CN109682502B - 一种定量评估导电游丝残余应力变化的装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种定量评估导电游丝残余应力变化的装置，其特征在于：该装置包括基座，安装在基座上的进给机构，导电游丝夹具和应变感应橡胶；导电游丝夹具包括可动夹具和固定夹具，可动夹具与进给机构相连，固定夹具与应变感应橡胶相连，应变感应橡胶固定于基座；可动夹具和固定夹具分别夹持导电游丝的两端，导电游丝与应变感应橡胶具有相同的应变方向。本装置采用预拉伸的方法定量评估导电游丝残余应力变化情况，可以用于分析不同方法消除导电游丝残余应力的效果，同时结构简单、使用方便、效率高。

Description

一种定量评估导电游丝残余应力变化的装置

技术领域

本发明涉及一种定量评估导电游丝残余应力变化的装置。

背景技术

导电游丝是惯性仪表中一种特殊导线，其作用是实现固定部件和活动部件之间的电连接，为内部的活动部件提供电能输入和信号输出。导电游丝是高精密仪器仪表中用于信号传递的主要元件，导电游丝除应满足传输电流的功能外，为尽可能减小对内部活动部件造成干扰力矩，还被要求设计得又细又软，通常选用的材料具有导电性好、弹性模量低而且尺寸较小的特点，常采用直径很细的铜丝。导电游丝极其细小，操作人员只能在显微镜下使用镊子对导电游丝进行各种操作。因导电游丝又细又软，这种机械夹持极易使导电游丝发生弹性变形甚至永久变形；此外，当分别推移导电游丝两端点中的任何一个端点使其实现精确定位时，其另一端点因摩擦力的存在是不动的，这些都会造成导电游丝两端点间的距离偏离其原始值，即导电游丝形状发生变化，偏离其自然状态而产生内应力；此外，在装配过程中通常采用点焊的方法来固定游丝，游丝的形状因此会发生变化。所有以上因素都会在游丝内部产生残余应力，而这种残余应力会造成对仪表的干扰力矩，影响仪表精度。特别是在使用过程中该应力还会不断变化，从而进一步影响仪表的稳定度。

由于游丝直径太小，常用的残余应力测量方法不能有效地测量，例如钻孔法、X射线衍射法等无法测量导电游丝残余应力。现有技术既无法测量导电游丝的实际残余应力数值，也无法表征各种残余应力去除方法对导电游丝去除残余应力的效果好坏。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够定量表征各种去残余应力方法对导电游丝去残余应力后的效果，准确的评估导电游丝内部残余应力变化的装置。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种定量评估导电游丝残余应力变化的装置，其特征在于：该装置包括基座，安装在基座上的进给机构，导电游丝夹具和应变感应橡胶；导电游丝夹具包括可动夹具和固定夹具，可动夹具与进给机构相连，固定夹具与应变感应橡胶相连，应变感应橡胶固定于基座；可动夹具和固定夹具分别由于夹持导电游丝的一端，导电游丝与应变感应橡胶具有相同的应变方向。

进一步，应变感应橡胶为材质均匀且形状规则的块，导电游丝在可动夹具的夹持部、和导电游丝在固定夹具的夹持部、以及应变感应橡胶的中心共线；物质均匀指的是实际工程中认为的均匀即可，并非数学意义或微观意义的绝对均匀。

进一步，应变感应橡胶包括橡胶块和应变片，应变片设置于橡胶块的侧面，橡胶块材质均匀且形状规则。橡胶块在外力的作用下形变，应变片感应橡胶块的应变。

进一步，可动夹具和固定夹具分别包括各自的压块，夹具支板和绕线轮，可动夹具的夹具支板通过挡块与螺旋测微头连接，固定夹具的夹具支板与应变感应橡胶连接；绕线轮安装在各自的夹具支板上，压块安装在绕线轮上，导电游丝的一端与对应的绕线轮固定，导电游丝缠绕与绕线轮，压块设于导电游丝从绕线轮引出的位置，压块用于夹持导电游丝。也就是说，压块与导电游丝接触的部位作为导电游丝的夹持部。

进一步，基座包括上支板，下底座和支撑板，下底座与支撑板固定连接，上支板通过两个长条孔与支撑板连接，可以根据需要调节上支板的高度。

进一步，进过机构为螺旋进给机构，螺旋进给机构包括螺旋测微头和挡块，螺旋测微头安装在上支板上，挡块安装在螺旋测微头上。螺旋测微头的结构采用千分尺的螺旋测微头结构，进给的精度高，施加的拉力精度可控。

综上所述，本发明在使用时，先根据需要调节好上支板的高度，然后通过夹具的铜丝压块夹住导电游丝，接着通过上绕线轮和下绕线轮固定导电游丝，将导电游丝绷直且保证导电游丝始终保持竖直状态，再通过旋转螺旋进给装置拉紧导电游丝，对导电游丝施加一个拉应力来模拟导电游丝的残余应力，这一模拟残余应力可以通过应变感应橡胶测出，之后对导电游丝的残余应力进行消除处理，处理结束后再次根据应变感应橡胶测得处理后导电游丝的模拟残余应力，最后通过前后数据对比，可以得到导电游丝残余应力的变化情况。

本发明的有益效果在于：

1、由于导电游丝和应变感应橡胶串行连接，所以作用在导电游丝和应变感应橡胶上的拉伸力相同，通过测量应变感应橡胶表面的应变可以计算出应变橡胶块上的力值大小，进而得到导电游丝内部的应力。在导电游丝处理拉伸状态下对导电游丝施加去应力方法，如电脉冲激励法，从而可以得到在去残余应力前和去残余应力后导电游丝内部应力变化情况，从而来评价该导电游丝去残余应力方法的效果。

2. 绕线轮作为导电游丝夹具的一部分能通过绕线轮的转动使得将导电游丝绷直，能将多余的导电游丝收纳至绕线轮中，能更加便捷、快速的使得导电游丝处于垂直状态。

3、使用螺旋进给机构来对导电游丝施加拉力，螺旋测微头的进给精度高，从而实现高精度的控制拉力施加，避免用力过猛。

4、采用预拉伸的方法定量评估导电游丝残余应力变化情况，可以用于分析不同方法消除导电游丝残余应力的效果，同时结构简单、使用方便、效率高。

附图说明

图1为本发明的立体结构示意图。

图2为本发明的正面结构示意图。

图3为本发明的侧面结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好的理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。

如图1-3所示，该装置包括基座，安装在基座1上的进给机构6，导电游丝夹具9和应变感应橡胶2；导电游丝夹具9包括可动夹具91和固定夹具92，可动夹具91与进给机构6相连，固定夹具92与应变感应橡胶2顶部相连，应变感应橡胶2底部固定于基座1；可动夹具91和固定夹具92分别夹持导电游丝3的两端，导电游丝3与应变感应橡胶2具有相同的受力方向。保证了导电游丝3与应变感应橡胶2具有相同的受力大小，就能通过测试应变感应橡胶2侧面的应变变化情况间接的得知导电游丝3内部应力变化情况。

为了确保应变感应橡胶2侧面的应变变化情况能够准确地计算出应变感应橡胶2上的受力变化情况，在本发明中应变感应橡胶2为材质均匀且形状规则的块，物质均匀指的是实际工程中认为的均匀即可，并非数学意义或微观意义的绝对均匀，导电游丝3在可动夹具91的夹持部、和导电游丝在固定夹具92的夹持部、以及应变感应橡胶2的中心共线，这三点成一直线就保证了导电游丝和应变感应橡胶2上所受的拉伸力是相同的。

应变感应橡胶包括橡胶块和应变片21，应变片设置于橡胶块的侧面，橡胶块材质均匀且形状规则。橡胶块在外力的作用下形变，应变片感应橡胶块的应变。感应橡胶的測力原理是将应变片粘结到感应橡胶的表面，通过测量感应橡胶表面的应变来计算出作用在感应橡胶上的力。

此外，可动夹具91和固定夹具92分别包括各自的压块，夹具支板和绕线轮，可动夹具91的夹具支板912通过挡块62与螺旋测微头61连接，固定夹具92的夹具支板922与应变感应橡胶2顶部连接；绕线轮安装在各自的夹具支板上，压块安装在绕线轮上，导电游丝3的两端分别缠绕在对应的绕线轮上，绕线轮上的压块设于导电游丝3从绕线轮引出的位置，压块用于夹持导电游丝3。

作为优选的，可动夹具91包括上铜丝压块911、上夹具支板912和上绕线轮913，固定夹具92包括下铜丝压块921，下夹具支板922和下绕线轮923，先通过上绕线轮913缠绕导电游丝3，再通过上铜丝压块911夹住导电游丝3一端，，导电游丝3从上绕线轮913引出后引入下绕线轮923中，导电游丝3的另一端也是先通过下绕线轮923将导电游丝3缠绕在固定夹具92上，再通过下铜丝压块921夹住，导电游丝3与上铜丝压块911的连接点、导电游丝3与下铜丝压块921的连接点以及应变感应橡胶2的中心共线，也就是这三点均在同一垂直的直线上，也就确保了在本发明中应变感应橡胶2侧面的应变变化情况能够准确地计算出应变感应橡胶2上的受力变化情况。

基座1包括上支板4，下底座11和支撑板12，下底座11与支撑板12固定连接，上支板4通过两个长条孔13与支撑板12连接，可以根据需要调节上支板的高度。支撑板12上还设置有两在竖直方向上且相互平行的长条孔13，长条孔13上安装有上支板4，上支板4能沿着两长条孔13在竖直方向上平移，也就是上支板4通过两个长条孔13与上支板5连接，可以根据需要沿着两个长条孔13调节上支板4的高度且始终保持上支板4的水平。

导电游丝残余应力变化的评估装置还包括安装在基座1上的进给机构6，进给机构6为螺旋进给机构，螺旋进给机构包括螺旋测微头61和挡块62，螺旋测微头安装在上支板4上，挡块62安装在螺旋测微头61上，可动夹具91与进给机构6连接，进一步的，上夹具支板912通过挡块62与螺旋测微头61连接，固定夹具92与应变感应橡胶2连接，进一步的，下夹具支板922与应变感应橡胶2连接，作为优选的，上夹具支板912和上夹具支板912均为L形，通过螺旋进给机构能够使得导电游丝3产生内部应力，同时也能带动应变感应橡胶2产生应变力，螺旋测微头的结构采用千分尺的螺旋测微头结构，进给的精度高，施加的拉力精度可控。通过调节螺旋进给机构就能调节上夹具支板912的位置，即螺旋进给机构给与上夹具支板912向上的拉力时，导电游丝3就能产生内部应力，同时应变感应橡胶2也能产生相应的应变力。

本发明在使用时，先根据需要调节好上支板4的高度，然后通过导电游丝夹具9的上绕线轮913和下绕线轮923缠绕导电游丝3，且上铜丝压块911和下铜丝压块921夹住导电游丝3，再旋转螺旋测微头61来拉紧导电游丝3，对导电游丝3施加一个拉应力来模拟导电游丝3的残余应力，这一模拟残余应力可以通过应变感应橡胶2测出，之后对导电游丝3的残余应力进行消除处理，处理结束后再次根据应变感应橡胶2测得处理后导电游丝3的模拟残余应力，最后通过前后数据对比，可以得到导电游丝3残余应力的变化情况。

例如，先将本装置固定好，通过螺旋测微头61来拉紧导电游丝3，对导电游丝3施加一个拉应力来模拟导电游丝3的残余应力，再通过多种方法来消除残余应力，通过观察应变感应橡胶2侧表面应变的变化来得出哪种方式消除残余应力的效果更好，也就是应变感应橡胶2侧表面应变的变化越大，除残余应力的效果更好，通过本发明装置观察应变感应橡胶2侧表面应变的变化等得出哪种消除残余应力的方式更好，也就是采用预拉伸的方法定量评估导电游丝3残余应力变化情况，可以用于分析不同方法消除导电游丝残余应力的效果，同时，本装置结构简单、使用方便、效率高。

显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

Claims (3)

1.一种定量评估导电游丝残余应力变化的装置，其特征在于：该装置包括基座，安装在基座上的进给机构，导电游丝夹具和应变感应橡胶；导电游丝夹具包括可动夹具和固定夹具，可动夹具与进给机构相连，固定夹具与应变感应橡胶相连，应变感应橡胶固定于基座；可动夹具和固定夹具分别夹持导电游丝的两端，导电游丝与应变感应橡胶具有相同的应变方向；应变感应橡胶为材质均匀且形状规则的块，导电游丝在可动夹具的夹持部、和导电游丝在固定夹具的夹持部、以及应变感应橡胶的中心共线；应变感应橡胶包括橡胶块和应变片，应变片设置于橡胶块的侧面，橡胶块材质均匀且形状规则；可动夹具和固定夹具分别包括各自的压块，夹具支板和绕线轮，可动夹具的夹具支板通过挡块与螺旋测微头连接，固定夹具的夹具支板与应变感应橡胶连接；绕线轮安装在各自的夹具支板上，压块安装在绕线轮上，导电游丝的一端与对应的绕线轮固定，导电游丝缠绕与绕线轮，压块设于导电游丝从绕线轮引出的位置，压块用于夹持导电游丝。

2.根据权利要求1所述的一种定量评估导电游丝残余应力变化的装置，其特征在于：所述基座包括上支板，下底座和支撑板，下底座与支撑板固定连接，上支板通过两个长条孔与支撑板连接，可以根据需要调节上支板的高度。

3.根据权利要求1所述的一种定量评估导电游丝残余应力变化的装置，其特征在于：所述进给机构为螺旋进给机构，螺旋进给机构包括螺旋测微头和挡块，螺旋测微头安装在上支板上，挡块安装在螺旋测微头上。