CN107607400A - 橡胶类材料双轴拉伸试验机 - Google Patents

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周华森
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Abstract

本发明涉及一种橡胶类材料双轴拉伸试验机,包括机架,所述机架上水平设有工作面板,所述工作面板上设有四组拉伸机构,四组拉伸机构组成十字形,所述拉伸机构均包括伺服电动缸,所述伺服电动缸的输出端依次连接有联轴块、力传感器、夹具,四组拉伸机构的上方设有CCD摄像头。该橡胶类材料双轴拉伸试验机的结构简单。

Description

橡胶类材料双轴拉伸试验机
技术领域
本发明涉及一种橡胶类材料双轴拉伸试验机,属于工程材料力学性能测试技术领域。
背景技术
随着工业的发展,橡胶类材料在各个领域的应用越来越广泛。在这些橡胶类制品的设计与开发过程中,对其特有的力学行为的表征是必不可少的一个环节。在实际应用过程中,这些橡胶类材料经常处于复杂的多轴加载条件下。同时,采用有限元方法对这些橡胶类材料进行数值模拟时,为了得到更准确的结果,必须使用合适的本构模型。因此,为了确保本构模型可以充分捕捉到材料在复杂应力状态下的力学响应,必须对橡胶类材料进行双轴拉伸试验。
早期,由于双轴拉伸试验仪器研发没有突破进展,实际使用中承受双向拉伸应力的构件,都是根据单轴拉伸试验获得力学性能参数,推导出设计准则,但这样的方法得到的结果是不可靠的。为了进行十字型试件的夹紧与双轴拉伸,本案由此产生。
发明内容
鉴于现有技术的不足,本发明所要解决的技术问题是提供一种橡胶类材料双轴拉伸试验机,不仅结构简单,而且便捷高效。
为了解决上述技术问题,本发明的技术方案是:一种橡胶类材料双轴拉伸试验机,包括机架,所述机架上水平设有工作面板,所述工作面板上设有四组拉伸机构,四组拉伸机构组成十字形,所述拉伸机构均包括伺服电动缸,所述伺服电动缸的输出端依次连接有联轴块、力传感器、夹具,四组拉伸机构的上方设有CCD摄像头。
优选的,所述夹具包括基座、螺旋手柄、手柄安装板、连接块、上夹紧块、下夹紧块和两个内六角螺钉,手柄安装板通过两个内六角螺钉螺接在基座上表面,螺旋手柄与手柄安装板通过螺纹连接,上夹紧块通过连接块与螺旋手柄连接,下夹紧块通过燕尾槽与基座底部连接。
优选的,所述基座顶部设有方形孔及两个螺纹孔,所述基座侧部设有四个螺纹孔,用于与试验机连接定位。
优选的,所述手柄安装板两侧设有与基座顶部两个螺纹孔相对应的两个安装孔,通过两个内六角螺钉将所述手柄安装板固定安装在所述基座上表面,所述手柄安装板中央设有螺纹孔,用于连接所述螺旋手柄。
优选的,所述连接块顶部凸台嵌入方形孔内并设有倒T型凹槽,所述连接块底部设有燕尾槽,所述螺旋手柄底部设有用于嵌入倒T型凹槽的倒T形凸部。
优选的,所述上夹紧块顶部设有燕尾型滑块,与所述连接块底部的燕尾槽滑动连接,所述下夹紧块底部设有燕尾型滑块,与所述基座底部的凸台上的燕尾槽滑动连接,所述上夹紧块与下夹紧块的夹持面均布置有防滑纹理。
优选的,所述机架由铝型材架体组成,所述铝型材架体的侧部设有侧门板,所述铝型材架体的上方设有摄像头支架,所述伺服电动缸通过L形的电动缸支架安装在工作面板上,所述CCD摄像头垂直安装在摄像头支架上,用于被测试件表面变形图像的采集。
优选的,所述铝型材架体经若干根铝型材通过连接件相连接组成,所述铝型材架体的底部四个角均安装有调节脚垫。
优选的,所述伺服电动缸的导向杆外端通过联轴块与所述力传感器连接,所述力传感器通过螺钉与夹具固定连接,所述力传感器为双面法兰传感器,所述伺服电动缸的缸筒内均安装有位移传感器,所述位移传感器用于夹具位移的反馈控制。
优选的,试验机还包括采集控制系统,所述采集控制系统上位机为计算机,下位机为PLC控制器,所述计算机分别与PLC控制器和CCD摄像头连接;所述PLC控制器与所述力传感器、位移传感器及伺服电动缸连接。
与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:该橡胶类材料双轴拉伸试验机的结构简单,能够对十字型试件进行夹紧并拉伸,运行平稳、数据测量精度高,可完成多种类型试验。
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。
附图说明
图1为本发明实施例的构造示意图。
图2为图1的A局部放大视图。
图3为夹具的构造示意图一。
图4为夹具的构造示意图二。
图5为本发明实施例的采集控制系统框图。
图6为本发明实施例十字型试件的示意图。
具体实施方式
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂,下文特举实施例,并配合附图,作详细说明如下。
如图1~6所示,一种橡胶类材料双轴拉伸试验机,包括机架16,所述机架上水平设有工作面板17,所述工作面板上设有四组拉伸机构,四组拉伸机构组成十字形,所述拉伸机构均包括伺服电动缸18,所述伺服电动缸的输出端依次连接有联轴块19、力传感器20、夹具21,四组拉伸机构的上方设有CCD摄像头22,通过高分辨率的CCD摄像头采集试件表面变形图像。
在本发明实施例中,所述夹具包括基座1、螺旋手柄2、手柄安装板3、连接块4、上夹紧块5、下夹紧块6和两个内六角螺钉7,手柄安装板通过两个内六角螺钉螺接在基座上表面,螺旋手柄与手柄安装板通过螺纹连接,上夹紧块通过连接块与螺旋手柄连接,下夹紧块通过燕尾槽与基座底部连接。
在本发明实施例中,所述基座顶部设有方形孔15及两个螺纹孔,所述基座侧部设有四个螺纹孔13。
在本发明实施例中,所述手柄安装板两侧设有与基座顶部两个螺纹孔相对应的两个安装孔,通过两个内六角螺钉将所述手柄安装板固定安装在所述基座上表面,所述手柄安装板中央设有螺纹孔,用于连接所述螺旋手柄。
在本发明实施例中,所述连接块顶部凸台8嵌入方形孔内并设有倒T型凹槽9,所述连接块底部设有燕尾槽10,所述螺旋手柄底部设有用于嵌入倒T型凹槽的倒T形凸部11,通过旋转螺旋手柄即可带动上夹紧块往下运动,从而实现对试件的夹紧。
在本发明实施例中,所述上夹紧块顶部设有燕尾型滑块12,与所述连接块底部的燕尾槽滑动连接,所述下夹紧块底部设有燕尾型滑块,与所述基座底部的凸台上的燕尾槽滑动连接,所述上夹紧块与下夹紧块的夹持面均布置有防滑纹理14。
在本发明实施例中,所述机架由铝型材架体23组成,所述铝型材架体的侧部设有侧门板24,所述铝型材架体的上方设有摄像头支架25,所述伺服电动缸通过L形的电动缸支架26安装在工作面板上,所述CCD摄像头垂直安装在摄像头支架上,用于被测试件表面变形图像的采集。
在本发明实施例中,所述铝型材架体经若干根铝型材通过连接件27相连接组成,所述铝型材架体的底部四个角均安装有调节脚垫28。
在本发明实施例中,所述伺服电动缸的导向杆外端通过联轴块与所述力传感器连接,所述力传感器通过螺钉与夹具固定连接,所述力传感器为双面法兰传感器,所述伺服电动缸的缸筒内均安装有位移传感器,所述位移传感器用于夹具位移的反馈控制。
在本发明实施例中,试验机还包括采集控制系统,所述采集控制系统上位机为计算机,下位机为PLC控制器,所述计算机分别与PLC控制器和CCD摄像头连接;所述PLC控制器与所述力传感器、位移传感器及伺服电动缸连接,采集控制系统可实现对各个伺服电动缸的单独控制和组合控制,可实现不同方向的复杂加载模式,能满足各种试验的要求。
一种橡胶类材料双轴拉伸试验机的使用方法,按以下步骤进行:
(1)控制所述伺服电动缸的导向杆伸出相应长度;
(2)将十字型试件29的四个臂分别通过所述夹具进行固定夹紧;
(3)通过计算机控制系统输入相应参数,控制四个伺服电动缸的导向杆同时运动,从而实现对十字型试件的双向拉伸加载,同时通过力传感器和CCD摄像头分别采集载荷与应变数据,经PLC控制器传到计算机进行数据处理并存储。
本发明不局限于上述最佳实施方式,任何人在本发明的启示下都可以得出其他各种形式的橡胶类材料双轴拉伸试验机。凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰,皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (10)

1.一种橡胶类材料双轴拉伸试验机,其特征在于:包括机架,所述机架上水平设有工作面板,所述工作面板上设有四组拉伸机构,四组拉伸机构组成十字形,所述拉伸机构均包括伺服电动缸,所述伺服电动缸的输出端依次连接有联轴块、力传感器、夹具,四组拉伸机构的上方设有CCD摄像头。
2.根据权利要求1所述的橡胶类材料双轴拉伸试验机,其特征在于:所述夹具包括基座、螺旋手柄、手柄安装板、连接块、上夹紧块、下夹紧块和两个内六角螺钉,手柄安装板通过两个内六角螺钉螺接在基座上表面,螺旋手柄与手柄安装板通过螺纹连接,上夹紧块通过连接块与螺旋手柄连接,下夹紧块通过燕尾槽与基座底部连接。
3.根据权利要求2所述的橡胶类材料双轴拉伸试验机,其特征在于:所述基座顶部设有方形孔及两个螺纹孔,所述基座侧部设有四个螺纹孔,用于与试验机连接定位。
4.根据权利要求3所述的橡胶类材料双轴拉伸试验机,其特征在于:所述手柄安装板两侧设有与基座顶部两个螺纹孔相对应的两个安装孔,通过两个内六角螺钉将所述手柄安装板固定安装在所述基座上表面,所述手柄安装板中央设有螺纹孔,用于连接所述螺旋手柄。
5.根据权利要求3所述的橡胶类材料双轴拉伸试验机,其特征在于:所述连接块顶部凸台嵌入方形孔内并设有倒T型凹槽,所述连接块底部设有燕尾槽,所述螺旋手柄底部设有用于嵌入倒T型凹槽的倒T形凸部。
6.根据权利要求5所述的橡胶类材料双轴拉伸试验机,其特征在于:所述上夹紧块顶部设有燕尾型滑块,与所述连接块底部的燕尾槽滑动连接,所述下夹紧块底部设有燕尾型滑块,与所述基座底部的凸台上的燕尾槽滑动连接,所述上夹紧块与下夹紧块的夹持面均布置有防滑纹理。
7.根据权利要求1所述的橡胶类材料双轴拉伸试验机,其特征在于:所述机架由铝型材架体组成,所述铝型材架体的侧部设有侧门板,所述铝型材架体的上方设有摄像头支架,所述伺服电动缸通过L形的电动缸支架安装在工作面板上,所述CCD摄像头垂直安装在摄像头支架上,用于被测试件表面变形图像的采集。
8.根据权利要求7所述的橡胶类材料双轴拉伸试验机,其特征在于:所述铝型材架体经若干根铝型材通过连接件相连接组成,所述铝型材架体的底部四个角均安装有调节脚垫。
9.根据权利要求1所述的橡胶类材料双轴拉伸试验机,其特征在于:所述伺服电动缸的导向杆外端通过联轴块与所述力传感器连接,所述力传感器通过螺钉与夹具固定连接,所述力传感器为双面法兰传感器,所述伺服电动缸的缸筒内均安装有位移传感器,所述位移传感器用于夹具位移的反馈控制。
10.根据权利要求1所述的橡胶类材料双轴拉伸试验机,其特征在于:试验机还包括采集控制系统,所述采集控制系统上位机为计算机,下位机为PLC控制器,所述计算机分别与PLC控制器和CCD摄像头连接;所述PLC控制器与所述力传感器、位移传感器及伺服电动缸连接。
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