CN106680117B - 板料扭转试验机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种板料扭转试验机，属于板料力学测试设备领域，所述板料扭转试验机包括机架、用于固定金属板料试样中部的第一固定装置、用于固定金属板料试样外缘的第二固定装置和用于驱动所述第二固定装置绕金属板料试样中部转动的动力装置，所述第一固定装置、第二固定装置和动力装置均设置于所述机架上。本发明的板料扭转试验机在对金属板料试样进行扭转试验时，能够避免金属板料试样起皱和摩擦等因素，并能够提高试验的精度。
Description
技术领域
本发明涉及板料力学测试设备领域，特别涉及一种板料扭转试验机。
背景技术
大多数金属板料在不同加载路径下会展现出各向异性以及包辛格效应等特征，常规的标准试验机只可以测试板料在单向加载条件下的力学特征(包括力-位移曲线，应力-应变曲线等)。目前在循环加载特性方面，大多是利用棒材进行相关的力学行为测试。针对研究对象为平板的，由于容易起皱，还未有统一方案。
现有方法中有利用疲劳试验机，通过多个板材叠加进行循环拉伸-压缩试验的例子，但由于板料之间的摩擦影响，实验结果的准确性不能保证。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种在对金属板料试样进行扭转试验时，能够避免金属板料试样起皱和摩擦等因素，并能够提高试验精度的板料扭转试验机。
为解决上述技术问题，本发明提供技术方案如下：
一种板料扭转试验机，包括机架、用于固定金属板料试样中部的第一固定装置、用于固定金属板料试样外缘的第二固定装置和用于驱动所述第二固定装置绕金属板料试样中部转动的动力装置，所述第一固定装置、第二固定装置和动力装置均设置于所述机架上。
进一步的，所述第一固定装置包括中心轴和可移动的上压柱，所述中心轴设置于所述机架的底部，所述上压柱设置于所述机架的顶部，所述中心轴的轴线与所述上压柱的轴线重合。
进一步的，所述上压柱为液压油缸的活塞杆或者气缸的活塞杆，所述中心轴的上表面设置有用于定位金属板料试样的定位销。
进一步的，所述第二固定装置包括环形的压料板和扭矩传感器，所述扭矩传感器套设在所述中心轴的外部，所述扭矩传感器的上表面与所述中心轴的上表面平齐，所述扭矩传感器的下部与所述动力装置连接，所述压料板设置于所述扭矩传感器上方，所述扭矩传感器与中心轴之间设置有第二轴承。
进一步的，所述动力装置包括电机、蜗杆和与所述蜗杆配合的蜗轮，其中：
所述电机设置于所述机架的底部；
所述蜗杆采用联轴器与所述电机连接，所述蜗杆采用第一轴承与所述机架的底部连接；
所述蜗轮也套设在所述中心轴的外部且驱动连接所述扭矩传感器；
所述蜗轮与中心轴之间设置有一对第三轴承，所述第三轴承之间设置有隔套。
进一步的，所述蜗轮的下方设置有回转支承，所述回转支承与所述机架的底部固定连接。
进一步的，第一轴承为UCP轴承套，所述第二轴承与第三轴承均为深沟球轴承。
进一步的，所述扭矩传感器与压料板之间设置有隔垫，所述隔垫固定于所述扭矩传感器的上表面
进一步的，所述机架侧面设置有滚珠丝杠，所述滚珠丝杠上设置有支架，所述支架上安装有摄像头。
进一步的，所述摄像头为光学摄像头。
本发明具有以下有益效果：
本发明的板料扭转试验机相对于普通板料拉伸-弯曲试验过程，采用第一固定装置固定金属板料试样的中部，第二固定装置固定金属板料试样的外缘以及动力装置驱动第二固定装置绕金属板料试样的中部旋转，有效地避免了起皱和摩擦等因素影响，极大地提高了试验精度；本发明将丰富材料力学行为观察的手段，推动材料模型理论的发展，具有一定的科研和工业应用价值。
附图说明
图1为本发明的板料扭转试验机的结构示意图；
图2为本发明的板料扭转试验机的立体轴测示意图。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
本发明提供一种板料扭转试验机，如图1至图2所示，包括机架1、用于固定金属板料试样5中部的第一固定装置2、用于固定金属板料试样5外缘的第二固定装置3和用于驱动第二固定装置3绕金属板料试样5中部转动的动力装置4，第一固定装置2、第二固定装置3和动力装置4均设置于机架1上。
本发明的板料扭转试验机采用第一固定装置2固定金属板料试样5的中部，第二固定装置3固定金属板料试样5的外缘，动力装置4驱动第二固定装置3绕金属板料试样5的中部旋转，有效地避免了起皱和摩擦等因素影响，极大地提高了试验精度；本发明将丰富材料力学行为观察的手段，推动材料模型理论的发展，具有一定的科研和工业应用价值。
作为本发明的一种改进，第一固定装置2可以包括中心轴22和可移动的上压柱21，中心轴22设置于机架1的底部，上压柱21设置于机架1的顶部，中心轴22的轴线与上压柱21的轴线重合。这种结构简单，并可以很好地固定住金属板料试样5的中部，防止金属板料试样5在循环加载试验时移动、起皱，上压柱21可移动的性能能够方便、快捷地拆装金属板料试样5。
优选的，上压柱21可以为液压油缸的活塞杆，中心轴22的上表面可以设置有用于定位金属板料试样5的定位销221。液压缸可以选择为标准件，结构简单，成本低；定位销221可以协助上压柱21将金属板料试样5固定在中心轴22上，并且能够保证每次金属板料试样5安装在中心轴22上的位置相同，在对金属板料试样5进行循环加载的时候保证金属板料试样5的应变区域相同。
另外，上压柱21除了可以采用上述结构外，也可以采用气缸的活塞杆或者电动机构。
进一步的，第二固定装置3可以包括环形的压料板31和扭矩传感器32，扭矩传感器32套设在中心轴22的外部，扭矩传感器32的上表面与中心轴22的上表面平齐，扭矩传感器32的下部与动力装置4连接，压料板31设置于扭矩传感器32上方，扭矩传感器32与中心轴22之间设置有第二轴承7。压料板31和扭矩传感器32固定金属板料试样5的外缘，动力装置4通过驱动扭矩传感器32使金属板料试样5的外缘发生剪切变形，扭矩传感器实时记录金属板料试样5承受的扭矩，并可以将记录的数据传至计算机设备进行分析，以探究金属板料试样5相关力学特性，第二轴承7能够动力装置4只带动扭矩传感器32转动，而中心轴22不转动，从而保证金属板料试5只是其外缘转动，中部不转动。
优选的，动力装置4可以包括电机41、蜗杆43和与蜗杆43配合的蜗轮44，其中：
电机41设置于机架1的底部；
蜗杆43采用联轴器42与电机41连接，蜗杆43采用第一轴承45与机架1的底部连接；
蜗轮44也套设在中心轴22的外部且驱动连接扭矩传感器32；
蜗轮44与中心轴22之间设置有一对第三轴承8，第三轴承8之间设置有隔套9。电机41优选为伺服电机，伺服电机的速度可以控制，并且位置精度非常准确，在对金属板料试5进行循环加载时能够很方便的控制加载速度和位置变化；蜗轮蜗杆传动机构结构紧凑，有很大的传动比，可以将电机的高转速转化为机构的低转速，而且其振动、冲击和噪声都很小，使得整套设备的结构紧凑，性能稳定；第三轴承8能够保证蜗轮44只带动扭矩传感器32转动，而中心轴22不转动，从而保证金属板料试5只是其外缘转动，中部不转动。
进一步的，蜗轮44的下方设置有回转支承10，回转支承10与机架1的底部固定连接。这种结构可以避免蜗轮44直接与机架1连接，防止蜗轮44在转动过程中因为与机架1的摩擦而损坏，可以较好地保护蜗轮蜗杆机构，回转支承由于结构简单，损坏后比蜗轮44更易修复。
优选的，第一轴承45可以为UCP轴承套，第二轴承7与第三轴承8均为深沟球轴承，UCP轴承可以直接固定在机架1上，不需要额外增加轴承座，结构简单，深购球轴承结构简单，主要承受径向载荷，也可以同时承受径向载荷和轴向载荷，在本发明的扭转试验机中，深购球轴承主要用于承受径向载荷。
进一步的，扭矩传感器32与压料板31之间优选设置有隔垫6，隔垫6固定于扭矩传感器32的上表面。隔垫6将装金属板料试5与扭矩传感器32隔开安装，能够避免因为拆装金属板料试5时与扭矩传感器32之间产生的摩擦使得扭矩传感器32的精度降低，延长扭矩传感器32的使用周期。
作为本发明的另一种改进，机架1侧面优选设置有滚珠丝杠11，滚珠丝杠11上设置有用于安装摄像头(未示出)的支架12。通过手动调节滚珠丝杠，使摄像头对准金属板料试样5，用以测量金属板料试样5的应变变化。
进一步的，摄像头优选为光学摄像头。光学摄像头采用光学方法测量金属板料试样5的应变变化，灵敏度高，响应速度快，而且成本低。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种板料扭转试验机，其特征在于，包括机架、用于固定金属板料试样中部的第一固定装置、用于固定金属板料试样外缘的第二固定装置和用于驱动所述第二固定装置绕金属板料试样中部转动的动力装置，所述第一固定装置、第二固定装置和动力装置均设置于所述机架上；
所述第一固定装置包括中心轴和可移动的上压柱，所述中心轴设置于所述机架的底部，所述上压柱设置于所述机架的顶部，所述中心轴的轴线与所述上压柱的轴线重合；
所述第二固定装置包括环形的压料板和扭矩传感器，所述扭矩传感器套设在所述中心轴的外部，所述扭矩传感器的上表面与所述中心轴的上表面平齐，所述扭矩传感器的下部与所述动力装置连接，所述压料板设置于所述扭矩传感器上方，所述扭矩传感器与中心轴之间设置有第二轴承。
2.根据权利要求1所述的板料扭转试验机，其特征在于，所述上压柱为液压油缸的活塞杆或者气缸的活塞杆，所述中心轴的上表面设置有用于定位金属板料试样的定位销。
3.根据权利要求2所述的板料扭转试验机，其特征在于，所述动力装置包括电机、蜗杆和与所述蜗杆配合的蜗轮，其中：
所述电机设置于所述机架的底部；
所述蜗杆采用联轴器与所述电机连接，所述蜗杆采用第一轴承与所述机架的底部连接；
所述蜗轮也套设在所述中心轴的外部且驱动连接所述扭矩传感器；
所述蜗轮与中心轴之间设置有一对第三轴承，所述第三轴承之间设置有隔套。
4.根据权利要求3所述的板料扭转试验机，其特征在于，所述蜗轮的下方设置有回转支承，所述回转支承与所述机架的底部固定连接。
5.根据权利要求3所述的板料扭转试验机，其特征在于，第一轴承为UCP轴承套，所述第二轴承与第三轴承均为深沟球轴承。
6.根据权利要求1所述的板料扭转试验机，其特征在于，所述扭矩传感器和压料板之间设置有隔垫，所述隔垫固定于所述扭矩传感器的上表面。
7.根据权利要求1至6中任一所述的板料扭转试验机，其特征在于，所述机架侧面设置有滚珠丝杠，所述滚珠丝杠上设置有支架，所述支架上安装有摄像头。
8.根据权利要求7所述的板料扭转试验机，其特征在于，所述摄像头为光学摄像头。
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