CN111638139A - 一种滑轮组混凝土抗拉强度及弹性模量试验装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种滑轮组混凝土抗拉强度及弹性模量试验装置，包括框架，框架内部纵向安装有隔板，通过隔板将框架内部分为测量区和配重区，所述测量区内安装有基座、测量机构、滑轮机构，所述配重区内安装有配重机构，力传感器一端与砼试块相连，另一端经过滑轮机构调整拉力后与配重机构相连，通过调整配重机构的重量，改变砼试块轴向拉力，观察砼试块的变化，从而测试砼试块的抗拉强度，并利用力传感器记录数据，结构简单，测试成本低，且使用方便，操作简单，通过改变滑轮机构内部的滑轮的数量，可放大给予力传感器的拉力，利用较少的配重测量较大的范围，提高装置的适用范围。

Description

一种滑轮组混凝土抗拉强度及弹性模量试验装置
技术领域
本发明涉及混凝土技术领域，具体为一种滑轮组混凝土抗拉强度及弹性模量试验装置。
背景技术
混凝土抗拉强度是指混凝土轴心抗拉强度，即混凝土试件受拉力后断裂时所承受的最大负荷载除以截面积所得的应力值，目前混凝土抗拉强度主要的测试方法有弯曲拉伸试验、劈裂拉伸试验和轴向拉伸试验，与弯拉试验和劈拉试验相比，轴拉试验能较准确反映混凝土真实抗拉强度，可直接获得材料的拉伸性能，无需假定和复杂的计算来倒推分析材料的轴拉应力-应变曲线。
现有的轴拉试验装置结构复杂，成本高，且操作复杂，测量过程中容易偏心，导致轴向力偏移，影响测量精确度。
发明内容
本发明提供一种滑轮组混凝土抗拉强度及弹性模量试验装置，可以有效解决上述背景技术中提出现有装置，结构复杂，操作困难，且轴向力容易偏移影响测量精准度的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种滑轮组混凝土抗拉强度及弹性模量试验装置，包括框架，框架内部纵向安装有隔板，通过隔板将框架内部分为测量区和配重区，所述测量区内安装有基座、测量机构、滑轮机构，所述配重区内安装有配重机构；
基座底端与框架底板滑动连接，所述基座顶端放置有砼试块，且所述砼试块底部与基座相连；
滑轮机构顶端与框架顶板滑动连接，且所述滑轮机构中心与所述基座中心共线；
测量机构，包括力传感器，力传感器位于砼试块与滑轮机构之间，所述力传感器两端分别与砼试块和滑轮机构相连；
配重机构，包括变向轮和连接绳，变向轮固定在所述框架内部顶端，连接绳一端穿过隔板与滑轮机构相连，另一端绕过变向轮自然下垂，且所述连接绳自然下垂一端连接有多个配重块。
具体的，所述砼试块顶端和底端均安装有连接机构，且砼试块通过连接机构分别与基座和力传感器相连。
进一步的，所述连接机构包括球铰，所述球铰一端安装有螺栓，并通过所述螺栓与砼试块相连，且螺栓与砼试块连接处贴有应变片，所述球铰另一端安装有连接柱，并通过所述连接柱与力传感器或基座相连。
具体的，所述框架底板和顶板均开设有滑槽，所述基座底端和所述滑轮机构顶端均安装有滑块，所述基座底端通过滑块与框架底板的滑槽滑动连接，所述滑轮机构顶端通过滑块与框架顶板的滑槽滑动连接。
进一步的，所述框架顶板内部与滑槽平行安装有第一丝杆，滑轮机构顶端通过移动螺母与第一丝杆相连，所述框架底板内部与与滑槽平行安装有第二丝杆，基座底端通过移动螺母与第二丝杆相连；
隔板内部纵向安装联动轴，所述联动轴顶端安装有第一蜗杆，并通过第一蜗杆与第一丝杆啮合连接，所述联动轴底端安装有第二蜗杆，并通过第二蜗杆与第二丝杆啮合连接，联动轴转动带动第一丝杆和第二丝杆同步转动；
所述隔板侧边安装有转轮，转轮一端伸入隔板内部，且伸入端安装有主动齿轮，所述联动轴靠近主动齿轮处安装有从动齿轮，主动齿轮与从动齿轮啮合连接，转轮转动带动主动齿轮、从动齿轮和联动轴同步转动。
具体的，所述滑轮机构包括外壳，所述外壳内部安装有多个定滑轮和多个动滑轮，所述定滑轮顶端与外壳顶部相连，动滑轮位于定滑轮下方，且最下方的动滑轮与力传感器顶端相，定滑轮和动滑轮外侧设有拉绳，拉绳一端与定滑轮或动滑轮相连，拉绳另一端依次缠绕在动滑轮和定滑轮外侧并从外壳侧壁伸出，构成滑轮组，所述拉绳伸出端与连接绳相连。
具体的，所述框架侧壁靠近力传感器处设有两个横板，两个横板分别位于力传感器两侧，且力传感器两端均安装有纵杆，横板中心开设有长槽，纵杆插入长槽内部且沿着长槽滑动；
所述框架侧壁开设有纵向滑槽，横板端部安装有纵向滑块，纵向滑块与纵向滑槽滑动连接。
进一步的，所述横板面安装固定板，固定板中心与纵杆固定连接，固定板两侧均安装有螺杆，所述横板顶面靠近螺杆位置处开设有凹槽，螺杆端部插入凹槽内部。
优选的，所述横板为一种伸缩板。
优选的，所述连接绳自然下垂端安装有承接板，承接板顶端放置有多个配重块。
与现有技术相比，本发明的有益效果：本发明结构科学合理，使用安全方便；
1、本发明中，力传感器一端与砼试块相连，另一端经过滑轮机构调整拉力后与配重机构相连，通过调整配重机构的重量，改变砼试块轴向拉力，观察砼试块的变化，从而测试砼试块的抗拉强度，并利用力传感器记录数据，结构简单，测试成本低，且使用方便，操作简单；
另外，可通过改变滑轮机构内部的滑轮的数量，可放大给予力传感器的拉力，利用较少的配重测量较大的范围，提高装置的适用范围。
2、本发明中，滑轮机构和基座分别与框架顶板和底板滑动连接，可根据砼试块的尺寸，调节滑轮机构和基座的位置，便于放置砼试块进行测量，其中，滑轮机构和基座分别与第一丝杆和第二丝杆相连，并可在联动轴的带动下使得第一丝杆和第二丝杆同步转动，从而带动滑轮机构和基座同步移动，保持滑轮机构和基座中心共线，无需单独移动滑轮机构和基座，使用更加便捷，节约时间，提高效率，且避免拉力偏移，提高测量的精确度。
3、本发明中，力传感器通过纵杆固定在两个横板之间，避免其晃动，影响测试效果，提高测试工作的稳定性，且通过纵杆可沿着横板的长槽滑动，根据砼试块的位置进行调节，横板可沿着框架侧板进行滑动，可根据砼试块的高度进行调节，适用于不同尺寸砼试块进行测试工作，且只需滑动将其移至合适位置即可，节约时间，提高工作效率。
4、本发明框架内部通过隔板分为测量区和配重区，使得各组成机构层次分明，增加配重时，不对测量区形成影响，提高测量精确度，且方便后续对各部分的养护和维修。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。
在附图中：
图1是本发明试验装置的结构示意图；
图2是本发明试验装置内部的正视图；
图3是本发明基座和滑轮机构联动装置的结构示意图；
图4是本发明图1中A区域的结构示意图；
图中标号：1、框架；2、隔板；3、基座；4、砼试块；5、力传感器；6、球铰；7、螺栓；8、连接柱；9、滑槽；10、滑块；11、第一丝杆；12、第二丝杆；13、联动轴；1301、第一蜗杆；1302、第二蜗杆；14、转轮；15、主动齿轮；16、从动齿轮；17、变向轮；18、连接绳；19、承接板；20、配重块；21、外壳；22、定滑轮；23、动滑轮；24、拉绳；25、横板；26、长槽；27、纵杆；28、纵向滑槽；29、纵向滑块；30、固定板；31、螺杆；32、凹槽；33、应变片。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例：如图1-2所示，一种滑轮组混凝土抗拉强度及弹性模量试验装置，包括框架1，框架1内部纵向安装有隔板2，通过隔板2将框架1内部分为测量区和配重区，测量区内安装有基座3、测量机构、滑轮机构，配重区内安装有配重机构；
基座3底端与框架1底板滑动连接，基座3顶端放置有砼试块4，且砼试块4底部与基座3相连；
滑轮机构顶端与框架1顶板滑动连接，且滑轮机构中心与基座3中心共线；
测量机构，包括力传感器5，力传感器5位于砼试块4与滑轮机构之间，力传感器5两端分别与砼试块4和滑轮机构相连；
其中，砼试块4顶端和底端均安装有连接机构，且砼试块4通过连接机构分别与基座3和力传感器5相连，连接机构包括球铰6，球铰6一端安装有螺栓7，并通过螺栓7与砼试块4相连，且螺栓与砼试块连接处贴有应变片33，构件受力后由于测点发生应变，应变片33随之变形而使其电阻发生变化，实现对砼试块弹性模量的测量，球铰6另一端安装有连接柱8，并通过连接柱8与力传感器5或基座3相连；
安装，砼试块4底端与一个连接机构的螺栓7相连，并通过该连接机构的连接柱8与基座3底部相连，将砼试块4固定在基座3顶端，将其底部进行固定，砼试块4顶端通过与另一个连接机构的连接机构的螺栓7相连，并通过该连接机构的连接柱8与力传感器5相连，完成砼试块4的安装，其中，螺栓7可通过预埋的方式与砼试块4相连；
其中，框架1底板和顶板均开设有滑槽9，基座3底端和滑轮机构顶端均安装有滑块10，基座3底端通过滑块10与框架1底板的滑槽9滑动连接，滑轮机构顶端通过滑块10与框架1顶板的滑槽9滑动连接，可根据砼试块4的尺寸，滑动基座3和滑轮机构，使其滑动至合适位置；
调整：
对滑轮机构和基座3调整；
如图1和4所示，框架1顶板内部与滑槽9平行安装有第一丝杆11，滑轮机构顶端通过移动螺母与第一丝杆11相连，框架1底板内部与与滑槽9平行安装有第二丝杆12，基座3底端通过移动螺母与第二丝杆12相连，隔板2内部纵向安装联动轴13，联动轴13顶端安装有第一蜗杆1301，并通过第一蜗杆1301与第一丝杆11啮合连接，联动轴13底端安装有第二蜗杆1302，并通过第二蜗杆1302与第二丝杆12啮合连接，联动轴13转动带动第一丝杆11和第二丝杆12同步转动，隔板2侧边安装有转轮14，转轮14一端伸入隔板2内部，且伸入端安装有主动齿轮15，联动轴13靠近主动齿轮15处安装有从动齿轮16，主动齿轮15与从动齿轮16啮合连接，转动转轮14，带动主动齿轮15转动，并同步带动从动齿轮16转动，从动齿轮16带动联动轴13转动，通过联动轴13两端的蜗杆带动第一丝杆11和第二丝杆12转动，使得滑轮机构和基座3在移动螺母的作用下，沿着丝杆进行移动，实现调整滑轮机构和基座3位置，操作简单，需求转动转轮14，即可同步调整滑轮机构和基座3，且保证滑轮机构和基座3的中心共线，对轴向拉力，提高测量精度。
对力传感器5调整；
框架1侧壁靠近力传感器5处设有两个横板25，两个横板25分别位于力传感器5两侧，且力传感器5两端均安装有纵杆27，横板25中心开设有长槽26，纵杆27穿过两个横板25的长槽26，分别与连接柱8和滑轮机构相连，且通过纵杆27插入长槽内部可沿着长槽26滑动，框架1侧壁开设有纵向滑槽28，横板25端部安装有纵向滑块29，纵向滑块29与纵向滑槽28滑动连接，通过滑动纵杆27，可沿着长槽26改变力传感器5的位置，通过纵向滑块29沿着纵向滑槽28滑动，根据需求可改变两个横板25的高度和两个横板25之间的间距，使其调整至合适位置，固定力传感器5进行工作；
其中，横板25面安装固定板30，固定板30中心与纵杆27固定连接，固定板30两侧均安装有螺杆31，横板25顶面靠近螺杆31位置处开设有凹槽32，螺杆31旋转，其端部插入凹槽32内部，可对纵杆27的位置进行固定，使得力传感器5位置进行锁紧固定，提高其工作的稳定性，且横板25为一种伸缩板，收缩时，降低其占用空间，拉伸时，提高力传感器5的移动范围。
滑轮机构包括外壳21，外壳21内部安装有多个定滑轮22和多个动滑轮23，定滑轮22顶端与外壳21顶部相连，动滑轮23位于定滑轮22下方，且最下方的动滑轮23与力传感器5顶端相，定滑轮22和动滑轮23外侧设有拉绳24，拉绳24一端与定滑轮22或动滑轮23相连，拉绳24另一端依次缠绕在动滑轮23和定滑轮22外侧并从外壳21侧壁伸出，构成滑轮组；
如图4所示，本实施例中，动滑轮23和定滑轮22均为两个，且纵向成一列布设，拉伸一端与位于下方的定滑轮22相连，并如图缠绕，将拉绳24水平从外壳21一侧伸出，拉绳24伸出端与连接绳18相连，配重机构，包括变向轮17和连接绳18，变向轮17固定在框架1内部顶端，连接绳18一端穿过隔板2与滑轮机构相连，另一端绕过变向轮17自然下垂，且连接绳18自然下垂一端连接有多个配重块20，连接绳18自然下垂端安装有承接板19，承接板19顶端放置有多个配重块20。
测试时，
抗拉强度测定：通过将螺栓7预埋入砼试块4轴线处，调整球铰6，至砼试块4上下轴心受拉状态，对砼试块4施加均匀拉力，向承接板19上依次放置配重块20，通过配重块20的重力，给予连接绳18拉力，并传导至拉绳24，经过滑轮组调后，通过力传感器5与砼试块4相连，对砼试块4施加拉力，观察其变化，实现抗拉强度测试，并通过力传感器5测试抗拉强度数据，操作简单，使用方便可靠；
受拉弹性模量的测定：通过螺栓与砼试块连接处贴有应变片33，构件受力后由于测点发生应变，应变片33随之变形而使其电阻发生变化，并根据通过抗拉强度测试结果，保持拉力在加荷至基准应力为0.5MPa的初始荷载下，保持恒载60s并在以后的30s内记录每测点的变形读数，然后立即连续均匀的加荷至应力为轴心抗拉强度的1/3荷载值，保持恒载60s并在以后的30s内记录每测点的变形读数所用加荷速度与抗拉强度试验时相同，计算公式为：
E＝(ΔF*Le1)/(S0*Δ1)
其中:
ΔF——拉应力；
S0——混凝土试块受拉截面面积；
Δi——拉应变。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。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)

1.一种滑轮组混凝土抗拉强度及弹性模量试验装置，其特征在于：包括框架，框架内部纵向安装有隔板，通过隔板将框架内部分为测量区和配重区，所述测量区内安装有基座、测量机构、滑轮机构，所述配重区内安装有配重机构；
基座底端与框架底板滑动连接，所述基座顶端放置有砼试块，且所述砼试块底部与基座相连；
滑轮机构顶端与框架顶板滑动连接，且所述滑轮机构中心与所述基座中心共线；
测量机构，包括力传感器，力传感器位于砼试块与滑轮机构之间，所述力传感器两端分别与砼试块和滑轮机构相连；
配重机构，包括变向轮和连接绳，变向轮固定在所述框架内部顶端，连接绳一端穿过隔板与滑轮机构相连，另一端绕过变向轮自然下垂，且所述连接绳自然下垂一端连接有多个配重块。
2.根据权利要求1所述的一种滑轮组混凝土抗拉强度及弹性模量试验装置，其特征在于：所述砼试块顶端和底端均安装有连接机构，且砼试块通过连接机构分别与基座和力传感器相连。
3.根据权利要求2所述的一种滑轮组混凝土抗拉强度及弹性模量试验装置，其特征在于：所述连接机构包括球铰，所述球铰一端安装有螺栓，并通过所述螺栓与砼试块相连，且螺栓与砼试块连接处贴有应变片，所述球铰另一端安装有连接柱，并通过所述连接柱与力传感器或基座相连。
4.根据权利要求1所述的一种滑轮组混凝土抗拉强度及弹性模量试验装置，其特征在于：所述框架底板和顶板均开设有滑槽，所述基座底端和所述滑轮机构顶端均安装有滑块，所述基座底端通过滑块与框架底板的滑槽滑动连接，所述滑轮机构顶端通过滑块与框架顶板的滑槽滑动连接。
5.根据权利要求4所述的一种滑轮组混凝土抗拉强度及弹性模量试验装置，其特征在于：所述框架顶板内部与滑槽平行安装有第一丝杆，滑轮机构顶端通过移动螺母与第一丝杆相连，所述框架底板内部与与滑槽平行安装有第二丝杆，基座底端通过移动螺母与第二丝杆相连；
隔板内部纵向安装联动轴，所述联动轴顶端安装有第一蜗杆，并通过第一蜗杆与第一丝杆啮合连接，所述联动轴底端安装有第二蜗杆，并通过第二蜗杆与第二丝杆啮合连接，联动轴转动带动第一丝杆和第二丝杆同步转动；
所述隔板侧边安装有转轮，转轮一端伸入隔板内部，且伸入端安装有主动齿轮，所述联动轴靠近主动齿轮处安装有从动齿轮，主动齿轮与从动齿轮啮合连接，转轮转动带动主动齿轮、从动齿轮和联动轴同步转动。
6.根据权利要求1所述的一种滑轮组混凝土抗拉强度及弹性模量试验装置，其特征在于：所述滑轮机构包括外壳，所述外壳内部安装有多个定滑轮和多个动滑轮，所述定滑轮顶端与外壳顶部相连，动滑轮位于定滑轮下方，且最下方的动滑轮与力传感器顶端相，定滑轮和动滑轮外侧设有拉绳，拉绳一端与定滑轮或动滑轮相连，拉绳另一端依次缠绕在动滑轮和定滑轮外侧并从外壳侧壁伸出，构成滑轮组，所述拉绳伸出端与连接绳相连。
7.根据权利要求1所述的一种滑轮组混凝土抗拉强度及弹性模量试验装置，其特征在于：所述框架侧壁靠近力传感器处设有两个横板，两个横板分别位于力传感器两侧，且力传感器两端均安装有纵杆，横板中心开设有长槽，纵杆插入长槽内部且沿着长槽滑动；
所述框架侧壁开设有纵向滑槽，横板端部安装有纵向滑块，纵向滑块与纵向滑槽滑动连接。
8.根据权利要求7所述的一种滑轮组混凝土抗拉强度及弹性模量试验装置，其特征在于：所述横板面安装固定板，固定板中心与纵杆固定连接，固定板两侧均安装有螺杆，所述横板顶面靠近螺杆位置处开设有凹槽，螺杆端部插入凹槽内部。
9.根据权利要求7所述的一种滑轮组混凝土抗拉强度及弹性模量试验装置，其特征在于：所述横板为一种伸缩板。
10.根据权利要求1所述的一种滑轮组混凝土抗拉强度及弹性模量试验装置，其特征在于：所述连接绳自然下垂端安装有承接板，承接板顶端放置有多个配重块。
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