，對低溫箱24箱內溫度進行控制，使其達到試驗要求的溫度;溫度信號和對中信號都滿足試驗要求后，控制器47控制液壓缸活塞48按照試驗給定的信號運動。
[0063]第五步:低溫引伸計25檢測金屬拉伸試樣軸向位移的變化;金屬拉伸試樣疲勞斷裂后，低溫引伸計21把位移信號反饋給控制器47，控制系統終止電磁閥的運動，液壓缸活塞48停止，試驗完成，對試驗數據進行記錄。
[0064]具體實施中的控制器47為32位單片機，半球形槽的位置中心被限制在一個大致的范圍內，由實驗獲得，并事先存儲于控制器內部RAM固定地址空間，步進電機帶動絲杠軸對半球形槽位置進行微調時，可以有由控制器直接調用。
[0065]由此可見，本實用新型結構簡單實用，具有突出顯著的技術效果，能精確地實現金屬拉伸試樣的自動找正和對中，減少人工對中的誤差，并能有效減少環境試驗箱內的能量消耗，節省成本，可用于動態疲勞試驗。
【主權項】
1.一種低溫環境試驗箱內金屬拉伸試樣的自動對中裝置，其特征在于: 包括夾持自動調心機構、聯接機構、鎖緊機構和浮動自動對中機構，金屬拉伸試樣(19)裝夾在聯接機構中通過鎖緊機構鎖緊，聯接機構上下端分別連接夾持自動調心機構和浮動自動對中機構，浮動自動對中機構安裝在底座(46)上，夾持自動調心機構頂端與液壓缸活塞(48)連接，液壓缸活塞(48)在液壓缸帶動下上下運動，液壓缸活塞(48)經滑動桿連接兩端的滑塊(51)，滑塊(51)裝在圓柱形導軌(50)并上下移動，圓柱形導軌(50)固定在底座(46); 所述的浮動自動對中機構包括萬向球鎖扣(34)、半球形槽(35)和XY向滑臺機構；萬向球(27)裝夾在萬向球鎖扣(34)和半球形槽(35)之間形成的球形腔中，萬向球鎖扣(34)和半球形槽(35)之間通過左鎖緊螺栓(36)和右鎖緊螺栓(37)固定，萬向球(27)上部表面與萬向球鎖扣(34)內壁之間沿同一圓周間隔均布安裝有萬向球鎖扣環形壓力傳感器(40)，萬向球(27)下部表面與半球形槽(35)內壁之間沿同一圓周間隔均布安裝有半球形槽環形壓力傳感器(39);半球形槽(35)底部與半球形槽底座(45)固定連接，半球形槽底座(45)連接到可沿水平相垂直兩個方向移動的XY向滑臺機構。2.根據權利要求1所述的一種低溫環境試驗箱內金屬拉伸試樣的自動對中裝置，其特征在于:所述的夾持自動調心機構包括夾體(9)、頂桿(I)和自動調心組件，夾體(9)上端嵌入到液壓缸活塞(48)的孔槽內形成固定連接，夾體(9)下部設有燕尾形腔，腔內端大于外端，腔內的兩側對稱裝有結構相同的兩個自動調心組件，聯接機構的上端被夾持在自動調心組件中，自動調心組件與頂桿(I)通過杠桿結構連接，通過頂桿(I)的上下擺動實現自動調心組件的上下運動。3.根據權利要求2所述的一種低溫環境試驗箱內金屬拉伸試樣的自動對中裝置，其特征在于:所述的自動調心組件包括楔形卡塊(8)、楔形夾板(2)和導向桿(6)，楔形卡塊(8)安裝在楔形夾板(2)內側，楔形夾板(2)外側壁連接到夾體(9)燕尾形腔的內壁;楔形夾板(2)的內側面開有凹槽，楔形卡塊(8)的外側設有凸緣，凸緣嵌入到凹槽中；凸緣設有沿豎直方向的階梯孔，導向桿(6)貫穿裝在階梯孔中，凹槽的上下頂面設有用于導向桿(6)插入徑向定位的定位槽(5)，導向桿(6)中套有壓簧(7)，導向桿(6)底部設有桿凸緣，壓簧(7)頂端和底端分別頂在階梯孔和桿凸緣的臺階面上。4.根據權利要求1所述的一種低溫環境試驗箱內金屬拉伸試樣的自動對中裝置，其特征在于:所述的聯接機構包括低溫箱(24)和置于低溫箱(24)中的主動對中連接桿(10)、從動對中連接桿(11);低溫箱(24)頂面和底面中心分別開有主動對中孔(33)和從動對中孔(32)，主動對中連接桿(10)的頂端穿過主動對中孔(33)后被夾持在所述自動調心組件中兩個楔形卡塊(8)之間，金屬拉伸試樣(19)頂端通過鎖緊機構安裝到主動對中連接桿(10)底端的中心孔中，金屬拉伸試樣(19)底端通過鎖緊機構安裝到從動對中連接桿(11)頂端的中心孔中，從動對中連接桿(11)的底部穿過從動對中孔(32)后與萬向球(27)同軸固定連接；低溫箱內壁(23)安裝有照明燈(49)和溫度傳感器(25)，低溫箱(24)內裝有朝向金屬拉伸試樣(19)拉伸部位的低溫引伸計(21)。5.根據權利要求4所述的一種低溫環境試驗箱內金屬拉伸試樣的自動對中裝置，其特征在于:所述的低溫箱(24)側壁內置有用于保溫的玻璃纖維保溫棉(22)。6.根據權利要求4所述的一種低溫環境試驗箱內金屬拉伸試樣的自動對中裝置，其特征在于:所述的鎖緊機構包括主動鎖緊扣(14)、從動鎖緊扣(15)、主動鎖緊墊片(31)和從動鎖緊墊片(30);金屬拉伸試樣(19)的頂端為金屬拉伸試樣主動螺紋端(18)，主動對中連接桿(1)底端的中心孔為主動內螺紋連接孔(12)，金屬拉伸試樣主動螺紋端(18)螺紋裝到主動內螺紋連接孔(12)內，并通過主動鎖緊扣(14)螺紋連接鎖緊;金屬拉伸試樣(19)的底端為金屬拉伸試樣從動螺紋端(20)，從動對中連接桿(11)頂端的中心孔為從動內螺紋連接孔(13)，金屬拉伸試樣從動螺紋端(20)螺紋裝到從動內螺紋連接孔(13)內，并通過從動鎖緊扣(15)螺紋連接鎖緊。7.根據權利要求1所述的一種低溫環境試驗箱內金屬拉伸試樣的自動對中裝置，其特征在于:所述的XY向滑臺機構具體為:底座(46)上安裝有Y向步進電機(38)，Y向步進電機(38)的輸出軸同軸連接Y向絲杠軸(41)，￥向絲杠軸(41)上螺紋套有Y向螺紋塊(55)，Y向螺紋塊(55)固定在X向導軌座(57)底面，X向導軌座(57)安裝在Y向導軌(56)上沿導軌水平移動;X向導軌座(57)上通過X向絲杠軸固定架(53)安裝有X向步進電機(42)，X向步進電機(42)的輸出軸同軸連接X向絲杠軸(52)，X向絲杠軸(52)上螺紋套有X向螺紋塊(54)，X向螺紋塊(54)固定在半球形槽底座(45)底部，半球形槽底座(45)安裝在X向導軌(58)上沿導軌水平移動。8.根據權利要求3所述的一種低溫環境試驗箱內金屬拉伸試樣的自動對中裝置，其特征在于:兩側所述的楔形卡塊(8)外側壁之間形成的楔形夾角α小于燕尾形腔兩側內壁之間的楔形夾角β。
【文檔編號】G01N3/02GK205426642SQ201521039436
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2015年12月15日
【發明人】陳文華, 韓俊昭, 周迅, 錢萍, 趙永翔
【申請人】浙江大學