CN101625296B - 具有拉扭和压扭功能的多功能材料力学试验机 - Google Patents

具有拉扭和压扭功能的多功能材料力学试验机 Download PDF

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Abstract

本发明涉及材料力学试验机，属于材料力学试验机技术领域。特征：机架上下两端设升降电机及扭转电机，两电机构成一套动力加载系统并由外部电气控制系统同时进行控制并协调实现拉扭和压扭试验，工作台与上横梁之间设上端固定于上横梁、下端由同步带轮连接带动的丝杠，工作台与上横梁之间设有中横梁，中横梁上分别设拉压杆及与计算机连通的拉压传感器和扭转传感器，工作台上部设带滑枕的滑道，工作台靠近立柱一侧设固定支座，扭转减速机下部固定设下部设夹头的挂柱；本发明采用一套动力加载系统中的两个电机由电气控制系统同时协调控制方法实现拉扭和压扭功能，两电机转速由电气控制系统调节实现不同试验需要，对被测参量采集和传送进行数据化处理，真实准确的显示在屏幕上。

Description

具有拉扭和压扭功能的多功能材料力学试验机
一、技术领域
本发明涉及一种材料力学试验机，属于材料力学试验机结构技术领域。
二、背景技术
目前，现有的材料力学试验机只能进行拉伸、压缩、弯扭、扭转、悬臂梁弯曲、简支梁弯曲等试验，缺少拉扭和压扭试验功能，当需要将拉伸和扭转试验同步进行时，只能分别试验，然后进行理论推导，无法得到拉扭和压扭的真实试验数据。
三、发明内容
本发明的目的在于解决上述已有技术存在的不足之处，提供一种既能进行拉伸、压缩、弯扭、扭转、悬臂梁弯曲、简支梁弯曲等试验，又能进行拉扭和压扭试验的多功能材料力学试验机。
本发明是通过以下技术方案实现的：
具有拉扭和压扭功能的多功能材料力学试验机，包括由机箱2、工作台18、左右两个空芯立柱6、上横梁8组成的固定机架，特殊之处在于机架的上下两端分别设有装于工作台18底部的与升降减速机21连接的升降电机1及装于上横梁8顶部的与扭转减速机10连接的扭转电机9，两台电机构成一套动力加载系统并由外部与之连接的电气控制系统同时进行控制并协调实现拉扭和压扭试验；工作台18与上横梁8之间左右两侧固定设有贯穿立柱6内部的丝杠4，丝杠4上端固定于上横梁8，下端由固定于工作台18下部所设同步带20两端的同步带轮3连接带动，工作台18与上横梁8之间还设有由丝杠4贯穿其中且与其螺纹连接传动的中横梁5，中横梁5上分别设有拉压杆16以及与计算机连通的拉压传感器15和扭转传感器14，用于将各种数据转换成电信号传递给计算机进行数据处理和图像显示；工作台18的上部设有用于承载简支梁试验装置27的带滑枕26的滑道19，工作台18靠近立柱6一侧设有用于固定悬臂梁试验装置25的固定支座17，扭转减速机10的下部固定设有外部带推力轴承7的挂柱11，挂柱11下部设有用于安装试件13的夹头12；
进行压缩试验时，所述工作台18的上部与中横梁5上所设拉压杆16之间设有压缩试件23，压缩试件23的上下两端分别设有压缩上垫块22和压缩下垫块24；
所述扭转电机9和挂柱11还可以安装在工作台18上；
所述扭转传感器14采用高精度的轮辐式传感器，安装在中横梁5中心线一侧上；
所述扭转传感器14采用传统的传感器，安装于挂柱11或拉压杆16上；
所述悬臂梁试验装置25可以是等强悬臂梁、矩形悬臂梁、弯扭组合悬臂梁其中任意一种；
所述简支梁试验装置27可以是简支弯曲梁、横力弯曲梁、弹性简支梁、T字形简支梁、工字形简支梁、楔块叠合梁其中任意一种。
本发明既能进行拉伸、压缩、弯扭、扭转、悬臂梁弯曲、简支梁弯曲等试验，又能进行拉扭和压扭试验，通过采用在一套动力加载系统中的两个电机由电气控制系统同时协调控制的方法来实现拉扭和压扭的功能，两个电机的转速由电气控制系统任意调节以实现不同试验的需要，对被测参量的采集和传送进行了数据化处理，真实准确的显示在屏幕上。
四、附图说明
图1为本发明试验机的结构原理及拉伸试验、扭转试验、拉扭试验、压扭试验的试验例图；
图2为本发明试验机机压缩试验的试验例图；
图3为本发明试验机固定机座功能及悬臂梁试验的试验例图；
图4为本发明试验机滑道功能及简支梁试验的试验例图。
图中：1 升降电机，2 机箱，3 同步带轮，4 丝杠，5 中横梁，6 立柱，7 推力轴承，8 上横梁，9 扭转电机，10 扭转减速机，11 挂柱，12 夹头，13 试件，14 扭转传感器，15 拉压传感器，16 拉压杆，17 固定支座，18工作台，19 滑道，20 同步带，21 升降减速机，22 压缩上垫块，23 压缩试件，24 压缩下垫块，25 悬臂梁试验装置，26 滑枕，27 简支梁试验装置。
五、具体实施方式
以下参照附图，给出本发明的具体实施方式，用来对本发明的构成进行进一步说明。
实施例1 拉扭试验
本实施例的具有拉扭和压扭功能的多功能材料力学试验机参考图1，由机箱2、工作台18、左右两个空芯的立柱6、上横梁8组成一个固定的机架。丝杠4穿过工作台18、立柱6、中横梁5和上横梁8，丝杠4两端的固定方式使其能围绕自身的轴线转动而不能上下移动。丝杠4与中横梁5通过螺纹连接。升降电机1由升降减速机21减速后，通过同步带20带动左右两同步带轮3转动，两同步带轮3带动左右两根丝杠4旋转，通过螺纹的作用使中横梁5上下移动，升降电机1通过升降减速机21减速后，在电气控制机构的控制下，可以使丝杠4以0.1r/min以下的速度慢速旋转，也可以每分钟几十甚至几百转的速度快速转动，使中横梁5上下移动的速度就可在很大范围内调节，以满足各项试验的要求。
扭转电机9通过扭转减速机10减速后带动挂柱11作旋转运动，安装在挂柱11上的推力轴承7将拉压力传递给上横梁8，在扭转减速机10和电气控制机构的作用下，扭转电机9的转速也可在很大范围内作快慢调节，以适应扭转试验的要求。
试验时先启动升降电机1使中横梁5快速移动到合适位置，装上夹头12和试件13，试件13采用拉扭式试件，让升降电机1和扭转电机9以试验速度运行，使中横梁5慢速向下移动，挂柱11慢速转动，拉压杆16将拉力传递给拉压传感器15的同时将扭转力传递给扭转传感器14，拉压传感器15和扭转传感器14感受到拉力和扭转力的大小后将数据转换成电信号传递给计算机，升降电机1和转动电机9的控制机构将各自的旋转角度数据同步送入计算机进行数据处理和图像显示。
实施例2 压扭试验
本实施例与实施例1的区别在于启动升降电机1带动中横梁5慢速向上移动，同时扭转电机9带动挂柱11作慢速旋转运动，即可进行压扭试验。
实施例3 拉伸试验
本实施例与实施例1的区别在于只启动升降电机1使中横梁5慢速向下移动，扭转电机9不启动，试件13受力后被拉伸甚至拉断，拉压杆16将拉力传递至拉压传感器15，拉压传感器15感受到拉力的大小后将数据送入计算机进行数据处理和图像显示。
实施例4 扭转试验
本实施例与实施例1的区别在于只启动扭转电机9，使挂柱11慢速转动，扭转传感器14通过设在拉压杆16上的杠杆感受到扭转力的大小，便将数据送入计算机进行数据处理和图像显示。
实施例5 压缩试验
本实施例的具有拉扭和压扭功能的多功能材料力学试验机参考图2，先将压缩下垫块24放在工作台18的中心点上，压缩试件23放在压缩下垫块24和压缩上垫块22中间，扭转电机9不启动，启动升降电机1使中横梁5快速移动，当拉压杆16下端接近压缩上垫块22时，再将升降电机1的速度转换成较慢的试验速度，使中横梁5慢速向下移动，压缩试件23受力，拉压杆16将压力传递给拉压传感器15，拉压传感器15感受到压力的大小，便将数据送入计算机进行数据处理和图像显示。
实施例6 悬臂梁试验
本实施例的具有拉扭和压扭功能的多功能材料力学试验机参考图3，在固定支座17上安装各种悬臂梁试验装置25，悬臂梁一端固定在固定支座17上，另一端悬空。扭转电机9不启动，启动升降电机1使中横梁5快速移动，当拉压杆16下端接近悬臂梁时，将升降电机1的速度转换成较慢的试验速度，使中横梁5慢速向下移动，悬臂梁受力，拉压杆16将压力传递给拉压传感器15，拉压传感器15感受到压力的大小，便将数据送入计算机进行数据处理和图像显示。
实施例7 简支梁试验
本实施例的具有拉扭和压扭功能的多功能材料力学试验机参考图4，让两滑枕26离开适当距离，放上简支梁试验装置27，扭转电机9不启动，启动升降电机1使中横梁5快速移动，当拉压杆16下端接近试验装置27时，再将升降电机1的速度转换成较慢的试验速度，使中横梁5慢速向下移动，简支梁试验装置27受力，拉压杆16将压力传递给拉压传感器15，拉压传感器15感受到压力的大小，便将数据送入计算机进行数据处理和图像显示。

Claims (6)

1.具有拉扭和压扭功能的多功能材料力学试验机，包括由机箱(2)、工作台(18)、左右两个空芯立柱(6)、上横梁(8)组成的固定机架，特征在于机架的上下两端分别设有装于工作台(18)底部的与升降减速机(21)连接的升降电机(1)及装于上横梁(8)顶部的与扭转减速机(10)连接的扭转电机(9)，两台电机构成一套动力加载系统并由外部与之连接的电气控制系统同时进行控制并协调实现拉扭和压扭试验；工作台(18)与上横梁(8)之间左右两侧固定设有贯穿立柱(6)内部的丝杠(4)，丝杠(4)的上端固定于上横梁(8)，下端由固定于工作台(18)下部所设同步带(20)两端的同步带轮(3)连接带动，工作台(18)与上横梁(8)之间还设有由丝杠(4)贯穿其中且与其螺纹连接的中横梁(5)，中横梁(5)上分别设有拉压杆(16)以及与计算机连通的拉压传感器(15)和扭转传感器(14)，用于将各种数据转换成电信号传递给计算机进行数据处理和图像显示；工作台(18)的上部设有用于承载简支梁试验装置(27)的带滑枕(26)的滑道(19)，工作台(18)靠近立柱(6)一侧设有用于固定悬臂梁试验装置(25)的固定支座(17)，扭转减速机(10)的下部固定设有外部带推力轴承(7)的挂柱(11)，挂柱(11)下部设有用于安装试件(13)的夹头(12)。
2.按照权利要求1所述具有拉扭和压扭功能的多功能材料力学试验机，其特征在于所述工作台(18)的上部与中横梁(5)上所设拉压杆(16)之间设有压缩试件(23)压缩试件(23)的上下两端分别设有压缩上垫块(22)和压缩下垫块(24)。
3.按照权利要求1所述具有拉扭和压扭功能的多功能材料力学试验机，其特征在于，作为可替换的实施方式：所述扭转电机(9)和挂柱(11)安装在工作台(18)上。
4.按照权利要求1所述具有拉扭和压扭功能的多功能材料力学试验机，其特征在于所述扭转传感器(14)采用高精度的轮辐式传感器，安装于中横梁(5)的中心线一侧。
5.按照权利要求1所述具有拉扭和压扭功能的多功能材料力学试验机，其特征在于所述悬臂梁试验装置(25)是等强悬臂梁、矩形悬臂梁、弯扭组合悬臂梁其中任意一种。
6.按照权利要求1所述具有拉扭和压扭功能的多功能材料力学试验机，其特征在于所述简支梁试验装置(27)是简支弯曲梁、横力弯曲梁、弹性简支梁、T字形简支梁、工字形简支梁、楔块叠合梁其中任意一种。
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