CN105319135A

CN105319135A - 弯扭组合实验机

Info

Publication number: CN105319135A
Application number: CN201410334388.9A
Authority: CN
Inventors: 董炯; 吕奕; 刘瀛; 高洋; 杨文龙; 程启迪; 张义龙; 韩世达
Original assignee: Eastern Liaoning University
Current assignee: Eastern Liaoning University
Priority date: 2014-07-15
Filing date: 2014-07-15
Publication date: 2016-02-10
Anticipated expiration: 2034-07-15
Also published as: CN105319135B

Abstract

一种弯扭组合实验机，在进行非破坏性扭转实验时，利用步进电机带动锥齿轮转动，从而使与之同步的试件发生扭转，并利用扭矩传感器测出作用在试件上的扭矩；进行弯曲实验时，利用固定丝杠、螺母副来带动固定在螺母上的平行滑道移动，对试件施加弯曲力，同时通过与之垂直的另外一个丝杠、螺母副来调节作用在试件上的施力点的位置，并用压力传感器和位移传感器分别测出作用在试件上的力和试件所产生的变形量，以及简支梁、悬臂梁和外伸梁弯曲实验的目的。

Description

弯扭组合实验机

技术领域

本发明属于计量质检、橡胶塑料、冶金钢铁、机械制造、汽车生产、包装材料和食品、仪器仪表、医疗器械、民用核能、民用航空、高等院校、科研实验所、商检仲裁、技术监督部门、建材陶瓷、石油化工、等行业的性能检测的技术领域，特别涉及一种应用压力和扭矩对金属及非金属材料的弯曲性能测试，如橡胶、塑料、电线电缆、光纤光缆、安全带、保险带、皮革皮带复合材料、塑料型材、防水卷材、钢管、铜材、型材、弹簧钢、轴承钢、不锈钢（以及其它高硬度钢）、铸件、钢板、钢带、有色金属金属线材的弯曲和非破坏性扭转等多种实验的机械。

背景技术

弯曲实验是测定材料承受弯曲载荷时的力学特性实验，是材料机械性能实验的基本方法之一，用于测定材料的抗弯强度。非破坏性扭转实验是测定材料抵抗扭矩作用的一种实验，也是材料机械性能实验的基本方法之一，用于测定金属材料、非金属材料工程结构的强度和塑性等力学性能的精密机械。在研究探索新材料、新工艺、新技术和新结构的过程中，也是一种不可或缺的重要测试设备。目前实验机按测量方式分为弯曲实验机和扭转实验机两大类独立存在，弯曲实验通常是嵌入万能试验机功能内，在万能试验机上完成，独立的弯曲实验机根据用途来分类，可以分为钢筋弯曲试验机、木材弯曲试验机、陶瓷弯曲试验机、玻璃弯曲试验机等，是在简支梁状态下的集中载荷或均布载荷条件下的性能测试；扭转试验机根据加载方式的不同分为：手动材料扭转试验机、自动材料扭转试验机、微机控制材料扭转试验机等，具有测试零件的角度-扭矩曲线；实时显示角度、扭矩、扭矩峰值保持等功能；而弯扭组合实验是手动的简易空心圆管实验装置，是在悬臂梁状态下的弯扭组合实验。而且，多少试验机体积较为庞大、成本很高，试样是水平放置，实验时试样自重对实验的数据影响忽略。本发明设计的试验机主要用于对金属及非金属材料的弯曲性能测试，如橡胶、塑料、电线电缆、光纤光缆、安全带、保险带、皮革皮带复合材料、塑料型材、防水卷材、钢管、铜材、型材、弹簧钢、轴承钢、不锈钢（以及其它高硬度钢）、铸件、钢板、钢带、有色金属金属线材的弯曲和非破坏性扭转等多种机械性能的实验，广泛用金属制品、建筑结构、船舰、军工等领域。

发明内容

本发明的目的是提供一种通过在进行非破坏性扭转实验时，利用步进电机带动锥齿轮转动，从而使与之同步的试件发生扭转，并利用扭矩传感器测出作用在试件上的扭矩；进行弯曲实验时，利用固定丝杠、螺母副来带动固定在螺母上的平行滑道移动，对试件施加弯曲力，同时通过与之垂直的另外一个丝杠、螺母副来调节作用在试件上的施力点的位置，并用压力传感器和位移传感器分别测出作用在试件上的力和试件所产生的变形量，达到变换完成简支梁、悬臂梁或外伸梁弯曲实验的目的。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种弯扭组合实验机，其特征是：底板1、底板支架2和中间平板8焊合组成实验机底座，电机支撑架3焊合固定在底座上，轴承座Ⅰ7用螺栓Ⅱ9固定在底板1和中间平板8上，主要支撑柱Ⅰ15、主要支撑柱Ⅱ48和支点调节导轨14分别用螺母Ⅱ20和螺母Ⅰ19固定在中间平板8和顶板51上，组成工作框架；步进电机36用螺栓Ⅰ5固定在电机支撑架3上，伞齿轮Ⅱ34用螺栓Ⅵ35连接在步进电机36的轴上，主轴6一端连接伞齿轮Ⅰ4与伞齿轮Ⅱ34配合运动，另一端经轴承座Ⅰ7限位，并连接下卡具11，扭转试样46插入下卡具11孔中，用紧定螺钉Ⅰ10固定，扭转传感器45固定在扭转试样46上，上卡具17用螺栓Ⅳ18固定在顶板51上，扭转试样46放入上卡具17槽中，用螺栓Ⅲ16固定；梁支点13与螺母螺栓组合12固定在支点调节导轨14上，松开螺母螺栓组合12，梁支点13可沿支点调节导轨14移动，改变支点位置；直线导轨Ⅰ23和直线导轨Ⅱ49用直线导轨支撑座22支撑，用螺母Ⅲ28固定在中间平板8和顶板51上，直线导轨滑块Ⅰ27和直线导轨滑块Ⅱ50分别安装在直线导轨Ⅰ23和直线导轨Ⅱ49上，滚珠丝杠31用轴承座Ⅲ30支撑，用螺栓Ⅴ29固定在中间平板8和顶板51上，手轮Ⅰ21安装在滚珠丝杠31上，滚珠丝杠螺母33旋在滚珠丝杠31，用弯曲施力机构升降台38用螺母Ⅳ32与直线导轨滑块Ⅰ27和直线导轨滑块Ⅱ50连成一体，旋转手轮Ⅰ21，调整弯曲施力机构升降台38高度，改变施力位置；丝杠41一端连接手轮Ⅱ26，通过轴承39、轴承座Ⅱ25支撑，用螺栓Ⅶ43与弯曲施力机构24和弯曲施力机构升降台38固定，丝杠螺母52套在丝杠41上配合，用紧定螺钉Ⅱ42与弯曲施力杆37连接，弯曲施力杆37另一端连接压力传感器40，旋转手轮Ⅱ26，丝杠41带动丝杠螺母52、弯曲施力杆37和压力传感器40运动。

一种弯扭组合实验机，其特征是：弯曲试样44放入上卡具17槽中，用螺栓Ⅲ16固定，梁支点13与螺母螺栓组合12固定在支点调节导轨14上，松开螺母螺栓组合12，梁支点13可沿支点调节导轨14移动位置至梁支点B位置47，选择简支梁、悬臂梁或外伸梁形式；直线导轨Ⅰ23和直线导轨Ⅱ49用直线导轨支撑座22支撑，用螺母Ⅲ28固定在中间平板8和顶板51上，直线导轨滑块Ⅰ27和直线导轨滑块Ⅱ50分别安装在直线导轨Ⅰ23和直线导轨Ⅱ49上，滚珠丝杠31用轴承座Ⅲ30支撑，用螺栓Ⅴ29固定在中间平板8和顶板51上，手轮Ⅰ21安装在滚珠丝杠31上，滚珠丝杠螺母33旋在滚珠丝杠31，用弯曲施力机构升降台38用螺母Ⅳ32与直线导轨滑块Ⅰ27和直线导轨滑块Ⅱ50连成一体，旋转手轮Ⅰ21，调整弯曲施力机构升降台38高度，改变施力位置；丝杠41一端连接手轮Ⅱ26，通过轴承39、轴承座Ⅱ25支撑，用螺栓Ⅶ43与弯曲施力机构24和弯曲施力机构升降台38固定，丝杠螺母52套在丝杠41上配合，用紧定螺钉Ⅱ42与弯曲施力杆37连接，弯曲施力杆37另一端连接压力传感器40，旋转手轮Ⅱ26，丝杠41带动丝杠螺母52、弯曲施力杆37和压力传感器40运动。

本发明的有益效果：通过上、下卡具将被测试样垂直悬挂，避免了重力对测试的影响，利用步进电机对试样施加扭矩，用扭转传感器检测试样角度-扭矩曲线，实时显示角度、扭矩、扭矩峰值保持等功能，且可以保持荷载，检测静、动两种条件下的试样变形量的测定；利用固定丝杠、螺母副来带动固定在螺母上的平行滑道移动，对试件施加弯曲力，同时通过与之垂直的另外一个丝杠、螺母副来调节作用在试件上的施力点的位置，并用压力传感器和位移传感器分别测出作用在试件上的力和试件所产生的变形量，进行简支梁、悬臂梁或外伸梁弯曲实验；用步进电机和弯曲施力杆施力，调整支点位置，完成弯扭组合实验的目的。

附图说明：

图1是本发明的结构示意图；

图2是图1的A-A剖面图；

图3是图1的弯扭实验左视图；

图4是图1的弯曲实验左视图；

图5是图1的B-B剖面图。

图中：1.底板，2.底板支架，3.电机支撑架，4.伞齿轮Ⅰ，5.螺栓Ⅰ，6.主轴，7.轴承座Ⅰ，8.中间平板，9.螺栓Ⅱ，10.紧定螺钉Ⅰ，11.下卡具，12.螺母螺栓组合，13.梁支点，14.支点调节导轨，15.主要支撑柱Ⅰ，16.螺栓Ⅲ，17.上卡具，18.螺栓Ⅳ，19.螺母Ⅰ，20.螺母Ⅱ，21.手轮Ⅰ，22.直线导轨支撑座，23.直线导轨Ⅰ，24.弯曲施力机构，25.轴承座Ⅱ，26.手轮Ⅱ，27.直线导轨滑块Ⅰ，28.螺母Ⅲ，29.螺栓Ⅴ，30.轴承座Ⅲ，31.滚珠丝杠，32.螺母Ⅳ，33.滚珠丝杠螺母，34.伞齿轮Ⅱ，35.螺栓Ⅵ，36.步进电机，37.弯曲施力杆，38.弯曲施力机构升降台39.轴承，40.压力传感器，41.丝杠，42.紧定螺钉Ⅱ，43.螺栓Ⅶ，44.弯曲试样，45.扭转传感器，46.扭转试样，47.梁支点B位置，48.主要支撑柱Ⅱ，49.直线导轨Ⅱ,50.直线导轨滑块Ⅱ，51.顶板，52.丝杠螺母

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

如图1、图2和图3所示，一种弯扭组合实验机，其特征是：底板1、底板支架2和中间平板8焊合组成实验机底座，电机支撑架3焊合固定在底座上，轴承座Ⅰ7用螺栓Ⅱ9固定在底板1和中间平板8上，主要支撑柱Ⅰ15、主要支撑柱Ⅱ48和支点调节导轨14分别用螺母Ⅱ20和螺母Ⅰ19固定在中间平板8和顶板51上，组成工作框架；步进电机36用螺栓Ⅰ5固定在电机支撑架3上，伞齿轮Ⅱ34用螺栓Ⅵ35连接在步进电机36的轴上，主轴6一端连接伞齿轮Ⅰ4与伞齿轮Ⅱ34配合运动，另一端经轴承座Ⅰ7限位，并连接下卡具11，扭转试样46插入下卡具11孔中，用紧定螺钉Ⅰ10固定，扭转传感器45固定在扭转试样46上，上卡具17用螺栓Ⅳ18固定在顶板51上，扭转试样46放入上卡具17槽中，用螺栓Ⅲ16固定；梁支点13与螺母螺栓组合12固定在支点调节导轨14上，松开螺母螺栓组合12，梁支点13可沿支点调节导轨14移动，改变支点位置；直线导轨Ⅰ23和直线导轨Ⅱ49用直线导轨支撑座22支撑，用螺母Ⅲ28固定在中间平板8和顶板51上，直线导轨滑块Ⅰ27和直线导轨滑块Ⅱ50分别安装在直线导轨Ⅰ23和直线导轨Ⅱ49上，滚珠丝杠31用轴承座Ⅲ30支撑，用螺栓Ⅴ29固定在中间平板8和顶板51上，手轮Ⅰ21安装在滚珠丝杠31上，滚珠丝杠螺母33旋在滚珠丝杠31，用弯曲施力机构升降台38用螺母Ⅳ32与直线导轨滑块Ⅰ27和直线导轨滑块Ⅱ50连成一体，旋转手轮Ⅰ21，调整弯曲施力机构升降台38高度，改变施力位置；丝杠41一端连接手轮Ⅱ26，通过轴承39、轴承座Ⅱ25支撑，用螺栓Ⅶ43与弯曲施力机构24和弯曲施力机构升降台38固定，丝杠螺母52套在丝杠41上配合，用紧定螺钉Ⅱ42与弯曲施力杆37连接，弯曲施力杆37另一端连接压力传感器40，旋转手轮Ⅱ26，丝杠41带动丝杠螺母52、弯曲施力杆37和压力传感器40运动。

如图1、图2、图4和图5所示，一种弯扭组合实验机，其特征是：弯曲试样44放入上卡具17槽中，用螺栓Ⅲ16固定，梁支点13与螺母螺栓组合12固定在支点调节导轨14上，松开螺母螺栓组合12，梁支点13可沿支点调节导轨14移动位置至梁支点B位置47，选择简支梁、悬臂梁或外伸梁形式；直线导轨Ⅰ23和直线导轨Ⅱ49用直线导轨支撑座22支撑，用螺母Ⅲ28固定在中间平板8和顶板51上，直线导轨滑块Ⅰ27和直线导轨滑块Ⅱ50分别安装在直线导轨Ⅰ23和直线导轨Ⅱ49上，滚珠丝杠31用轴承座Ⅲ30支撑，用螺栓Ⅴ29固定在中间平板8和顶板51上，手轮Ⅰ21安装在滚珠丝杠31上，滚珠丝杠螺母33旋在滚珠丝杠31，用弯曲施力机构升降台38用螺母Ⅳ32与直线导轨滑块Ⅰ27和直线导轨滑块Ⅱ50连成一体，旋转手轮Ⅰ21，调整弯曲施力机构升降台38高度，改变施力位置；丝杠41一端连接手轮Ⅱ26，通过轴承39、轴承座Ⅱ25支撑，用螺栓Ⅶ43与弯曲施力机构24和弯曲施力机构升降台38固定，丝杠螺母52套在丝杠41上配合，用紧定螺钉Ⅱ42与弯曲施力杆37连接，弯曲施力杆37另一端连接压力传感器40，旋转手轮Ⅱ26，丝杠41带动丝杠螺母52、弯曲施力杆37和压力传感器40运动。

Claims

1.一种弯扭组合实验机，其特征是：底板（1）、底板支架（2）和中间平板（8）焊合组成实验机底座，电机支撑架（3）焊合固定在底座上，轴承座Ⅰ（7）用螺栓Ⅱ（9）固定在底板（1）和中间平板（8）上，主要支撑柱Ⅰ（15）、主要支撑柱Ⅱ（48）和支点调节导轨（14）分别用螺母Ⅱ（20）和螺母Ⅰ（19）固定在中间平板8和顶板（5）1上，组成工作框架；步进电机（36）用螺栓Ⅰ（5）固定在电机支撑架（3）上，伞齿轮Ⅱ（34）用螺栓Ⅵ（35）连接在步进电机（36）的轴上，主轴（6）一端连接伞齿轮Ⅰ（4）与伞齿轮Ⅱ（34）配合运动，另一端经轴承座Ⅰ（7）限位，并连接下卡具（11），扭转试样（46）插入下卡具（11）孔中，用紧定螺钉Ⅰ（10）固定，扭转传感器（45）固定在扭转试样（46）上，上卡具（17）用螺栓Ⅳ（18）固定在顶板（51）上，扭转试样（46）放入上卡具（17）槽中，用螺栓Ⅲ（16）固定；梁支点（13）与螺母螺栓组合（12）固定在支点调节导轨（14）上，松开螺母螺栓组合（12），梁支点（13）可沿支点调节导轨（14）移动，改变支点位置；直线导轨Ⅰ（23）和直线导轨Ⅱ（49）用直线导轨支撑座（22）支撑，用螺母Ⅲ（28）固定在中间平板（8）和顶板（51）上，直线导轨滑块Ⅰ（27）和直线导轨滑块Ⅱ（50）分别安装在直线导轨Ⅰ（23）和直线导轨Ⅱ（49）上，滚珠丝杠（31）用轴承座Ⅲ（30）支撑，用螺栓Ⅴ（29）固定在中间平板8和顶板（51）上，手轮Ⅰ（21）安装在滚珠丝杠（31）上，滚珠丝杠螺母（33）旋在滚珠丝杠（31），用弯曲施力机构升降台（38）用螺母Ⅳ（32）与直线导轨滑块Ⅰ（27）和直线导轨滑块Ⅱ（50）连成一体，旋转手轮Ⅰ（21），调整弯曲施力机构升降台（38）高度，改变施力位置；丝杠（41）一端连接手轮Ⅱ（26），通过轴承（39）、轴承座Ⅱ（25）支撑，用螺栓Ⅶ（43）与弯曲施力机构（24）和弯曲施力机构升降台（38）固定，丝杠螺母（52）套在丝杠（41）上配合，用紧定螺钉Ⅱ（42）与弯曲施力杆（37）连接，弯曲施力杆（37）另一端连接压力传感器（40），旋转手轮Ⅱ（26），丝杠（41）带动丝杠螺母（52）、弯曲施力杆（37）和压力传感器（40）运动。

2.根据权利要求1所述的一种弯扭组合实验机，其特征是：弯曲试样（44）放入上卡具（17）槽中，用螺栓Ⅲ（16）固定，梁支点（13）与螺母螺栓组合（12）固定在支点调节导轨（14）上，松开螺母螺栓组合（12），梁支点（13）可沿支点调节导轨（14）移动位置至梁支点B位置（47），选择简支梁、悬臂梁或外伸梁形式；直线导轨Ⅰ（23）和直线导轨Ⅱ（49）用直线导轨支撑座（22）支撑，用螺母Ⅲ（28）固定在中间平板（8）和顶板（51）上，直线导轨滑块Ⅰ（27）和直线导轨滑块Ⅱ（50）分别安装在直线导轨Ⅰ（23）和直线导轨Ⅱ（49）上，滚珠丝杠（31）用轴承座Ⅲ（30）支撑，用螺栓Ⅴ（29）固定在中间平板（8）和顶板（51）上，手轮Ⅰ（21）安装在滚珠丝杠（31）上，滚珠丝杠螺母（33）旋在滚珠丝杠（31），用弯曲施力机构升降台（38）用螺母Ⅳ（32）与直线导轨滑块Ⅰ（27）和直线导轨滑块Ⅱ（50）连成一体，旋转手轮Ⅰ（21），调整弯曲施力机构升降台（38）高度，改变施力位置；丝杠（41）一端连接手轮Ⅱ（26），通过轴承（39）、轴承座Ⅱ（25）支撑，用螺栓Ⅶ（43）与弯曲施力机构（24）和弯曲施力机构升降台（38）固定，丝杠螺母（52）套在丝杠（41）上配合，用紧定螺钉Ⅱ（42）与弯曲施力杆（37）连接，弯曲施力杆（37）另一端连接压力传感器（40），旋转手轮Ⅱ（26），丝杠（41）带动丝杠螺母（52）、弯曲施力杆（37）和压力传感器（40）运动。