CN105823675B - 一种用于划痕试验仪器的三向力测量装置 - Google Patents

一种用于划痕试验仪器的三向力测量装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于划痕试验仪器的三向力测量装置，微型称重传感器（2）安装到传感器连接块（1）中。Z轴微型拉压传感器（3）通过螺纹孔（7）安装至传感器连接块（1），X轴微型拉压传感器（5）通过螺纹孔（8）安装至传感器连接块（1）。通过Z轴微型拉压传感器（3）的螺纹连接Z轴连接杆（4）。通过X轴微型拉压传感器（5）的螺纹连接Z轴连接杆（4）平衡拉杆（6）。本发明提供了用于划痕试验仪器的三向力测量装置，具有可同时测量三个方向（X轴、Z轴和Y轴）上的力、易于更换传感器及经济实用等优点。

Description

一种用于划痕试验仪器的三向力测量装置
技术领域
本发明涉及一种测量装置，具体涉及一种用于划痕试验仪器的三向力测量装置。
背景技术
目前，市面上的大多数划痕试验测试仪器，结构相对简单，功能大多只是完成简单的单次划痕试验，在试验过程中，只能通过对刮头加载恒定重量的砝码来完成不同荷载/不同深度的划痕试验。而在试验完成后，只能依靠显微观测手段对划痕形貌、宽度、深度等来判断材料表面耐刮擦性能的好坏，无法得到划痕过程中实时法向力或切向力的数据，且对与进行单次复杂形式（圈形、正方形）划痕，无法得到划痕试验过程中有效实时试验数据。而对于一些价格昂贵的划痕试验仪器，虽然可以对划痕试验过程中的数据进行实时测量，但是其测量系统适用范围有限，大多只能测量二轴方向的力，无法完成对单次复杂划痕形式的实时数据测量；并且高昂的价格使得使成本大幅度提升。
除此之外，单独使用三向力传感器价格昂贵，并且受其自身的结构限制，每个方向上的量程和精度都有一定的局限性。而且在使用过程中无法改变每个轴的测量范围和参数，使得其使用范围具有一定的局限性。
发明内容
鉴于现有技术上述的不足，本发明的目的是构造一种用于划痕试验仪器的三向力测量装置，降低试验成本和克服现有技术的不足。
本发明的测量装置能够：
1、实时测量和记录Y轴法向力、X轴和Z轴切向力；
2、进行划痕试验的同时能有效保证微型拉压传感器在同一直线上，防止发生偏心力矩；
3、实时测量复杂划痕的三向力值数据。
本发明的目的是通过以下的手段实现的：一种用于划痕试验仪器的三向力测量装置，在现划痕试验中实现刮头法向力及两个方向切向力数据的实时采集。包括：传感器连接块1、微型称重传感器2、Z轴微型拉压传感器3、Z轴连接杆4、X轴微型拉压传感器5、平衡拉杆6；微型称重传感器2置于管状外形的传感器连接块1内，传感器连接块在水平面的两个正交方向分别与Z轴微型拉压传感器3和X轴微型拉压传感器5的一端螺纹联接；Z轴微型拉压传感器3的另一端联接Z轴连接杆4；X轴微型拉压传感器5的另一端联接平衡拉杆6。
具体实施时，所有主要部件用铝合金加工而成，并对铝合金表面进行氧化处理，可以有效防止生锈现象。首先将微型称重传感器2安装到传感器连接块1中。再将Z轴微型拉压传感器3通过螺纹孔7安装至传感器连接块1，X轴微型拉压传感器5通过螺纹孔8安装至传感器连接块1。最后通过Z轴微型拉压传感器3的螺纹连接Z轴连接杆4。通过X轴微型拉压传感器5的螺纹连接Z轴连接杆4平衡拉杆6。传感器连接块1后侧开有矩形切槽10，以实现微型称重传感器信号线的安装连接且便于更换微型称重传感器。通过更换不同量程微型拉压传感器，提高测量装置的应用范围。此外，传感器连接块1外侧可打有三个螺纹孔，以便于根据需求安装更多微型拉压传感器。
本发明利用三个独立的力传感器，分别测量Y轴法向力和X轴与Z轴方向的切向力。通过单独更换法向和切向上的传感器，可对三个轴上传感器的测量量程、精度进行调节，具有可同时测量三向力、易于更换传感器及经济实用等优点。
附图说明
图1为本发明的总体结构装配示意图。
图2为本发明传感器连接块视图：主视图（2a）、后视图（2b）、仰视图（2c）和轴测图（2d）。
图3为本发明平衡拉杆视图：正视图（3a）和右视图（3b）。
图4为本发明Z轴连接杆视图：主视图（4a）、左视图（4b）、俯视图（4c）和轴测图（4d）。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的结构作进一步的详述。
图1通过整体装配三维视图，给出了各个部件的装配关系图。首先将微型称重传感器2安装到传感器连接块1中；再将Z轴微型拉压传感器3通过螺纹孔7安装至传感器连接块1；X轴微型拉压传感器5通过螺纹孔8安装至传感器连接块1；最后通过Z轴微型拉压传感器3的螺纹连接Z轴连接杆4；通过X轴微型拉压传感器5的螺纹连接Z轴连接杆4平衡拉杆6。

Claims (2)

1.一种用于划痕试验仪器的三向力测量装置，在现划痕试验中实现刮头法向力及两个方向切向力数据的实时采集，其特征在于，包括：传感器连接块（1）、微型称重传感器（2）、Z轴微型拉压传感器（3）、Z轴连接杆（4）、X轴微型拉压传感器（5）、平衡拉杆（6）；微型称重传感器（2）置于管状外形的传感器连接块（1）内，传感器连接块在水平面的两个正交方向分别与Z轴微型拉压传感器（3）和X轴微型拉压传感器（5）的一端螺纹联接；Z轴微型拉压传感器（3）的另一端联接Z轴连接杆（4）；X轴微型拉压传感器（5）的另一端联接平衡拉杆（6）；
所述传感器连接块（1）的底部设计有螺纹孔（9），以便于安装不同形状的刮头；
所述传感器连接块（1）后侧开有矩形切槽（10），以实现微型称重传感器信号线的安装连接且便于更换微型称重传感器；
传感器连接块（1）外侧都打三个螺纹孔，以便于根据需求安装微型拉压传感器。
2.根据权利要求1所述之用于划痕试验仪器的三向力测量装置，其特征在于，通过传感器连接块（1）、微型称重传感器（2）、Z轴微型拉压传感器（3）、Z轴连接杆（4）、X轴微型拉压传感器（5）以及平衡拉杆（6）的安装，实现划痕试验过程中刮头Y轴法向力、X轴和Z轴切向力数据的实时测量采集。
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