CN112649285B - 一种生产土工格栅的双向拉伸试验机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种生产土工格栅的双向拉伸试验机，包括机箱和位于机箱一侧的纵向拉伸机构，以及轨道穿过机箱的横向拉伸机构；机箱外部连接至少一组进风风道，每一组风道连接楔形风管，楔形风管通入机箱内部；纵向拉伸机构包括位于机箱一侧的机架，机架远离机箱的一侧具有拉伸电机，拉伸电机连接传动丝杠，传动丝杠上通过传动座安装至少一对纵向夹具，纵向夹具在拉伸电机和传动丝杠的带动下沿纵向拉伸轨道的方向运动。利用本双向拉伸试验机可以完成双向土工格栅拉伸工序，很好的模拟出实际的生产过程，有效改善了生产线生产耗能高、浪费大的缺点。

Description

一种生产土工格栅的双向拉伸试验机

技术领域

本发明涉及板材加工领域，具体为一种生产土工格栅的双向拉伸试验机。

背景技术

目前，塑料土工格栅的生产一般由整体拉伸成型制成，双向土工格栅由于出色的力学性能在应用中越来越广泛。双向土工格栅在生产过程中需要依次进行制板、冲孔、加热、纵向拉伸、保温、横向拉伸等工序。双向土工格栅因其具有成本低、质量轻、强度高、蠕变性能好等优点被广泛应用于土木工程中。在实际应用中可以起到改善土体，稳定加固的作用，力学性能优于单向土工格栅。

传统的土工格栅双向拉伸机占地面积大，成本较高，生产效率较低，不利于大批量高效生产，需要数米至数十米的预热段，占地面积很大，拉伸过程耗费原料多，能源损耗大。对于土工格栅力学性能的调控试验而言，使用传统的土工格栅拉伸机耗费大量的人力物力，成本很大。

发明内容

一个或多个实施例提供了如下技术方案：

一种生产土工格栅的双向拉伸试验机，包括机箱和位于机箱一侧的纵向拉伸机构，以及轨道穿过机箱的横向拉伸机构，纵向拉伸机构的轨道中心线和横向拉伸机构的轨道中心线相互垂直；

机箱外部连接至少一组进风风道，每一组风道连接楔形风管，楔形风管通入机箱内部；

纵向拉伸机构包括位于机箱一侧的机架，机架远离机箱的一侧具有拉伸电机，机架四个角底部具有滚轮，滚轮沿着固定在地面上的移动导轨进行直线运动；拉伸电机连接传动丝杠，传动丝杠上通过传动座安装至少一对纵向夹具，纵向夹具在拉伸电机和传动丝杠的带动下沿纵向拉伸轨道的方向运动。

横向拉伸机构包括穿过机箱的横向拉伸轨道和沿着该轨道运动的至少一对横向夹具，多对横向夹具支架铰链连接；横向拉伸轨道设有张角，沿着横向拉伸轨道移动的一对横向夹具之间的距离逐渐增大。

机架上固定有齿条，被移动电机带动的齿轮与齿条啮合，机架沿地面上的移动导轨完成直线运动，使得机架移入/移出机箱。

移动导轨在机箱外部且固定在地面上，在机箱内部和机箱相连接。

拉伸电机固定在机架上的距离机箱较远的一端，通过齿轮链条传动，带动丝杠正向或反向转动；丝杠的一端固定在齿轮中心，另一端固定在靠近机箱一侧的固定座上。

丝杠的中部与固定座相连，固定座移动方向与丝杠长度方向平行。

丝杠的表面具有正螺纹和反螺纹，丝杠旋转带动传动座运动，传动座上固定有纵向夹具，纵向夹具能够沿丝杠方向进行相互远离的运动。

横向拉伸轨道包括预热段、横向拉伸段和定型段，其中预热段和定型段没有张角，横向拉伸段具有张角。

横向拉伸轨道的一侧固定至少一对横向夹具，相邻每对横向夹具之间通过铰链连接，最外侧的两对横向夹具和轴承导轨之间连接，轴承导轨和导向条固定连接，导向条位于横向拉伸轨道两侧。

机箱中具有热交换设备和风机，热交换设备对空气进行加热，通过进风风道和楔形风管对密闭机箱内的空气进行加热。

以上一个或多个技术方案存在以下有益效果：

1、利用本双向拉伸试验机可以完成双向土工格栅拉伸工序，很好的模拟出实际的生产过程，有效改善了生产线生产耗能高、浪费大的缺点。

2、通过本拉伸试验机，可以得出拉伸温度、拉伸比、拉伸速度等技术参数对土工格栅生产的影响，大大节约了新型土工格栅的开发成本。

3、纵向拉伸机构能够移入/移出机箱，使纵向拉伸机构拉伸段的通风效果良好，提高对板材的加热效率。

4、横向拉伸机构中的多对横向夹具相互铰接，将横向夹具的运动转化为导向条沿横向轨道的运动，横向夹具和导向条之间是相对静止的，从而使得板料横向拉伸的过程更加稳定，确保不会因为横向夹具和导向条之间的相对位置改变从而影响板料横向尺寸的变化。

5、横向拉伸轨道具有的张角使得横向夹具之间的距离增大，从而完成板料的横向拉伸过程，张角的大小能够提供充足且适当的拉伸力设置，保证拉伸充分。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1是本发明实施例一提供的整体结构示意图；

图中：1.楔形风管；2.进风风道；3.横向拉伸轨道；4.机箱；5.驱动链条；6.横向夹具；7.导向条；8.纵向拉伸轨道；9.纵向板式夹具；10.传动丝杠；11.拉伸电机；12.移动电机；13.横向拉伸驱动系统；14.动力座。

具体实施方式

以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

正如背景技术中所描述的，传统的土工格栅双向拉伸机占地面积大，成本较高，生产效率较低，不利于大批量高效生产，需要数米至数十米的预热段，占地面积很大，拉伸过程耗费原料多，能源损耗大。

例如：专利号为201721162369.8的实用新型专利公开了一种用于土工格栅生产的节能型横向拉伸机，可以实现土工格栅的横向拉伸过程，具有占地面积较小，节能环保的优点。但是由于只能实现横向拉伸过程，还需要纵向拉伸机才能进行完整的双向土工格栅的拉伸成型。对于土工格栅力学性能的调控试验而言需要两台设备才能实现对双向土工格栅拉伸过程的模拟，成本较高。

因而提出了一种结构紧凑、占地面积小、能耗较低的土工格栅的双向拉伸试验机。本试验机可以用于双向拉伸土工格栅的模拟试验，来模拟产品的实际生产过程。通过该试验机可以模拟实际生产中工艺参数对土工格栅性能的影响，改善传统生产线能耗高、浪费大、耗时长的特点，大大降低了双向拉伸土工格栅的开发成本。

实施例一：

如图1所示，一种生产土工格栅的双向拉伸试验机，包括机箱4，横向拉伸机构的轨道穿过机箱4，纵向拉伸机构的轨道由机箱4一侧伸出，横向拉伸机构的轨道和纵向拉伸机构的轨道中心线相互垂直。

机箱4分为三部分，分别为预热段、拉伸段以及定型段。

纵向拉伸机构具有纵向拉伸段和移动段。

横向拉伸机构的轨道分为三部分，分别为预热段、横向拉伸段和定型段。横向拉伸机构轨道的三部分区域分别被机箱4的三部分区域覆盖。

纵向拉伸段包括与机箱4连接的机架，机架远离机箱4的一侧连接拉伸电机11，拉伸电机11带动传动丝杠10，传动丝杠10上安装至少一对纵向板式夹具9，纵向板式夹具9沿纵向拉伸轨道8在拉伸电机11和传动丝杠10的带动下呈直线运动。

移动段包括固定在机架一侧的移动电机12和被移动电机12带动的齿轮以及相配合的齿条。通过齿轮齿条传动，控制纵向拉伸机构的纵向拉伸段移入或移出机箱4。

移动段的传动装置设置在纵向板式夹具9的一侧或两侧，保证纵向拉伸段的通风效果良好，提高对板材的加热效率。此外，设置电容式位移传感器，对夹具间距和移动量进行控制。

拉伸电机12固定在机架上的距离机箱4较远的一端，通过齿轮-链条传动的方式，带动丝杠正向或反向转动。共有两根丝杠，每根丝杠的一端通过并固定在齿轮中心，另一端固定在靠近机箱4一侧的固定座上。丝杠的中间部分与两块固定座相连，固定座移动方向与丝杠长度方向平行。固定座与板式夹具由螺钉相连，保证在拉伸电机工作的过程中，夹板与固定座之间没有相对位移发生。每块夹板与固定座由4个螺钉固定，共计8个螺钉。

在纵向拉伸开始前，移动电机12带动纵向拉伸段沿着移动导轨移出机箱4，拉伸电机11控制纵向板式夹具9之间距离达到设定位置(指夹具两部分之间的距离可以放入并夹紧板料)时，放入板料，移动电机12带动纵向拉伸段沿着移动导轨移入机箱4，在机箱4内保温一段时间。

纵向拉伸进行时，拉伸电机11驱动传动丝杠10旋转，传动丝杠10表面具有正反丝，丝杠旋转带动浮动在丝杠上的传动座运动，传动座上固定有纵向板式夹具9，夹在板式夹具下的板料能够沿丝杠方向进行运动，达到拉伸的目的。随后控制移动电机带动拉伸部分沿着移动导轨移出机箱，并取下纵向拉伸完成后的板料，完成纵向拉伸。

具体的，传动丝杠10表面的正反丝覆盖面积相同，各自覆盖丝杠表面的一半，当传动丝杠10被拉伸电机11带动旋转时，传动座会在正反丝的带动下呈现两组传动座相互靠近或相互远离的方向运动(取决于丝杠的旋转方向)，而当两组传动座相互远离时，与传动座连接的夹具也相互远离，进而完成拉伸过程。电容式位移传感器则是监测两组传动座之间的位移量，进而反映板料在纵向方向的拉伸量。

关于移动端控制纵向拉伸段移入或移出机箱4的过程：移动电机12通过齿条将电机的转动转化为齿条的直线运动。齿条固定于机架两侧，与机架始终不发生相对运动。机架四个角底部分别有滚轮，滚轮可以沿着移动导轨进行直线运动。移动导轨在机箱4外部直接固定在地面上，在机箱内部和机箱相连接。移动电机12带动齿轮使得机架能够沿地面上的移动导轨完成直线运动，从而移动整个机架，使得机架上纵向拉伸段移入/移出机箱4。

横向拉伸机构是对纵向拉伸完成后的制品再进行横向拉伸的机构，经过横向拉伸可以制成最终的双向拉伸格栅。

横向拉伸机构包括穿过机箱4的横向拉伸轨道3和沿着该轨道运动的至少一对横向夹具6。横向拉伸轨道3(横拉导轨)分为三段，分别为预热段、横向拉伸段和定型段，横拉导轨的三部分区域分别被机箱4的三部分区域覆盖。横拉导轨设有一定张角，沿着轨道正向移动的两侧夹具之间的距离逐渐增大。

夹具由精密铸造后精加工制成，可以调节夹具的张开间隙从而满足不同厚度板料拉伸需求。

横向拉伸机构的传动部分采用驱动链条5和机械轴承配合，由位于横向拉伸轨道3一端的横向拉伸驱动系统13和动力座14提供动力，横向拉伸轨道3的每一侧导轨固定至少五对夹具，相邻每对夹具之间通过铰链连接，最外侧的两对夹具和轴承导轨之间固定，轴承导轨和导向条7固定，导向条7位于横向拉伸轨道3两侧，导向条7和驱动链条5固定。通过横向拉伸驱动系统13中的电机带动驱动链条5使得夹具沿横向拉伸轨道3移动，在轨道张角的作用下使得夹具之间的横向距离增大，从而达到横向拉伸的目的。

横向拉伸轨道3的预热段和定形段是没有张角的，张角只存在于横向拉伸段。

横向拉伸过程中，导向条7在驱动链条5的带动下沿着轨道移动。首先进入预热段保温一段时间。保温完成后进入横向拉伸段。横向拉伸段设置有24°的张角。导向条7沿轨道移动的过程就是横向拉伸的过程，由于有张角的存在，会使得夹具之间的距离增大，从而完成板料的横向拉伸过程。设置24°的张角是为了提供充足且适当的拉伸力，保证拉伸充分，而张角的具体角度不做限制，可以依据不同成分、厚度、功能的板料进行调整。

与纵向拉伸的板式夹具不同，横向系统采用了双柄夹具。每个夹具有两个柄，落下柄可以夹紧，抬起柄可以松开夹具。采用至少五个双柄夹具是充分考虑了纵向拉伸后格栅的长度，且夹具间隙可调，对于不同板厚的格栅均可使用。同时夹具的数量不做限制，具体数量取决于板料的拉伸工艺参数。

横向拉伸机构中，将多个夹具用铰链连接起来保持夹具之间不发生相对位移，再利用轴承导轨使夹具和导向条7之间固定，将夹具的运动转化为导向条沿横向轨道的运动，使得导向条7沿横向轨道3移动的过程就是横向拉伸的过程，夹具和导向条7之间是相对静止的，从而使得板料横向拉伸的过程更加稳定，确保不会因为夹具和导向条7之间的相对位置改变从而影响板料横向尺寸的变化，进而造成横向拉伸量的不可控。

在横向拉伸开始前，控制驱动系统将夹具和导向条移动至初始位置，打开夹具，放入纵向拉伸完成后的板料后闭合夹具。随后控制驱动系统将夹具和导向条移动至机箱内拉伸段前，保温一段时间后，控制驱动系统将夹具和导向条移动至完成位。即可取出工件，完成双向拉伸。

机箱4中具有加热系统，加热系统主要作用是对机箱4内部的板材进行预热或保温，使塑料板材达到易于拉伸的状态并进行拉伸。加热系统采用电加热的方式。

机箱4外部具有多组进风风道2，每一组风道连接楔形风管1，楔形风管1通入机箱4内部。

机箱4内部分为三段，分别为预热段、拉伸段以及定型段。三个区域配置不同功率大小的热交换设备和风机。热交换设备对空气进行加热，通过进风风道2和楔形风管1对密闭机箱内的空气进行加热。

风管分为上下两组，表面设有风量调节装置，吹风口为圆口，均匀分布于风管表面，保证机箱内部的气压保持稳定。机箱顶部设有排风口和循环风道，可以使机箱内的热空气重新返回加热器进行二次加热。在对热空气的循环加热之下，机箱内部的温度上升并达到设定温度。机箱内部设有红外线测温仪，可以对机箱内部的温度进行实时监控。

楔形风管1可以节省烘箱空间，保证吹风口数量。上下排列的楔形风管1上均布有圆形吹风口，可以保证烘箱内部风压。

加热器、风机、排风管位于烘箱外，加热器与风机连接，下部铺设一层保温材料和橡胶垫固定在地面上。加热器上表面开口连接排风道，靠近机箱一侧表面连接进风道。

例如，共设置有两台加热器，一台加热器连接3组进风管，为横向拉伸预热段加热，另一台加热器连接4组进风管，为纵向拉伸部分和横向拉伸拉伸段加热。加热部分设置于机箱背侧。排风道开口设置于机箱顶部，共两个开口。进风道开口设置于机箱背侧，共7个开口。进风道在机箱内连接楔形风管。

风管、风道的数量不做限制，取决于板料的拉伸工艺参数。

电气控制系统利用PLC输出信号对各个电机进行控制，实现了高效生产。包括了PLC和控制面板，利用控制面板可以对双向拉伸过程进行数字化管理，可以调节温度、拉伸比、拉伸速度等工艺参数，通过控制面板可以输入试验参数，然后PLC将输出信号分配给各电机执行工作。

上述双向拉伸试验机的操作方法如下：

1.启动电源，打开控制面板。在控制面板上设定好试验参数并打开风机。随后即可利用控制面板对试验进行操作。

2.首先进行纵向拉伸。移动电机带动拉伸部分沿着移动导轨移出机箱，拉伸电机控制夹具之间距离达到合适位置时，放入板料。

3.移动电机带动拉伸部分沿着移动导轨移入机箱，在机箱内保温一段时间后，拉伸电机控制夹具移动至合适距离。

4.控制移动电机带动拉伸部分沿着移动导轨移出机箱，并取下纵向拉伸完成后的板料，完成纵向拉伸。

5.进一步地，进行横向拉伸。横向拉伸开始前，控制驱动系统将夹具和导向条移动至初始位置并打开夹具，放入纵向拉伸完成后的板料后闭合夹具。

6.随后控制驱动系统将夹具和导向条移动至机箱内拉伸段前，保温一段时间后，控制驱动系统将夹具和导向条移动至完成位。

7.取出工件，完成双向拉伸。关闭控制面板，切断电源，完成试验。

利用本双向拉伸试验机可以完成双向土工格栅拉伸工序，很好的模拟出实际的生产过程，有效改善了生产线生产耗能高、浪费大的缺点。通过本拉伸试验机，可以得出拉伸温度、拉伸比、拉伸速度等技术参数对土工格栅生产的影响，大大节约了新型土工格栅的开发成本。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (8)

1.一种生产土工格栅的双向拉伸试验机，其特征在于：包括机箱，位于机箱一侧的纵向拉伸机构，和穿过机箱的横向拉伸机构；

机箱外部连接至少一组进风风道，每一组风道连接楔形风管，楔形风管通入机箱内部；

纵向拉伸机构包括位于机箱一侧的机架，机架远离机箱的一侧具有拉伸电机，拉伸电机连接传动丝杠，传动丝杠上通过传动座安装至少一对纵向夹具，纵向夹具在拉伸电机和传动丝杠的带动下沿纵向拉伸轨道的方向运动；机架的边角底部具有滚轮，滚轮沿着固定在地面上的移动导轨进行直线运动；机架上固定有齿条，被移动电机带动的齿轮与齿条啮合，机架沿地面上的移动导轨直线运动，使得机架移入/移出机箱；

横向拉伸机构包括穿过机箱的横向拉伸轨道和沿着该轨道运动的至少一对横向夹具，多对横向夹具支架铰链连接，横向拉伸轨道设有张角；横向拉伸机构的轨道和纵向拉伸机构的轨道中心线相互垂直。

2.如权利要求1所述的一种生产土工格栅的双向拉伸试验机，其特征在于：所述拉伸电机固定在机架上的距离机箱较远的一端，通过齿轮-链条传动，带动丝杠正向或反向转动。

3.如权利要求2所述的一种生产土工格栅的双向拉伸试验机，其特征在于：所述丝杠的一端固定在齿轮中心，另一端固定在靠近机箱一侧的固定座上。

4.如权利要求3所述的一种生产土工格栅的双向拉伸试验机，其特征在于：所述丝杠的中部与固定座相连，固定座的移动方向与丝杠的长度方向平行。

5.如权利要求4所述的一种生产土工格栅的双向拉伸试验机，其特征在于：所述丝杠的表面具有正螺纹和反螺纹，丝杠旋转带动传动座运动，传动座上固定有纵向夹具，纵向夹具沿丝杠方向相互远离。

6.如权利要求1所述的一种生产土工格栅的双向拉伸试验机，其特征在于：所述横向拉伸轨道包括预热段、横向拉伸段和定型段，其中横向拉伸段具有张角。

7.如权利要求1所述的一种生产土工格栅的双向拉伸试验机，其特征在于：所述横向拉伸轨道的一侧固定至少一对横向夹具，相邻每对横向夹具之间通过铰链连接，最外侧的两对横向夹具和轴承导轨连接，轴承导轨和导向条固定连接，导向条位于横向拉伸轨道两侧。

8.如权利要求1所述的一种生产土工格栅的双向拉伸试验机，其特征在于：所述机箱中具有热交换设备和风机，热交换设备对空气进行加热，通过进风风道和楔形风管对密闭机箱内的空气进行加热。

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