CN102426139B - 拉伸机延伸率自动测试装置及测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及金属材料机械性能测试技术领域，具体地说是一种拉伸机延伸率自动测试装置及测试方法。目前，试验负荷下最大伸长率的数据采集方法为人工打点画线的测试方法，人工近距离接触试验样品采集数据，当样品材质达不到标准要求而提早发生脆性断裂，则直接危及操作人员的人身安全。本发明将组装了导向轮支架、转向轮支架及位移传感器A、B的直角框架用螺栓固定在拉伸试验机顶部横梁上，强力磁铁吸座A、B吸附在试验样品的标距上，通过拉绳A、B的延伸、收缩，带动位移传感器A、B的轮毂转动，输出一个与拉绳移动距离成比例的电信号，实现拉伸试验时“试验负荷下最大伸长率”数据的自动采集。替代了人工打点测量，保证了人身及设备安全。

Description

拉伸机延伸率自动测试装置及测试方法

技术领域

本发明涉及金属材料机械性能测试技术领域，具体地说是一种拉伸机延伸率自动测试装置及测试方法。

背景技术

现有技术中，金属材料机械性能拉伸试验时“试验负荷下最大伸长率”数据的采集方法是根据国标GB/T12718和ISO610标准的要求，采用人工打点画线的测试方法：在样品的一端用金属点冲冲击一个原始点，启动试验机对样品加载到规定的初始负荷时，停止加载保持载荷，用画规一端以原始点为中心定位，画规另一端刻画规定标距长度的第一条弧线；试验机继续加载待拉伸至规定的试验负荷时，停止加载保持载荷。在保持负荷不变的状态下，用画规一端以原始点为中心定位，画规另一端刻画规定标距长度的第二条弧线；用计量器具测量出两次刻画弧线之间的距离，除以规定原始标距乘100％得到试验负荷下最大伸长率。过程虽不复杂，但却是在样品承受重负荷条件下操作(例：34×126的C级链试验负荷1160kN；30×108的D级链为1130kN，规格越大，负荷越大)，人工近距离接触试验样品采集数据，如果样品材质达不到标准要求而提早发生脆性断裂，则直接危及操作人员的人身安全，非常危险。

发明内容

本发明的目的是提供一种拉伸机延伸率自动测试装置及测试方法，以解决现有技术的缺陷，实现自动采集金属材料机械性能拉伸试验时“试验负荷下最大伸长率”的数据并进行数据处理，得到试验负荷下最大伸长率试验结果，保证了人身及设备安全。

本发明解决以上技术问题的技术方案是：拉伸机延伸率自动测试装置由强力磁铁吸座A和B、试验样品、半圆销、梯形卡块、导向轮支架、转向轮支架、螺栓、位移传感器A和B、拉绳A和B、重锤、直角框架和尼龙轮A、尼龙轮B、尼龙轮C、尼龙轮D组成；

导向轮支架的底端通过螺钉固定在直角框架竖直架的下端位置，导向轮支架的上端开有通槽，通槽壁上并排设有两个销钉通孔，尼龙轮A、尼龙轮B放入通槽中，销钉穿过尼龙轮A、尼龙轮B中心孔并固定在两个孔中，尼龙轮A、尼龙轮B上带有轮毂凹槽；

转向轮支架的底端通过螺钉固定在直角框架竖直架的上端位置，转向轮支架的上端设有阶梯轴，阶梯轴穿过尼龙轮C、尼龙轮D，两尼龙轮之间用垫片隔开，阶梯轴尾端用螺钉将两尼龙轮轴向固定；导向轮支架上尼龙轮A、尼龙轮B的轮毂右侧边缘与转向轮支架上尼龙轮C、尼龙轮D的轮毂中心在竖直方向上分别相应对齐，尼龙轮A、尼龙轮B与尼龙轮C、尼龙轮D为轴向垂直装配；

位移传感器A、位移传感器B的底端分别通过螺钉固定在直角框架水平架上，位移传感器A位于直角框架水平架中间，位移传感器B位于直角框架水平架右端；位移传感器B水平中心线低于转向轮支架水平中心线10～15mm，高于或平行于位移传感器A水平中心线；位移传感器A、位移传感器B上端设有轮毂，并通过数据线连接数据采集单片机；组装后的直角框架用螺栓固定在拉伸试验机顶部横梁上；

拉绳A一端固定在强力磁铁吸座A的螺钉上，通过导向轮支架外端尼龙轮A的轮毂凹槽，向上通过转向轮支架外端尼龙轮C的轮毂凹槽，再通过位移传感器A)的轮毂凹槽并缠绕一周，另一端连接重锤；

拉绳B一端固定在强力磁铁吸座B的螺钉上，通过导向轮支架A里端尼龙轮B的轮毂凹槽，向上通过转向轮支架里端尼龙轮D的轮毂凹槽，连接位移传感器B的轮毂凹槽并缠绕一周，另一端连接重锤；

试验样品通过梯形卡块及半圆销固定在拉伸试验机梯形槽内；强力磁铁吸座A、强力磁铁吸座B中心置于试验样品的试验标距L上下两点位置上。

拉伸机延伸率自动测试装置的测试方法：试验样品通过梯形卡块及半圆销装入拉伸试验机梯形槽内，启动试验机对试验样品加载到(国标GB/T12718)规定的初始负荷时，停止加载保持载荷；将强力磁铁吸座A、B中心放在试验样品的试验规定标距L上下两点位置上；试验机继续加载，待拉伸至(GB/T12718标准)规定的试验负荷时，停止加载并保持载荷，在保持载荷不变的状态下从数据采集单片机显示器上读出试验样品的位移量；用位移量除以试验样品的标距L，得出试验负荷下最大伸长率。

进一步，重锤的质量和强力磁铁吸座A、强力磁铁吸座B的吸附力大于位移传感器A、位移传感器B的转动拉力，以保证拉绳的张紧度不变。

进一步，拉绳A、拉绳B为涂塑钢丝绳或不锈钢绳。

本发明的工作原理：拉伸机延伸率自动测试装置是利用传感器把机械运动转换成可以计量、记录或传送的电信号的功能进行自动测试的。试验样品受到拉伸试验机的载荷拉力产生延伸变形，强力磁铁吸座A、强力磁铁吸座B随试验样品变形移动，拉绳A、拉绳B随之进行延伸、收缩的变化位移，带动位移传感器A、位移传感器B的轮毂转动，轮毂带动精密旋转感应器旋转，输出一个与拉绳移动距离成比例的电信号。再通过数据传输与位移数据采集单片机相结合来完成对位移量的自动测量，它具有判别拉绳位移传感器移动方向、预置初值、实现自动测量控制及数据处理计算等全部功能。

本发明的有益效果：拉伸机延伸率自动测试装置替代了人工打点测量，精确的采集到试验负荷下最大伸长率试验结果，且保证了人身及设备安全

附图说明

图1是本发明的主视图；

图2是本发明的左视图；

图3是图1中直角框架组装后的结构放大图；

图4是本发明的导向轮支架结构图；

图5是本发明的转向轮支架结构图；

图6是图2的局部放大图A。

图中：1、强力磁铁吸座A，2、试验样品，3、强力磁铁吸座，4、半圆销，5、梯形卡块，6、导向轮支架，7、转向轮支架，8、螺栓，9、位移传感器A，10、位移传感器B，11、拉绳A，12、重锤，13、拉绳B，14、直角框架，15、尼龙轮。

具体实施方式

由图1～6可知，拉伸机延伸率自动测试装置由强力磁铁吸座A和B、试验样品2、半圆销4、梯形卡块5、导向轮支架6、转向轮支架7、螺栓8、位移传感器A和B、拉绳A和B、重锤12、直角框架14和尼龙轮A15、尼龙轮B15、尼龙轮C15、尼龙轮D15构成。

试验样品2用梯形卡块5及半圆销4装入拉伸试验机梯形槽内，将强力磁铁吸座A、B中心放在试验样品2的试验标距L上下两点位置上。

导向轮支架6的底端用螺钉固定在直角框架14竖直架的下端位置，导向轮支架6的上端开有通槽，与通槽垂直方向并排设有两个孔，两个尼龙轮15放入通槽中，分别用销钉将尼龙轮15并排固定在两个孔上，尼龙轮15上带有轮毂凹槽；

转向轮支架7的底端用螺钉固定在直角框架14竖直架的上端位置，转向轮支架7的上端设有阶梯轴，轴的直径与导向轮支架6上端并排的两个孔直径相同，阶梯轴上穿过两个尼龙轮15，两尼龙轮15之间用垫片隔开，阶梯轴尾端用螺钉将两尼龙轮15轴向固定；导向轮支架6上两个尼龙轮15的轮毂右侧边缘与转向轮支架7上两个尼龙轮15的轮毂中心在竖直方向上分别相应对齐；

位移传感器A、B的底端分别用螺钉固定在直角框架14水平架上，位移传感器A位于直角框架14水平架中间，位移传感器B位于直角框架14水平架右端；位移传感器B水平中心线低于转向轮支架7水平中心线10～15mm，高于位移传感器A水平中心线；位移传感器A、B上端设有轮毂，位移传感器A、B通过数据线连接数据采集单片机；组装后的直角框架用螺栓(8)固定在拉伸试验机顶部横梁上。

拉绳A一端固定在强力磁铁吸座A的螺钉上，通过导向轮支架6外端尼龙轮15的轮毂凹槽、向上通过转向轮支架7外端尼龙轮15的轮毂凹槽、连接位移传感器A的轮毂凹槽并缠绕一周，另一端联接重锤12；

拉绳B一端固定在强力磁铁吸座B的螺钉上，通过导向轮支架A里端尼龙轮15的轮毂凹槽、向上通过转向轮支架7里端尼龙轮15的轮毂凹槽、连接位移传感器B的轮毂凹槽并缠绕一周，另一端联接重锤12。

测试方法：试验样品2通过梯形卡块5及半圆销4装入拉伸试验机梯形槽内，启动试验机对试验样品加载到(国标GB/T12718)规定的初始负荷时，停止加载保持载荷；将强力磁铁吸座A、B中心放在试验样品2的试验规定标距L上下两点位置上；试验机继续加载，待拉伸至(GB/T12718标准)规定的试验负荷时，停止加载并保持载荷，在保持载荷不变的状态下从数据采集单片机显示器上读出试验样品2的位移量；用位移量除以试验样品2的标距L，得出试验负荷下最大伸长率。

本发明可应用于矿用圆环链、接链环拉伸机械性能“试验负荷下最大伸长率”的数据采集及数据处理检测系统中。

圆环链“试验负荷下最大伸长率”测试实例：

试验样品：34×126规格C级圆环链

国标GB/T12718规定：34×126规格C级圆环链试验标距L＝500mm，初始负荷45kN，试验负荷1160kN，试验负荷下最大伸长率＜1.6％。

将试验样品34×126规格C级圆环链用梯形卡块5及半圆销4装入拉伸试验机梯形槽内，装夹后启动试验机，加载至表2规定的试验负荷1160kN的50％既580kN(预应力拉紧)。再将负荷降至45kN(初始负荷)，安装强力磁铁吸座A、B，将其中心分别放在圆环链的试验标距L＝500mm上下两点位置上；此时将位移数据采集单片机显示器中的位移传感器A、B数值清零。然后以最大为每秒20N/mm2的速度拉伸至试验负荷1160kN，在保持负荷不变的状态下读取位移传感器A、B数据采集单片机显示器中显示的数值，位移传感器A伸长量为2mm，位移传感器B伸长量为4mm，数值相加得出试验负荷下最大伸长量为6mm。

试验负荷下最大伸长率δ＝6/500×100％＝1.2％

符合国标GB/T12718对34×126规格C级圆环链试验负荷下最大伸长率＜1.6％的规定，此试验样品合格。

Claims (2)

1.一种拉伸机延伸率自动测试装置，其特征是由强力磁铁吸座A(1)、强力磁铁吸座B(3)、两个半圆销(4)、两个梯形卡块(5)、导向轮支架(6)和转向轮支架(7)、螺栓(8)、位移传感器A(9)和位移传感器B(10)、拉绳A(11)、拉绳B(13)、两个重锤(12)、直角框架(14)和尼龙轮A(15)、尼龙轮B(15)、尼龙轮C(15)、尼龙轮D(15)组成；

导向轮支架(6)的底端通过螺钉固定在直角框架(14)竖直架的下端位置，导向轮支架(6)的上端开有通槽，通槽壁上并排设有两个销钉通孔，尼龙轮A(15)、尼龙轮B(15)放入通槽中，销钉穿过尼龙轮A(15)、尼龙轮B(15)中心孔并固定在两个孔中，尼龙轮A(15)、尼龙轮B(15)上带有轮毂凹槽；

转向轮支架(7)的底端通过螺钉固定在直角框架(14)竖直架的上端位置，转向轮支架(7)的上端设有阶梯轴，阶梯轴穿过尼龙轮C(15)、尼龙轮B(15)，两尼龙轮(15)之间用垫片隔开，阶梯轴尾端用螺钉将两尼龙轮(15)轴向固定；导向轮支架(6)上尼龙轮A(15)、尼龙轮B(15)的轮毂右侧边缘与转向轮支架(7)上尼龙轮C(15)、尼龙轮D(15)的轮毂中心在竖直方向上分别相应对齐，尼龙轮A(15)、尼龙轮B(15)与尼龙轮C(15)、尼龙轮D(15)为轴向垂直装配；

位移传感器A(9)、位移传感器B(10)的底端分别通过螺钉固定在直角框架(14)水平架上，位移传感器A(9)位于直角框架(14)水平架中间，位移传感器B(10)位于直角框架(14)水平架右端；位移传感器B(10)水平中心线低于转向轮支架(7)水平中心线10～15mm，高于或平行于位移传感器A(9)水平中心线；位移传感器A(9)、位移传感器B(10)上端设有轮毂，并通过数据线连接数据采集单片机；组装后的直角框架用螺栓(8)固定在拉伸试验机顶部横梁上；

拉绳A(11)一端固定在强力磁铁吸座A(1)的螺钉上，通过导向轮支架(6)外端尼龙轮A(15)的轮毂凹槽，向上通过转向轮支架(7)外端尼龙轮C(15)的轮毂凹槽，再通过位移传感器A(9)的轮毂凹槽并缠绕一周，另一端连接一个重锤(12)；

拉绳B(13)一端固定在强力磁铁吸座B(3)的螺钉上，通过导向轮支架A(6)里端尼龙轮B(15)的轮毂凹槽，向上通过转向轮支架(7)里端尼龙轮D(15)的轮毂凹槽，连接位移传感器B(10)的轮毂凹槽并缠绕一周，另一端连接另一个重锤(12)；

试验样品(2)通过两个梯形卡块(5)及两个半圆销(4)固定在拉伸试验机梯形槽内；强力磁铁吸座A(1)、强力磁铁吸座B(3)中心置于试验样品(2)的试验标距L上下两点位置上；

所述一个重锤(12)的重力和强力磁铁吸座A(1)的吸附力均大于位移传感器A(9)的转动拉力；所述另一个重锤(12)的重力和强力磁铁吸座B(3)的吸附力均大于位移传感器B(10)的转动拉力；

所述的拉绳A(11)、拉绳B(13)为涂塑钢丝绳或不锈钢绳。

2.一种使用如权利要求1所述的拉伸机延伸率自动测试装置的测试方法，其特征是将试验样品(2)通过两个梯形卡块(5)及两个半圆销(4)固定在拉伸试验机梯形槽内，启动试验机对试验样品加载到规定的初始负荷时，停止加载保持载荷；将强力磁铁吸座A(1)、强力磁铁吸座B(3)中心放在试验样品(2)的试验标距L上下两点位置上；试验机继续加载，待拉伸至规定的试验负荷时，停止加载并保持载荷，在保持载荷不变的状态下从数据采集单片机显示器上读出试验样品(2)的位移量；用位移量除以试验样品(2)的标距L，得出试验负荷下最大伸长率。

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