CN105716765A - 一种可连续改变施力大小的测力装置及测力方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可连续改变施力大小的测力装置及测力方法，该装置包括底座，固定在底座上的立柱，穿过立柱螺纹孔的螺栓，和螺栓连接的扣环，通过万向扣与扣环连接的测力计，通过万向扣与测力计连接的弹簧，测力时，弹簧与待测物体连接；该装置的基本原理在于通过螺栓旋进/旋出实现稳定连续地改变弹簧的形变，从而稳定连续地改变施力大小；测力计测量端和施力弹簧相连保证了测力计的示数即为施力弹簧的施力大小，因此能够实时测量施力大小；该装置特别适用于测量未知特征力大小的场合。

Description

一种可连续改变施力大小的测力装置及测力方法
技术领域
本发明涉及力的测力技术领域，具体涉及一种可连续改变施力大小的测力装置及测力方法。
背景技术
弹簧是日常生活中常见的一种机械力学构件。其特点是在弹性形变范围内，弹簧的弹力与弹簧的形变量成正比(此即胡克定律)，所以可通过控制弹簧的形变量控制弹簧的弹力。
螺栓也是生活中常用的机械结构。其特点在于它沿轴向的运动距离和绕轴旋转的角度是成正比的。因此，通过控制螺栓的旋转可以控制螺栓在轴线上的位移。
因此，弹簧和螺栓的结合，可以发挥二者的优点，使之可以连续的改变弹簧上的弹力(拉力或推力)，特别适用于未知特征力的测量情形。例如：静摩擦系数测量时，最大摩擦力是未知的，需要稳定连续增大拉力直至刚好运动从而测得最大静摩擦力。采用本发明装置可实现稳定地连续增大拉力直至拉动，可以克服由于施力方加速度带来的测量误差。
发明内容：
本发明的目的在于提供一种可连续改变施力大小的测力装置及测力方法，通过改进施力方式，使施力大小稳定可控、能够连续均匀变化，同时可以实时测量施力大小。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种可连续改变施力大小的测力装置，包括底座1，固定在底座1上的立柱3，穿过立柱3螺纹孔的螺栓2，和螺栓2连接的扣环4，通过万向扣5与扣环4连接的测力计6，通过万向扣5与测力计6连接的弹簧7，测力时，弹簧7与待测物体连接。
所述测力计6为数显测力计或弹簧测力计。
所述螺栓2为一般定义的螺栓或丝杠，其顶部有孔、箍环、吊环或提手，通过扣环4和万向扣5与测力计6相连；施力方式采用手动或自动。
上述所述可连续改变施力大小的测力装置的测力方法，包括如下步骤：
步骤1：将待测物体放置好，弹簧7保持松弛状态并连接待测物体，保证弹簧7、万向扣5、测力计6和螺栓2在同一条直线上；
步骤2：缓慢旋进或者旋出螺栓2，从而引起弹簧7形变量的缓慢变化，即弹簧拉力或推力在缓慢变化；
步骤3：测力计6的测量端通过万向扣5和弹簧7相连，所以测力计6的示数即为弹簧7施力大小，实时观察和记录测力计6的示数；
步骤4：直至达到预先设定的运动状态，然后记录此时的测力计6的示数即为测量值。
本发明装置的基本原理在于通过螺栓选进/旋出实现稳定连续地改变弹簧形变，从而稳定连续地改变施力大小。该施力测力装置的优点如下：
1.弹簧与螺栓(一般定义的螺栓或丝杠)的配合使用，实现了稳定连续、速率可控地改变施力。施力控制(手动或自动)的精确度可由弹簧的劲度系数和螺纹的螺距来设计确定，加上高精度的测力计，可大大提高待测力测量的精确性；
2.测力计(数显测力计或弹簧测力计)测量端和施力弹簧相连，测力计的示数即为施力弹簧的施力大小，避免了测力计与底座摩擦力对测量的影响；
3.万向扣的作用在于避免施力过程各部件打结，保持施力方向沿着螺杆所在的直线方向；
4.所用器材结构简单，经济。
本发明方法在最大静摩擦力以及粘接面的抗拉强度的测量上，都有着比较好的效果。特别适用于未知特征力测量时需要逐步连续改变施力大小来实现测量的情形。
附图说明
图1该发明的施力测力装置结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细说明。
如图1所示，本发明一种可连续改变施力大小的测力装置，包括底座1，固定在底座1上的立柱3，穿过立柱3螺纹孔的螺栓2，和螺栓2连接的扣环4，通过万向扣5与扣环4连接的测力计6，通过万向扣5与测力计6连接的弹簧7，测力时，弹簧7与待测物体连接。
作为本发明的优选实施方式，所述测力计6为数显测力计或弹簧测力计。
作为本发明的优选实施方式，所述螺栓2为一般定义的螺栓或丝杠，其顶部有孔、箍环、吊环或提手，通过扣环4和万向扣5与测力计6相连；施力方式采用手动或自动。
本发明所述可连续改变施力大小的测力装置的测力方法，包括如下步骤：
步骤1：将待测物体放置好，弹簧7保持松弛状态并连接待测物体，保证弹簧7、万向扣5、测力计6和螺栓2在同一条直线上；
步骤2：缓慢旋进或者旋出螺栓2，从而引起弹簧7形变量的缓慢变化，即弹簧拉力或推力在缓慢变化；
步骤3：测力计6的测量端通过万向扣5和弹簧7相连，所以测力计6的示数即为弹簧7施力大小，实时观察和记录测力计6的示数；
步骤4：直至达到预先设定的运动状态，然后记录此时的测力计6的示数即为测量值。
例如：测量最大静摩擦力时，当物体刚好被拉动时，测力计的示数即为最大静摩擦力。

Claims (4)

1.一种可连续改变施力大小的测力装置，其特征在于：包括底座(1)，固定在底座(1)上的立柱(3)，穿过立柱(3)螺纹孔的螺栓(2)，和螺栓(2)连接的扣环(4)，通过万向扣(5)与扣环(4)连接的测力计(6)，通过万向扣(5)与测力计(6)连接的弹簧(7)，测力时，弹簧(7)与待测物体连接。
2.根据权利要求1所述的一种可连续改变施力大小的测力装置，其特征在于：所述测力计(6)为数显测力计或弹簧测力计。
3.根据权利要求1所述的一种可连续改变施力大小的测力装置，其特征在于：所述螺栓(2)为一般定义的螺栓或丝杠，其顶部有孔、箍环、吊环或提手，通过扣环(4)和万向扣(5)与测力计(6)相连；施力方式采用手动或自动。
4.权利要求1所述可连续改变施力大小的测力装置的测力方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤1：将待测物体放置好，弹簧(7)保持松弛状态并连接待测物体，保证弹簧(7)、万向扣(5)、测力计(6)和螺栓(2)在同一条直线上；
步骤2：缓慢旋进或者旋出螺栓(2)，从而引起弹簧(7)形变量的缓慢变化，即弹簧拉力或推力在缓慢变化；
步骤3：测力计(6)的测量端通过万向扣(5)和弹簧(7)相连，所以测力计(6)的示数即为弹簧(7)施力大小，实时观察和记录测力计(6)的示数；
步骤4：直至达到预先设定的运动状态，然后记录此时的测力计(6)的示数即为测量值。
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