CN110441141A - 新型拉伸-剪切试验机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种新型拉剪试验机，属于材料力学试验机技术领域。所述新型拉伸‑剪切试验机包括一套轴向拉伸‑压缩实验装置、一套切向剪切实验装置。所述轴向拉伸‑压缩实验装置设置有电机、同步带传动系统、丝杠传动系统、传感器以及夹具。所述和切向剪切实验装置设置有电机、同步带传动系统、丝杠传动系统、传感器、夹具。所述轴向拉伸‑压缩实验装置、所述切向剪切实验装置可分别实现轴向、切向的平动，所述轴向拉伸‑压缩实验装置、所述切向剪切实验装置的运动是相互独立的。本发明可准确的改变加载路径，克服了一般拉伸试验机在加载过程中载荷方向不可改变的局限性，更适合于实际试验过程，突破了传统拉伸试验机的局限性，节省成本。

Description

新型拉伸-剪切试验机
技术领域
本发明涉及一种拉伸试验机，特别涉及一种可以在加载过程中随时改变加载路径的新型拉伸-剪切试验系统，属于材料力学试验机技术领域。
背景技术
拉伸试验机主要适用于金属及非金属材料的测试，可以对材料进行拉伸、压缩、弯曲、剪切等多种试验，传统的拉伸试验机大都只能施加单向的载荷，只有单一的加载路径。
由于材料的各向异性，在进行材料拉伸试验的过程中，需要表征不同应变路径下的材料力学性能。传统的拉伸试验机一般只能采用单自由度施加载荷，即只能沿某一特定方向施加载荷，在对受二向应力状态下的材料的测试以及探究屈服面变化对二次成形的影响等方面具有明显的局限性，难以达到试验要求。
在拉伸试验过程中，需要对不同的拉伸件进行不同的应变路径测试，由于传统拉伸试验机本身的局限性，不能起到改变应变路径的作用，使得在进行试验的过程中产生了很多繁琐而且不必要的工作。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种可更改应变路径，高效、准确地试验或检测试件的新型拉剪试验机。
为解决上述技术问题，本发明提供技术方案如下：
一种新型拉伸-剪切试验机，其特征在于，包括一套轴向拉伸-压缩实验装置、一套切向剪切实验装置，所述轴向拉伸-压缩实验装置设置有电机、同步带传动系统、丝杠传动系统、传感器以及夹具。所述和切向剪切实验装置设置有电机、同步带传动系统、丝杠传动系统、传感器、夹具、滑块、导轨以及螺母座。
所述轴向拉伸-压缩实验装置设置在在电机驱动下实现对试件的轴向加载实现对试件的拉伸、压缩。
进一步的，所述轴向拉伸-压缩实验装置拉伸、压缩功能是通过夹具的轴向移动实现的。
进一步的，所述夹具的轴向移动是通过与所述夹具连接的光杠的轴向移动实现的。所述光杠与所述夹具是通过螺纹连接的。所述光杠由直线轴承支承，所述直线轴承固定于光杠座上，所述光杠座固定于底板上，所述光杠座与底板是通过螺纹固定的。
进一步的，所述光杠的轴向移动是通过与光杠连接的传感器轴向运动实现的，所述传感器与所述光杠是通过螺纹连接的。
进一步的，所述传感器的轴向移动是通过螺母座的轴向移动实现的，所述螺母座与所述传感器是通过传感器锁紧螺母连接的。
进一步的，所述螺母座的轴向移动以光杠为导向，所述光杠与所述螺母座通过直线轴承实现配合。
进一步的，所述螺母座的轴向移动是通过丝杠传动实现的，所述丝杠传动是通过丝杠与螺母配合实现的，所述螺母通过螺纹固定于所述螺母座上。
进一步的，所述丝杠是通过同步大带轮驱动的，所述同步带大带轮是由同步小带轮驱动的，所述同步大带轮与同步小带轮是通过同步带实现传动的。
进一步的，所述同步小带轮是通过电机驱动的，所述同步小带轮与所述电机是通过键连接的。
所述切向剪切实验装置设置在在电机驱动下实现对试件的切向加载实现对试件的剪切。
进一步的，所述切向剪切实验装置拉伸、压缩功能是通过夹具的切向移动实现的。
进一步的，所述夹具的切向移动是通过与所述夹具连接的光杠的切向移动实现的。所述光杠与所述夹具是通过螺纹连接的。所述光杠由直线轴承支承，所述直线轴承固定于光杠座上，所述光杠座固定于底板上，所述光杠座与底板是通过螺纹固定的。
进一步的，所述夹具的切向移动是沿导轨方向的，所述导轨与所述夹具是通过滑块、连接块、滑块连接杠连接的。
进一步的，所述滑块与所述连接块是通过螺纹固定的，所述连接块与所述滑块连接杠是通过螺纹固定的，所述滑块连接杠与所述夹具是通过螺纹固定的。所述导轨通过螺纹固定于导轨座上，所述导轨座通过螺纹固定于底板。
进一步的，所述光杠的切向移动是通过与光杠连接的传感器切向运动实现的，所述传感器与所述光杠是通过螺纹连接的。
进一步的，所述传感器的切向移动是通过螺母座的切向移动实现的，所述螺母座与所述传感器是通过传感器锁紧螺母连接的。
进一步的，所述螺母座的切向移动以光杠为导向，所述光杠与所述螺母座通过直线轴承实现配合。
进一步的，所述螺母座的切向移动是通过丝杠传动实现的，所述丝杠传动是通过丝杠与螺母配合实现的，所述螺母通过螺纹固定于所述螺母座上。
进一步的，所述丝杠是通过同步大带轮驱动的，所述同步带大带轮是由同步小带轮驱动的，所述同步大带轮与同步小带轮是通过同步带实现传动的。
进一步的，所述同步小带轮是通过电机驱动的，所述同步小带轮与所述电机是通过键连接的。
所述轴向拉伸-压缩实验装置、所述切向剪切实验装置可分别实现轴向、切向的平动，所述轴向拉伸-压缩实验装置、所述切向剪切实验装置的运动是相互独立的。
本发明具有以下有益效果：
与现有技术相比，本发明的新型拉剪试验机，将试件固定于夹具之间，通过控制夹具的轴向、切向移动实现对试件的轴向、切向加载，且在加载过程中可以根据试验需求随时改变应变路径。本发明可高效率、准确的改变加载路径，对试件进行试验或检测，克服了一般拉伸试验机在加载过程中载荷方向不可改变的局限性，更适合于实际试验检测过程，突破了传统拉伸试验机的局限性，节省成本，避免操作过程中出现误差。
附图说明
图1为本发明的新型拉剪试验机的试件的结构示意图
图2为本发明的新型拉剪试验机的俯视图
图3为图2所示的新型拉剪试验机的正视图
图4为图2所示的新型拉剪试验机的左视图
图5为图2所示的新型拉剪试验机的后视图
对附图2-附图5标号进行说明：1-底板、2-螺母座、3-螺母座、4-光杠、5-光杠、6-轴承支座、7-轴承支座、8-光杠座、9-光杠座、10-丝杠、11-丝杠、12-直线轴承、13-直线轴承、14-光杠、15-光杠、16-传感器、17-传感器、18-大带轮、19-大带轮、20-小带轮、21-小带轮、22-传送带、23-传送带、24-传感器锁紧螺母、25-传感器锁紧螺母、26-电机、27-电机、28-电机支座、29-电机支座、30-导轨座、31-导轨、32-滑块、33-连接块、34-滑块连接杆、35-夹具、36-夹具
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，下面将结合附图进行详细描述。
本发明提供一种新型拉剪试验机如图1-5，包括轴向拉伸-压缩实验装置与切向剪切实验装置，所述轴向拉伸-压缩实验装置中螺母座3、深沟球轴承支座6、光杠座8及直线轴承12通过光杠4与光杠14连接，起支持固定作用，电机26通过电机支座28固定于底板1，通过电机26依次驱动小带轮20、同步带22、大带轮18及丝杠10进而实现轴向拉伸-压缩实验装置的轴向运动，传感器16通过传感器锁紧螺母24与螺母座3相连，用于读取实验过程中的轴向力值大小，夹具35通过螺纹与光杠14相连，用于固定实验试样。所述切向剪切装置中螺母座2、深沟球轴承支座7、光杠座9及直线轴承13通过光杠5与光杠15连接，起支持固定作用，电机27通过电机支座29固定于底板1，通过电机27依次驱动小带轮21、传送带23、大带轮19及丝杠11进而实现切向剪切实验装置的切向运动，传感器17通过传感器锁紧螺母25与螺母座2相连，用于读取实验过程中的切向力值大小，夹具36通过螺纹与光杠15相连，用于固定实验试样。
本发明的新型拉剪试验机，将试件固定于夹具35与夹具36之间，在电机26的驱动下夹具35可实现轴向移动，从而实现对试件的拉伸或压缩。在电机27的驱动下，夹具36可实现切向移动，从而实现对试件的剪切。所述轴向拉伸-压缩实验装置、所述切向剪切试验装置的运动是相互独立的,故在电机26与电机27的共同作用下，通过设置电机26与电机27的转速可分别控制夹具35与夹具36的移动速度，由此可以在一个平面中将任意方向的载荷施加在试件上，实现对试件各个角度的拉剪试验且可以在加载过程中根据需要改变载荷方向。
一方面本发明的轴向拉伸-压缩试验装置可以实现对试件的拉伸或压缩，电机26输出的转矩通过带传动系统、丝杠传动系统转化为作用在夹具35上的轴向力，实现夹具35的轴向平动从而实现对试件的拉伸或压缩。
进一步的，所述的带传动系统包括大带轮18、小带轮20、传送带22、小带轮20与电机26采用键连接，小带轮20与大带轮18之间通过传送带22连接，电机26转动带动小带轮20转动，小带轮20通过传送带22带动大带轮18转动。
优选的，大带轮18、小带轮20选用同步带轮，同步带22选用同步带，以此来减小传送带的弹性变形以及打滑所带来的实验误差，更好地满足试验精度要求。
进一步的，所述的丝杠传动系统包括螺母座3、光杠4、深沟球轴承支座6、光杠座8、丝杠10、直线轴承12、光杠14、传感器16、传感器锁紧螺母24、夹具35。光杠4与大带轮18之间通过键连接，大带轮18转动带动丝杠10转动，丝杠10转动带动螺母座3轴向平动，实现传动。丝杠10与螺母座之间是通过螺母实现配合的，螺母通过螺柱固定在螺母座3上，螺母座3轴向平动带动传感器16轴向平动，螺母座3与传感器16之间通过传感器锁紧螺母24固定，传感器16轴向平动带动光杠14轴向平动，传感器16与光杠14通过螺柱固定。光杠14平动带动夹具35轴向平动，从而实现对试件的拉伸或压缩。光杠14与夹具35之间通过螺柱固定，试件与夹具35之间通过螺栓固定。
进一步的，在螺母座3的轴向移动过程中光杠4起到了导向及支撑作用，增加了所述丝杠传动系统运动的平稳性。光杠14与光杠座8通过直线轴承配合，减小了运动过程中的摩擦并增加了运动的平稳性。光杠座8与底板1通过螺栓固定。丝杠10与轴承支座6之间通过轴承配合，减小丝杠10转动时所受的摩擦力并起到支撑作用，增加丝杠10转动的平稳性。
优选的，轴承支座6选用深沟球轴承支座，配合所用轴承选用深沟球轴承，使传动系统既能承受轴向力也能承受径向力。
另一方面本发明的切向剪切实验装置可以实现对试件的剪切，电机27输出的转矩通过带传动系统、丝杠传动系统转化为作用在夹具36上的切向力，实现夹具36的切向平动从而实现对试件的剪切。
进一步的，所述的带传动系统包括大带轮19、小带轮21、传送带23、小带轮21与电机27采用键连接，小带轮21与大带轮19之间通过传送带23连接，电机27转动带动小带轮21转动，小带轮21通过传送带23带动大带轮19转动。
优选的，大带轮19、小带轮21选用同步带轮，同步带23选用同步带，以此来减小传送带的弹性变形以及打滑所带来的实验误差，更好地满足试验精度要求。
进一步的，所述的丝杠传动系统包括螺母座2、光杠5、深沟球轴承支座7、光杠座9、丝杠11、直线轴承13、光杠15、传感器17、传感器锁紧螺母25、夹具36。丝杠11与大带轮19之间通过键连接，大带轮19转动带动丝杠11转动，丝杠11转动带动螺母座2切向平动，实现传动。丝杠11与螺母座之间是通过螺母实现配合的，螺母通过螺柱固定在螺母座2上，螺母座2切向平动带动传感器17切向平动，螺母座2与传感器17之间通过传感器锁紧螺母25固定，传感器17切向平动带动光杠15切向平动，传感器16与光杠15通过螺柱固定。光杠15平动带动夹具36切向平动，从而实现对试件的剪切。光杠15与夹具36之间通过螺柱固定，试件与夹具36之间通过螺栓固定。
进一步的，在螺母座2的切向移动过程中光杠5起到了导向及支撑作用，增加了所述丝杠传动系统运动的平稳性。光杠15与光杠座9通过直线轴承配合，减小了运动过程中的摩擦并增加了运动的平稳性。光杠座9与底板1通过螺栓固定。丝杠11与轴承支座7之间通过轴承配合，减小丝杠11转动时所受的摩擦力并起到支撑作用，增加丝杠11转动的平稳性。
优选的，轴承支座7选用深沟球轴承支座，配合所用轴承选用深沟球轴承，使传动系统既能承受轴向力也能承受径向力。
进一步的，在夹具36切向平动时，滑块32随夹具36的切向平动在导轨31上滑动，导轨31、滑块32在夹具36的切向平动中起到导向作用同时也可以增加运动的稳定性。滑块32通过连接块33与滑块连接杆34与夹具36连接。滑块32与连接块33之间、连接块33与滑块连接杆34之间、滑块连接块34与夹具36之间均通过螺柱连接，导轨31与导轨座30之间通过螺栓固定,导轨座30与底板1之间通过螺栓固定。同时在夹具35轴向平动时，导轨31侧壁可以承受所受轴向力起到固定作用。
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，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种新型拉伸-剪切试验机，其特征在于，包括一套轴向拉伸-压缩实验装置、一套切向剪切实验装置，所述轴向拉伸-压缩实验装置设置有电机、同步带传动系统、丝杠传动系统、传感器以及夹具。所述和切向剪切实验装置设置有电机、同步带传动系统、丝杠传动系统、导向支持系统、传感器、夹具、滑块、导轨以及螺母座。
2.根据权利要求1所述的新型拉伸-剪切试验机，其特征在于，所述轴向拉伸-压缩实验装置拉伸、压缩功能是通过夹具的轴向移动实现的。所述夹具与实验试样是通过螺纹与销钉连接的，所述夹具的轴向移动是通过与所述夹具连接的光杠的轴向移动实现的。所述光杠与所述夹具是通过螺纹连接的。所述光杠由直线轴承支承，所述直线轴承固定于光杠座上，所述光杠座固定于底板上，所述光杠座与底板是通过螺纹固定的。所述光杠的轴向移动是通过与光杠连接的传感器轴向运动实现的，所述传感器与所述光杠是通过螺纹连接的。所述传感器的轴向移动是通过螺母座的轴向移动实现的，所述螺母座与所述传感器是通过传感器锁紧螺母连接的。
3.根据权利要求2所述的新型拉伸-剪切试验机，其特征在于，所述螺母座的轴向移动以光杠为导向，所述光杠与所述螺母座通过直线轴承实现配合。所述螺母座的轴向移动是通过丝杠传动实现的，所述丝杠传动是通过丝杠与螺母配合实现的，所述螺母通过螺纹固定于所述螺母座上。
4.根据权利要求3所述的新型拉伸-剪切试验机，其特征在于，所述丝杠是通过同步大带轮驱动的，所述同步大带轮与所述丝杠是通过键连接的，所述同步带大带轮是由同步小带轮驱动的，所述同步大带轮与同步小带轮是通过同步带实现传动的。所述同步小带轮是通过电机驱动的，所述同步小带轮与所述电机是通过键连接的。
5.根据权利要求1所述的新型拉伸-剪切试验机，其特征在于，所述切向剪切实验装置剪切功能是通过夹具的切向移动实现的。所述剪切实验装置的连接方式、驱动方式均与所述轴向拉伸-压缩实验装置相同。所述剪切实验装置的机械结构在所述轴向拉伸-压缩实验装置的基础上仅增加了一个导向支持系统。
6.根据权利要求1所述的新型拉伸-剪切试验机，其特征在于，所述导向支持系统包括导轨座、导轨、滑块、连接块、滑块连接杆，所述导轨座与底板通过螺栓固定，所述导轨与导轨座通过螺栓固定，所述连接块与滑块通过螺纹固定，所述连接块与滑块连接杆通过螺纹固定，所述滑块连接杆与夹具通过螺纹固定。
7.根据权利要求1-6所述的新型拉伸-剪切试验机，其特征在于，所述轴向拉伸-压缩实验装置、所述切向剪切实验可分别实现轴向、切向的平动，所述轴向拉伸-压缩实验装置、所述切向剪切实验装置的运动是相互独立的。
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