CN105910907A - 一种数字式撕裂强度测试仪 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种数字式撕裂强度测试仪，其包括将重力势能转换为动能的能量转换机构、用于夹紧测试样品的夹紧机构和用于测量能量损失的测量机构；能量转换机构包括摆动装置和测试砝码；测试砝码挂在摆动装置上，摆动装置摆动，将测试砝码的重力势能转换为摆动装置的动能；夹紧机构包括活动部和固定部；夹紧机构的活动部与摆动装置连接，固定部固定在测试仪的机架上；在摆动装置的作用下，夹紧机构的活动部与固定部分离，使得同时装夹在活动部和固定部上的测试样品撕裂；测量机构包括角度编码器，该角度编码器与摆动装置连接；摆动装置摆动，角度编码器读取角度变化量。本发明具有结构简单，操作简便，测试误差小，测试精度和测试效率高等优点。

Description

一种数字式撕裂强度测试仪

技术领域

本发明涉及机械测试技术领域，特别涉及一种数字式撕裂强度测试仪。

背景技术

纺织品、纸张、橡胶片等片状材料制备出来后，需要对其抗撕裂强度进行检测。随着社会的进步，撕裂强度测试仪由原始的人工手工撕裂的方式进行检测到机械自检测。然而，人工撕裂检测方式检测的结果准确率低，检测效率低，劳动量大。现有的机械检测设备通过一种夹具装置夹紧样品，在样品上施加两个方向相反的力来撕裂样品，进而通过检测两个施加的力来换算样品的撕裂强度，这种检测方式的检测误差大，精度低，且操作繁琐。

发明内容

针对现有撕裂强度测试误差大，测试精度低，操作繁琐等问题，本发明提供了一种数字式撕裂强度测试仪,其目的在于利用重力势能转换为动能来撕裂测试样品，进而通过检测能量的损失来计算测试样品的撕裂强度，且通过校准装置进行定期校验，调整测量误差，操作简单，实现测试效率和测试进度高。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种数字式撕裂强度测试仪，其特征在于，包括：将重力势能转换为动能的能量转换机构、用于夹紧测试样品的夹紧机构和用于测量能量损失的测量机构；

所述能量转换机构包括摆动装置和测试砝码；测试砝码挂在摆动装置上，摆动装置摆动，将测试砝码的重力势能转换为摆动装置的动能；

所述夹紧机构包括活动部和固定部；夹紧机构的活动部与摆动装置连接，固定部固定在测试仪的机架上；在摆动装置的作用下，夹紧机构的活动部与固定部分离，使得同时装夹在活动部和固定部上的测试样品撕裂；

所述测量机构包括角度编码器，该角度编码器与摆动装置连接；摆动装置摆动，产生角度变化，角度编码器读取摆动装置的角度变化量。

更优地，所述摆动装置包括呈小于180°角展开的两个等长的摆臂和设置在两个摆臂的连接处的旋转轴；其中左摆臂的端部设有校准砝码悬挂杆，且左摆臂与夹紧机构的活动部连接；右摆臂的端部设有测试砝码悬挂杆。

更优地，所述旋转轴上设有用于调节摆臂平衡的平衡调节杆和用于制动摆臂防止其在返回过程中晃动的电磁刹车制动器；平衡调节杆和电磁刹车制动器分别位于摆臂的两侧。

更优地，所述右摆臂下方设有用于支撑右摆臂的电磁铁收缩杆；

电磁铁收缩杆（51）的一端部设有电磁铁安装座（52）以及安装在电磁铁安装座（52）内的电磁铁；电磁铁安装座安装在测试仪的机架内；电磁铁收缩杆的另一端延伸至机架外、右摆臂的下方；电磁铁收缩杆与电磁铁通过电磁连接，在电磁力的作用下，电磁延伸杆可往电磁铁方向收缩。

更优地，所述夹紧机构的活动部和固定部均包含固定夹块、移动夹块、高压弹簧和用于控制固定夹块与移动夹块之间夹紧或松开的控制轮；

所述固定夹块与移动夹块之间通过一根连接轴连接，且连接轴的一端延伸至移动夹块外部，并与高压弹簧连接；

所述高压弹簧的两端设有弹簧顶座和弹簧底座，弹簧顶座套在连接轴上；

所述控制轮安装在连接轴上，且位于移动夹块与弹簧顶座之间；在高压弹簧的作用下，控制轮压紧移动夹块。

更优地，所述移动夹块内设有推动轴，该推动轴安装在与连接轴垂直的方向上；推动轴上设有推动轮，该推动轮的外圆周与控制轮的部分外圆周接触。

更优地，所述控制轮的外圆周上设有用于拉动控制轮转动的快速拉杆和一个呈弧状的凹面，该凹面位于与快速拉杆呈90°方向且与推动轮接触的位置上；快速拉杆拉动控制轮旋转，使得控制轮凹面处与推动轮接触时，移动夹块与固定夹块松开，快速拉杆拉动控制轮旋转，使得控制轮非凹面处与推动轮接触时，移动夹块与固定夹块夹紧。

更优地，所述测量机构还包括用于安装角度编码器的固定支架；该固定支架包括安装角度编码器的安装板和固定插销；安装板上设有用于连接固定插销的长孔，该长孔用于调整安装板和角度编码器的轴线偏移。

一种校准装置，用于定期检测权利要求1-8所述的测试仪，其特征在于：包括挂在摆动机构的左摆臂上的校准砝码和设置在摆动机构右摆臂下方的检测部件；

所述检测部件包括位于电磁延伸杆下方，且从上往下依次安装的玻珠、称重传感器；校准砝码和被检测的测试砝码分别挂在摆动机构的两个摆臂上，作用在右摆臂上的力依次经过电磁延伸杆、玻珠传递到称重传感器上，通过称重传感器读取被检测的测试砝码重量是否在正常的工作范围内。

更优地，所述称重传感器下方设有用于垂直支撑传感器的传感器支撑架；该传感器支架固定在测试仪的机架上。

上述校准装置不仅可以定期检查该测试仪是否在正常的测试范围内，还具有测试砝码量程自动识别功能，自动识别当前测试砝码的量程后，自动显示在触摸显示屏上，免去用户手动设置的麻烦。

采用本发明产生的有益效果：

1、本发明设置呈一定角度展开的摆臂作为动力机构，利用摆臂的平衡原理，在其中一个摆臂上悬挂测试砝码，另一个摆臂上连接夹紧测试样品的夹紧装置，利用重力势能转换为动能撕裂测试样品，通过检测能量损失来计算测试样品的撕裂强度，结构简单，操作简便。

2、本发明通过在摆臂下方设置称重传感器进行称重，且传感器与摆臂之间通过玻珠实现连接，测试砝码放到摆臂上后，通过玻珠传递重量到称重传感器，实现量程的自动识别；同时，结合校准砝码，可对测试砝码进行定期校准，使得测试误差小，精度高。

3、夹紧装置采用高压弹簧压紧，特殊设计的控制轮控制移动夹块，通过快速拉杆控制控制轮，实现移动夹块和固定夹块的快速夹紧或松开，减少了装夹测试样品或拆卸测试样品的时间，大大提高的测试效率。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图。

图2为本发明的能量转换机构的结构示意图。

图3为图2中A处的放大图。

图4为电磁铁收缩杆、电磁铁、玻珠、称重传感器的位置关系图。

图5为电磁铁收缩杆、电磁铁、玻珠、称重传感器的结构示意图。

图6为夹紧机构的固定部分的结构示意图。

图7为夹紧机构的活动部分的结构示意图。

具体实施方式

本发明采用摆锤式结构，利用摆锤重力势能与动能转换的原理，将固定在夹紧装置上的样品撕裂，进而通过能量的损失，来计算样品的抗撕裂能力。下面通过具体实施例并结合附图对本发明作进一步具体说明。

如图1至图7所示，本发明公开的一种数字式撕裂强度测试仪，其包括将重力势能转换为动能的能量转换机构、用于夹紧测试样品的夹紧机构、用于测量能量损失的测量机构和用于计算测量数据的主控单元。夹紧机构的活动部2a与能量转换机构连接，夹紧机构的固定部2b安装在测试仪的机架7上；测量机构与能量转换机构连接。即由于重力势能转换为动能过程中，将夹紧机构上的样品撕裂时，重力势能转换动能时会有能量损失，通过该能量损失计算得出该样品的撕裂强度。此外，本测试仪还包括触摸显示屏6，该触摸显示屏6安装在机架7上，且触摸显示屏6与主控单元连接，通过该触摸显示屏6可显示主控单元处理的结果，同时，通过该触摸显示屏6可设置数据，进行参数设置。

更具体地，能量转换机构包括摆动装置11和测试砝码12，摆动装置11包括呈小于180°角度展开的两个等长的摆臂和设置在两个摆臂的连接处的旋转轴113，摆臂旋转时，旋转轴113随着摆臂旋转。其中左摆臂111的端部设有校准砝码悬挂杆，且左摆臂111与夹紧机构的活动部2a连接，右摆臂112的端部设有用于悬挂测试砝码12的测试砝码悬挂杆。

右摆臂112下方设有用于支撑右摆臂112的电磁铁收缩杆51；电磁铁收缩杆51的一端部设有电磁铁安装座52以及安装在电磁铁安装座52内的电磁铁，电磁铁安装座52安装在测试仪的机架7内；电磁铁收缩杆51的另一端延伸至机架7外右摆臂112的下方。电磁铁收缩杆51与电磁铁通过电磁连接，电磁铁通电的时候，产生磁力，在磁力的作用下电磁铁收缩杆51往电磁铁方向收缩，即在进行样品撕裂强度测试时，给电磁铁通电，电磁铁收缩杆51收缩，使得右摆臂112失去支撑，在测试砝码12的作用下摆动，进而进行撕裂强度测试。

另外，右摆臂112与电磁铁收缩杆51连接处设有两个微型轴承114，通过这两个微型轴承114与电磁铁收缩杆51接触，该设计目的在与减少电磁铁收缩杆51收缩时与右摆臂112产生的摩擦力，减少因摩擦力对右摆臂112下落时间所产生的误差（摩擦力大，会造成摆臂下落延迟），提高了测试的精度，通过，也减少了电磁铁收缩杆51和右摆臂112处的磨损。

旋转轴113上设有用于调节摆臂平衡的平衡调节杆13和电磁刹车制动器14，平衡调节杆13和电磁刹车制动器14分别位于摆臂的两侧。平衡调节杆13用于测试仪测试前，通过该平衡调节杆13微调节左摆臂111和右摆臂112的平衡，减少测试误差。而电磁刹车制动器14用于测试过程中，测试样品撕裂后的制动。电磁刹车制动器14由一个或两个磁力很强的钕磁铁产生磁场，当金属片(通常是铜或铜铝合金)切割磁感线时，会在金属内部产生涡流，这将生成一个磁场来反抗运动。由此产生的制动力是成正比的速度，金属片在磁铁内移动,同时产生热能。设置电磁刹车制动器14的目的为了在测试样品被撕裂后，摆臂返回过程中实时制动，以减少摆臂晃动对机器的影响。

夹紧机构的活动部2a和固定部2b均包含固定夹块21、移动夹块22、高压弹簧23和用于控制固定夹块21与移动夹块22之间夹紧或松开的控制轮24。固定夹块21与移动夹块22之间通过一根连接轴连接，且连接轴的一端延伸至移动夹块22外部，并与高压弹簧23连接，高压弹簧23的两端设有弹簧顶座和弹簧底座，弹簧顶座套在连接轴上。控制轮24安装在连接轴上，且位于移动夹块22与弹簧顶座之间。

移动夹块22内设有推动轴，该推动轴安装在与连接轴垂直的方向上， 推动轴上设有推动轮25，该推动轮25的外圆周与控制轮24的部分外圆周接触。控制轮24的外圆周上设有用于拉动控制轮24转动的快速拉杆和一个呈弧状的凹面，该凹面位于与快速拉杆呈90°方向且与推动轮25接触的位置上。即推动轮25与控制轮24外圆周的非凹面处接触时，在高压弹簧23的作用下，推动轮25推动移动夹块22往固定夹块21的方向移动，使得固定夹块21与移动夹块22夹紧测试样品。拉动快速拉杆，使控制轮24旋转90°，此时，推动轮25与控制轮24外圆周的凹面处接触，推动轮25释放，带动移动夹块22往固定夹块21的反方向移动，固定夹块21与移动夹块22松开测试样品。

测量机构包括角度编码器31和用于安装角度编码器31的固定支架32。固定支架32为活动式支架，其包括安装板321和固定插销322，角度编码器31安装在安装板321上，并与安装板321一同套入旋转轴113上，固定插销322将安装板321固定在测试仪机架7上。摆动装置11在测试砝码12的作用下摆动时，旋转轴113转动，安装在旋转轴113上的角度编码器31中心轴随之转动，角度编码器31读取中心轴转动的角度和时间，并将这些数据发送到主控单元上，由主控单元计算相应的撕裂强度。

另外，安装板321上设有用于连接固定插销322的长孔，通过该长孔可微调整安装板321和角度编码器31的轴线偏移，减少角度编码器31与旋转轴113轴线偏移所造成的摩擦力，提高测试精度。

撕裂强度测试过程：测试前，先对旋转轴113进行摩擦力测试，旋转轴113摩擦力测试是夹紧机构上未装上测试样品的前提下执行的。在测试砝码悬挂杆上悬挂最小量程的测试砝码12，释放摆臂，使摆臂自由旋转，记录测试砝码12经过中心垂直线（与旋转轴113垂直的铅垂线）的次数。若测试砝码12通过中心垂直线的次数达到45次以上，则摩擦力测试通过，若测试砝码12通过中心垂直线的次数未达到45次以上，则可能是旋转轴113过紧，需机械调试旋转轴113的松紧度。

测试时，先通过平衡调节杆13调整左摆臂111和右摆臂112，使左摆臂111和右摆臂112处于平衡状态。在夹紧机构上安装测试样品，将测试样品部分安装在夹紧机构的固定部2b，部分安装在夹紧机构的活动部2a，夹紧。在右摆臂112上挂测试砝码12，若所挂的测试砝码12重力大于测试样品的撕裂力度时，左摆臂111和右摆臂112失去平衡，夹紧机构上的测试样品被撕裂，左摆臂111和右摆臂112摆动，旋转轴113随之转动，安装在旋转轴113上的角度编码器31读取旋转轴113旋转的角度和时间，进而由主控单元计算摆臂的角速度和重力势能的变化，得出测试样品的撕裂强度。若所挂的测试砝码12重力小于或等于测试样品的撕裂力度时，夹紧机构上的测试样品不被撕裂，左摆臂111和右摆臂112保持平衡不摆动，此时，可继续加测试砝码，直至夹紧机构上的测试样品被撕裂，从而通过角度编码器31读取旋转轴113的旋转角度和时间，计算摆臂的角速度和重力势能的变化。

为了保证测试的准确度，本发明还设置了一种对该测试仪进行定期检测的校准装置，该校准装置的原理是通过实际测量每个测试砝码12对应的重量，进而识别测试砝码12是否在规定的识别范围内，即检测测试仪是否在正常的工作范围内，进而对该测试仪进行校验。

本实施例中的校准装置包括挂在摆动机构的左摆臂111上的校准砝码41和设置在摆动机构右摆臂112下方的检测部件。

检测部件包括位于电磁延伸杆下方，且从上往下依次安装的玻珠42、称重传感器43。校准砝码41和被检测的测试砝码12分别挂在摆动机构的两个摆臂上，作用在右摆臂112上的力依次经过电磁延伸杆、玻珠42传递到称重传感器43上，通过称重传感器43读取被检测的测试砝码12重量是否在正常的工作范围内。称重传感器43下方设有用于垂直支撑传感器的传感器支撑架44，该传感器支撑架44一端安装在测试仪机架7上，另一端设置支撑平台支撑称重传感器43。

在电磁铁收缩杆51下方采用玻珠42支撑，该设计解决了电磁铁收缩杆51收缩或延伸时容易被测试仪机架7卡住的问题，同时，也减少了电磁铁收缩杆51与测试仪机架7之间的摩擦力，减少了右摆臂112下降过程中系统摩擦力所带来的系统能量的损失，从而改善了测试结果的准确性。

本校准装置的校准原理：采用校准砝码41定期校验测试仪是否在正确的工作范围内，通过五个不同量程的测试砝码12和测试砝码12量程一半的校准砝码41进行校验。将5个测试砝码12分别挂在测试砝码悬挂杆上，同时将5个校准砝码41相对应的挂在校准砝码悬挂杆上，测试砝码12的重量作用在电磁铁收缩杆51上，电磁铁收缩杆51将测试砝码12的重量作用在位于下方的玻珠42上，最后玻珠42将重量传导到称重传感器43上，称重传感器43分别获取五个重量值。该校准装置的校准判断：分别挂上五个不同的测试砝码12和校准砝码41后，称重传感器43读取的数值应为测试砝码12量程的一半，如果偏差较大，则需通过主控单元修改误差，重新校准该测试仪。

此外，本发明的校准装置还具有测试砝码12量程自动识别功能：将5个测试砝码12依次挂在测试砝码悬挂杆上，测试砝码12的重量作用在电磁铁收缩杆51上，电磁铁收缩杆51将测试砝码12的重量作用在位于下方的玻珠42上，最后玻珠42将重量传导到称重传感器43上，称重传感器43获取五个不同的重量值，并将这些重量值发送到主控单元进行自动识别。称重传感器43实际测量到的重力并非测试砝码12的实际重量，主控单元可通过五个不同测试砝码作用在传感器上的重量区间值来自动识别当前测试砝码12的量程。主控单元自动识别当前测试砝码12的量程后，自动显示在触摸显示屏6上，免去用户手动设置的麻烦。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种数字式撕裂强度测试仪，其特征在于，包括：将重力势能转换为动能的能量转换机构、用于夹紧测试样品的夹紧机构和用于测量能量损失的测量机构；

所述能量转换机构包括摆动装置（11）和测试砝码（12）；测试砝码（12）挂在摆动装置（11）上，摆动装置（11）摆动，将测试砝码（12）的重力势能转换为摆动装置（11）的动能；

所述夹紧机构包括活动部（2a）和固定部（2b）；夹紧机构的活动部（2a）与摆动装置（11）连接，固定部（2b）固定在测试仪的机架（7）上；在摆动装置（11）的作用下，夹紧机构的活动部（2a）与固定部（2b）分离，使得同时装夹在活动部（2a）和固定部（2b）上的测试样品撕裂；

所述测量机构包括角度编码器（31），该角度编码器（31）与摆动装置（11）连接；摆动装置（11）摆动，产生角度变化，角度编码器（31）读取摆动装置（11）的角度变化量。

2.根据权利要求1所述的测试仪，其特征在于:所述摆动装置（11）包括呈小于180°角展开的两个等长的摆臂和设置在两个摆臂的连接处的旋转轴（113）；其中左摆臂（111）的端部设有校准砝码悬挂杆，且左摆臂（111）与夹紧机构的活动部（2a）连接；右摆臂（112）的端部设有测试砝码悬挂杆。

3.根据权利要求2所述的测试仪，其特征在于:所述旋转轴（113）上设有用于调节摆臂平衡的平衡调节杆（13）和用于制动摆臂防止其在返回过程中晃动的电磁刹车制动器（14）；平衡调节杆（13）和电磁刹车制动器（14）分别位于摆臂的两侧。

4.根据权利要求2所述的测试仪，其特征在于:所述右摆臂（112）下方设有用于支撑右摆臂（112）的电磁铁收缩杆（51）；

电磁铁收缩杆（51）的一端部设有电磁铁安装座（52）以及安装在电磁铁安装座（52）内的电磁铁；电磁铁安装座（52）安装在测试仪的机架（7）内；电磁铁收缩杆（51）的另一端延伸至机架（7）外、右摆臂（112）的下方；电磁铁收缩杆（51）与电磁铁通过电磁连接，在电磁力的作用下，电磁延伸杆可往电磁铁方向收缩。

5.根据权利要求1所述的测试仪，其特征在于：所述夹紧机构的活动部（2a）和固定部（2b）均包含固定夹块（21）、移动夹块（22）、高压弹簧（23）和用于控制固定夹块（21）与移动夹块（22）之间夹紧或松开的控制轮（24）；

所述固定夹块（21）与移动夹块（22）之间通过一根连接轴连接，且连接轴的一端延伸至移动夹块（22）外部，并与高压弹簧（23）连接；

所述高压弹簧（23）的两端设有弹簧顶座和弹簧底座，弹簧顶座套在连接轴上；

所述控制轮（24）安装在连接轴上，且位于移动夹块（22）与弹簧顶座之间；在高压弹簧（23）的作用下，控制轮（24）压紧移动夹块（22）。

6.根据权利要求5所述的测试仪，其特征在于：所述移动夹块（22）内设有推动轴，该推动轴安装在与连接轴垂直的方向上；推动轴上设有推动轮（25），该推动轮（25）的外圆周与控制轮（24）的部分外圆周接触。

7.根据权利要求6所述的测试仪，其特征在于：所述控制轮（24）的外圆周上设有用于拉动控制轮（24）转动的快速拉杆和一个呈弧状的凹面，该凹面位于与快速拉杆呈90°方向且与推动轮（25）接触的位置上；快速拉杆拉动控制轮（24）旋转，使得控制轮（24）凹面处与推动轮（25）接触时，移动夹块（22）与固定夹块（21）松开，快速拉杆拉动控制轮（24）旋转，使得控制轮（24）非凹面处与推动轮（25）接触时，移动夹块（22）与固定夹块（21）夹紧。

8.根据权利要求1所述的测试仪，其特征在于：所述测量机构还包括用于安装角度编码器（31）的固定支架（32）；该固定支架（32）包括安装角度编码器（31）的安装板（321）和固定插销（322）；安装板（321）上设有用于连接固定插销（322）的长孔，该长孔用于调整安装板（321）和角度编码器（31）的轴线偏移。

9.一种校准装置，用于定期检测权利要求1-8所述的测试仪，其特征在于：包括挂在摆动机构的左摆臂（111）上的校准砝码（41）和设置在摆动机构右摆臂（112）下方的检测部件；

所述检测部件包括位于电磁延伸杆下方，且从上往下依次安装的玻珠（42）、称重传感器（43）；校准砝码（41）和被检测的测试砝码（12）分别挂在摆动机构的两个摆臂上，作用在右摆臂（112）上的力依次经过电磁延伸杆、玻珠（42)传递到称重传感器（43）上，通过称重传感器（43）读取被检测的测试砝码（12）重量是否在正常的工作范围内。

10.根据权利要求9所述的校准装置，其特征在于：所述称重传感器（43）下方设有用于垂直支撑传感器的传感器支撑架（44）；该传感器支架固定在测试仪的机架（7）上。