CN112857985B - 一种万能材料试验机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种万能材料试验机，其特征在于，包括主机框架、拉伸单元和调速控制器，所述主机框架内设有液压站，所述拉伸单元包括上夹持组、下夹持组和两个由液压站驱动的主液压缸，两个所述主液压缸的缸体和下夹持组固定连接，且主液压缸的伸缩杆向上穿出，伸缩杆与上夹持组之间还设置有传感器一，所述调速控制器控制液压站内的液压泵，调速控制器上设有滚轮，所述滚轮转动，滚轮转动，对液压泵的进行无级调速，继而调整主液压缸带动上夹持组移动的速度，对于抗拉强度较高的试样材料，提高上夹持组前期的上升速度，具有加快实验出结果、提升效率等优点。

Description

一种万能材料试验机
技术领域
本发明涉及材料力学实验设备领域，特别涉及一种万能材料试验机。
背景技术
万能材料试验机用于金属、非金属、复合材料等的力学性能测试，通过上下两组夹具，将试样材料的两端夹持固定，通过液压缸，使上侧的夹具上升，并且在液压缸和上侧的夹具之间设置有传感器一，夹具上升，对试样产生一个向上的拉力，试样对夹具产生向下的反作用力，使得夹具又作用在传感器一上，当试样断裂时，即为试样抗拉强度的极限值。
万能材料试验机可以测试各种不同材料的力学性能，而对于不同的材料，其极限值也不同，并且有很大的差距，即对于一些抗拉强度较高的试样材料，明显前期夹具上升的距离，并不能使其断裂，而为了比较准确的获得试样断裂的点，夹具上升速度比较慢，因此，对于现有的万能材料试验机，抗拉强度较高的试样材料，实验结果比较慢，效率低。
发明内容
本发明的目的是提供一种万能材料试验机，可以调节夹具上升速度，对于抗拉强度较高的试样材料，提高夹具前期的上升速度，具有加快实验出结果、提升效率等优点。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种万能材料试验机，包括主机框架、拉伸单元和调速控制器，所述主机框架内设有液压站，所述拉伸单元包括上夹持组、下夹持组和两个由液压站驱动的主液压缸，两个所述主液压缸的缸体和下夹持组固定连接，且主液压缸的伸缩杆向上穿出，伸缩杆与上夹持组之间还设置有传感器一，所述调速控制器控制液压站内的液压泵，调速控制器上设有滚轮，所述滚轮转动，调整液压泵的速度，调整主液压缸带动上夹持组移动的速度。
采用上述技术方案，滚轮转动，对液压泵的进行无级调速，继而调整主液压缸带动上夹持组移动的速度，对于抗拉强度较高的试样材料，提高上夹持组前期的上升速度，具有加快实验出结果、提升效率等优点。
作为优选，所述调速控制器上还设有滚轮生效按键，所述滚轮生效按键使滚轮介入液压泵的速度调整。
采用上述技术方案，需要调整速度时，按下按键，避免误触滚轮，而直接调速。
作为优选，所述下夹持组的左右两侧固设有立柱，且立柱穿出主机框架，两个立柱的穿出部分滑动连接有导向套，所述导向套固定连接有导向板，导向板和同侧主液压缸的伸缩杆固定连接，两个所述立柱的顶部固设有上横梁，且上横梁左右两侧和主机框架之间均固设有凹型的立罩，所述立罩将相应的立柱包围，其中一个所述立罩的后侧面设有限位组件，所述限位组件限制上夹持组的移动位置。
采用上述技术方案，对于一些抗拉强度较高的试样材料，需要加速的是其前期的拉伸过程，当接近极限值时，应使其恢复到缓慢拉伸的状态，由于实验者需要关注拉伸状态，不方便同时操作调速控制器，所以设置限位组件，限制上夹持组的移动位置。
作为优选，所述限位组件包括竖直的圆柱销、感应块和传感器二，所述圆柱销和立罩滑动连接，且圆柱销的下端穿入主机框架，所述主机框架的对应位置固设有L型的限位架，所述传感器二连接于限位架的竖直部分，所述感应块固设于圆柱销的穿入部分，且圆柱销的穿入部分还套接有弹簧一，所述弹簧一使感应块下移至和限位架的水平部分抵触，所述圆柱销在主机框架外的部分还设有调整件，所述调整件可沿着圆柱销上下移动并固定，所述上夹持组固设有配合调整件的限位角尺。
采用上述技术方案，上钳口座上移，限位角尺也跟着上移，当限位角尺抵触调整件后，带动圆柱销、感应块上移，同时压缩弹簧一，直到感应器二检测到感应块，使主液压缸暂停。
作为优选，所述上夹持组包括上钳口座、上夹具，所述下夹持组包括下钳口座、下夹具，所述上钳口座的底面、下钳口座的顶面均设有梯形的安装槽，所述上夹具和下夹具结构相同，且为镜像设置，包括两个卡板、两个钳口、钳口顶板，两个所述卡板处于对应的安装槽内，且两个卡板分别滑动连接于安装槽的两个倾斜面，两个所述卡板靠近对应钳口座的部分还设有配合钳口顶板的卡槽，所述上钳口座、下钳口座均固设有小油缸，所述小油缸驱动钳口顶板上下移动，带动相应的两个卡板上下移动，同时两个卡板的内侧面相互远离、靠近，两个所述钳口分别可拆卸连接于对应两个卡板的内侧面。
采用上述技术方案，小油缸驱动钳口顶板上下移动，带动相应的两个卡板上下移动，同时两个卡板的内侧面相互远离、靠近，实现对试样的松开、夹紧，根据不同材质的试样，还可以更换不同的钳口。
作为优选，所述调整件包括调整块、固定螺栓，所述调整块呈T型，调整块的水平部分设有配合圆柱销的插孔，且和立罩贴合，所述调整块的竖直部分设有螺纹孔，且螺纹孔联通插孔，所述固定螺栓和螺纹孔螺纹连接。
采用上述技术方案，拧紧固定螺栓，固定调整件，松开固定螺栓，调整件可沿着圆柱销上下移动，即可以调整限位角尺和调整件抵触的位置。
作为优选，所述限位角尺和固定螺栓配合，即在俯视方向上，所述调整块处于限位角尺的外侧。
采用上述技术方案，限位角尺抵触固定螺栓，触发感应器二，使上前口座暂停，然后拧出固定螺栓，圆柱销、感应块在弹簧一作用下复位，然后通过调速控制器，使上夹持组继续缓慢移动。
作为优选，所述安装槽穿透对应上钳口座或下钳口座的前侧面，且下钳口座处于主机框架内，且主机框架对应下钳口座安装槽的位置设有安装缺口。
采用上述技术方案，方便拿下、放置试样，也方便钳口的拆卸、安装。
作为优选，所述安装槽的后侧面固设有梯形的钳口定位板，所述钳口定位板的两个斜边位置设有外槽一、内槽一，且外槽一深于内槽一，所述安装槽的前侧位置固设有两个压板，压板设有向内延长的延长块，延长块对应设有外槽二、内槽二，且外槽二深于内槽二，所述外槽一和对应的外槽二之间设有衬板，卡板和同侧的内槽一、内槽二滑动连接。
采用上述技术方案，通过钳口定位板、压板、衬板完成对卡板的限位，使卡板智能沿着倾斜面移动。
作为优选，所述下钳口座四个角的位置均穿设有两个弹簧螺栓，所述主机框架对应钳口座四个角的位置均设有安装块，安装块设有配合两个弹簧螺栓的螺纹孔，弹簧螺栓上套接有下缓冲弹簧、上缓冲弹簧。
采用上述技术方案，试样被拉断后，整个拉伸单元有强烈的震动，需要进行缓冲，通过缓冲弹簧减少或者消除工作时带来的共振。
附图说明
图1为实施例结构示意图；
图2为实施例立罩内部示意图；
图3为实施例主机框架和下夹持组示意图；
图4为实施例主液压缸、立柱和下钳口座的连接示意图；
图5为实施例拉伸单元示意图；
图6为实施例上夹具示意图；
图7为实施例下夹具示意图；
图8为实施例背面示意图；
图9为实施例A部分放大示意图；
图10为实施例B部分放大示意图；
图11为实施例滚轮作用到试验机的流程图。
附图标记：1、主机框架；11、顶板；111、矩形通槽；12、底板；13、安装缺口；14、橡胶垫；15、安装块；16、立罩支架；17、亚克力玻璃板；2、上夹持组；21、上钳口座；211、限位角尺；22、上夹具；3、下夹持组；31、下钳口座；311、安装槽；312、工程履带；32、下夹具；321、卡板；3211、卡槽；322、钳口；323、钳口顶板；324、小油缸；325、钳口定位板；3251、外槽一；3252、内槽一；326、压板；3261、外槽二；3262、内槽二；327、衬板；328、连接键；4、液压站；5、主液压缸；51、安装法兰；6、传感器一；61、传感器连接轴；7、立柱；71、导向套；72、导向板；73、上横梁；74、立罩；75、立柱下螺母；8、限位组件；81、圆柱销；82、感应块；83、传感器二；84、限位架；85、弹簧一；86、调整块；87、固定螺栓；88、转接块；9、弹簧螺栓；91、下缓冲弹簧；92、上缓冲弹簧。
具体实施方式
以下所述仅是本发明的优选实施方式，保护范围并不仅局限于该实施例，凡属于本发明思路下的技术方案应当属于本发明的保护范围。同时应当指出，对于本技术领域的普通技术人员而言，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
如图1到图4所示，一种万能材料试验机，包括主机框架1、拉伸单元和调速控制器，其中主机框架1由金属板材通过钣金制成，主机框架1内设有液压站4，液压站4为现有技术，由油箱、液压泵、换向阀、溢流阀等组成，对其结构原理不作赘述，按照需求，选择合适的液压站4即可，拉伸单元包括上夹持组2、下夹持组3和两个由液压站4驱动的主液压缸5，主液压缸5带动上夹持组2上下移动。
上夹持组2包括上钳口座21、设置在上钳口座21的上夹具22，下夹持组3包括下钳口座31、设置在下钳口座31的下夹具32，下夹持组3中，下钳口座31处于主机框架1内，且靠近主机框架1的顶板11，在俯视方向上，主机框架1的顶板11对应下钳口座31的外边缘设有矩形通槽111（即下钳口座31上下晃动时，不会抵触到主机框架1的顶板11）。
主液压缸5的缸体和下夹持组3固定连接，固设连接方式：下钳口座31在立柱7内侧的位置设置台阶孔，主液压缸5设有配合台阶孔的安装法兰51，台阶孔对应法兰开设螺纹孔，通过螺栓固定连接主液压缸5与下钳口座31。
为了使主液压缸5更稳定地带动上钳口座21移动，下钳口座31左右两侧固设有立柱7，通过矩形通槽111，两个立柱7向上穿出主机框架1，固设方式如4图所示：下钳口座31的左右两侧设置竖直的安装孔，立柱7的下端呈台阶状，立柱7下端通过安装孔穿出下钳口座31，且立柱7穿出部分带有螺纹，并螺纹连接有立柱7下螺母，拧紧立柱7下螺母，固定连接立柱7与下钳口座31，两个立柱7的顶部固设有上横梁73（固设的方式参考立柱7与下钳口座31），两个立柱7的穿出部分滑动连接有导向套71（导向套71可以为铜石墨轴承，滑动效果更好），导向套71固定连接有导向板72，导向板72和同侧主液压缸5的伸缩杆固定连接。
同时，主机框架1的顶板11沿着矩形通槽111固设有两个立罩74支架16，两个立罩74支架16和上横梁73左右两端均固设凹型的立罩74，立罩74将相应的立柱7包围，其中一个立罩74的前侧面还铰接有两块亚克力玻璃板17，在实验过程中，被拉断的试样会飞溅出碎屑，关闭亚克力玻璃板17，挡住碎屑，并且主机框架1的顶板11上还垫有一层如图3所示外形的橡胶垫14，避免碎屑落到主机框架1，方便清理碎屑。
主液压缸5的伸缩杆向上穿出后，伸缩杆与上钳口座21之间还设置有传感器一6，传感器一6为柱式负载传感器，设置方式如图5所示：传感器一6的上下两端均设置螺纹杆，主液压缸5的伸缩杆顶端设有螺纹孔，上钳口座21的左右两端固设有传感器连接轴61（固设的方式参考立柱7与下钳口座31），传感器连接轴61的底端也设有螺纹孔。
调速控制器控制液压站4内的液压泵，调速控制器上设有滚轮，滚轮转动，对液压泵的进行无级调速，继而调整主液压缸5带动上夹持组2移动的速度，滚轮作用到试验机的流程原理如图11所示，调速控制器上还设有滚轮生效按键，滚轮生效按键使滚轮介入液压泵的速度调整，即有两条线路控制液压泵的速度，一条带有滚轮，可调速，另一条速度恒定，通过plc，一条线路由按键控制，另一条线路由按键的非门控制，也就是通过按键，选择一条线路控制液压泵。
对于一些抗拉强度较高的试样材料，明显前期夹具上升的距离，并不能使其断裂，因此使调整控制器介入，增大上钳口座21的移动速度，而上夹具22、下夹具32分别负责夹住试样的两端，因为上钳口座21的移动速度的增大，所以对夹具夹紧的要求也相应提高，为此，进一步设计上夹具22、下夹具32。
如图5、图6和图7所示，上钳口座21的底面、下钳口座31的顶面均设有梯形的安装槽311，安装槽311穿透对应上钳口座21或下钳口座31的前侧面，主机框架1对应下钳口座31安装槽311的位置设有安装缺口13（方便从前侧面放置试样），上夹具22和下夹具32设置于相应的安装槽311中，且结构相同，为镜像设置，包括两个卡板321、两个钳口322、钳口顶板323。
安装槽311的后侧面固设有梯形的钳口定位板325，钳口定位板325的两个斜边位置设有外槽一3251、内槽一3252，且外槽一3251深于内槽一3252，安装槽311的前侧位置固设有两个压板326，压板326设有向内延长的延长块，延长块对应设有外槽二3261、内槽二3262，且外槽二3261深于内槽二3262，外槽一3251和对应的外槽二3261之间设有衬板327，衬板327、安装槽311的倾斜面贴合，且衬板327、安装槽311的倾斜面上开设键槽，键槽内嵌有连接键328，卡板321和同侧的内槽一3252、内槽二3262滑动连接，即卡板321、衬板327贴合，卡板321的两侧设有延长的连接部分，连接部分设有配合内槽一3252、内槽二3262的凸起。
上钳口座21、下钳口座31均固设有小油缸324，两个小油缸324也由液压站4驱动（为了方便表示，图中为示出连接管路，因为上钳口座21需要上下移动，所以针对上钳口座21上的管路设置工程履带312），顶板11和小油缸324的伸缩杆固定连接，两个卡板321靠近对应钳口322座的部分还设有配合钳口顶板323的卡槽3211，两个钳口322分别可拆卸连接于对应两个卡板321的内侧面（钳口322设有梯形凸条，卡板321设有梯形凹槽），小油缸324驱动钳口顶板323上下移动，带动相应的两个卡板321上下移动，同时两个卡板321的内侧面（钳口322）相互远离、靠近，使钳口322可以夹紧试样（图中为了方便同时表示出两种极限状态，使上夹具22呈完全夹紧状态，下夹具32呈完全松开状态），同时可以根据不同材料的试样，更换不同的钳口322，上述的“安装槽311穿透对应上钳口座21或下钳口座31的前侧面，主机框架1对应下钳口座31安装槽311的位置设有安装缺口13”，也方便拆卸、安装钳口322。
对于一些抗拉强度较高的试样材料，需要加速的是其前期的拉伸过程，当接近极限值时，应使其恢复到缓慢拉伸的状态，由于实验者需要关注拉伸状态，不方便同时操作调速控制器，其中一个立罩74的后侧面设有限位组件8，限位组件8限制上夹持组2的移动位置，使上夹持组2暂停，此时，实验者可以操作调速控制器，使上夹持组2恢复到缓慢移动。
如图8和图9所示，限位组件8包括竖直的圆柱销81、感应块82和传感器二83，立罩74的后侧面焊接固定有上下两个转接块88，两个转接块88设有配合圆柱销81的通孔，圆柱销81和立罩74滑动连接，且圆柱销81的下端穿入主机框架1，主机框架1顶板11底面的对应位置固设有L型的限位架84，传感器二83连接于限位架84的竖直部分，感应块82固设于圆柱销81的穿入部分，且圆柱销81的穿入部分还套接有弹簧一85，弹簧一85在感应块82和主机框架1的顶板11之间，弹簧一85使感应块82下移至和限位架84的水平部分抵触。
圆柱销81在主机框架1外的部分（上下两个转接块88之间的部分）还设有调整件，调整件包括调整块86、固定螺栓87，调整块86呈T型，调整块86的水平部分设有配合圆柱销81的插孔，且和立罩74贴合，调整块86的竖直部分设有螺纹孔，且螺纹孔联通插孔，固定螺栓87和螺纹孔螺纹连接，拧紧固定螺栓87，固定调整件，松开固定螺栓87，调整件可沿着圆柱销81上下移动。
上钳口座21的底面固设有配合调整件的限位角尺211，并且限位角尺211和固定螺栓87配合，即在俯视方向上，调整块86处于限位角尺211的外侧，上下限位块也处于限位角尺211的外侧，为了方便设置，直接采用两个调整块86作为上下转接块88，初始时，调整块86在限位角尺211上侧，感应块82在感应器二的下侧，松开固定螺栓87，调整好合适的位置，再拧紧固定螺栓87，固定调整件，装好试样后，通过调速控制器，使上夹持组2先快速移动，限位角尺211抵触固定螺栓87，带动圆柱销81、感应块82上移，压缩弹簧一85，感应器二检测到感应块82，使主液压缸5暂停，然后拧出固定螺栓87，圆柱销81、感应块82在弹簧一85作用下复位，然后通过调速控制器，使上夹持组2继续缓慢移动。
最后，试样被拉断后，整个拉伸单元有强烈的震动，需要进行缓冲，特别是：如果预计错误，使试样在较快的移动速度下被拉断，因此，需要进一步设计缓冲部分，如图8和图10所示，下钳口座31四个角的位置均穿设有两个弹簧螺栓9，主机框架1对应钳口322座四个角的位置均设有安装块15，安装块15设有配合两个弹簧螺栓9的螺纹孔，弹簧螺栓9上套接有下缓冲弹簧91、上缓冲弹簧92，即共计有8个下缓冲弹簧91、8个上缓冲弹簧92，安装块15、下钳口座31底面对应下缓冲弹簧91的位置设有下弹簧孔，下钳口座31顶面对应上缓冲弹簧92的位置设有上弹簧孔，设置弹簧孔，配合弹簧螺栓9，对上缓冲弹簧92、下缓冲弹簧91限位，保持竖直，通过上缓冲弹簧92、下缓冲弹簧91上下的压缩和复位，形成缓冲作用，同时主机框架1底部的四角位置均设有支座，支座具有合适的高度，主机框架1底板12对应两个主液压缸5的位置设有通孔，即在拉伸单元上下晃动过程中，主液压缸5也不会抵触到主机框架1底板12。

Claims (8)

1.一种万能材料试验机，其特征在于，包括主机框架(1)、拉伸单元和调速控制器，所述主机框架(1)内设有液压站(4)，所述拉伸单元包括上夹持组(2)、下夹持组(3)和两个由液压站(4)驱动的主液压缸(5)，两个所述主液压缸(5)的缸体和下夹持组(3)固定连接，且主液压缸(5)的伸缩杆向上穿出，伸缩杆与上夹持组(2)之间还设置有传感器一(6)，所述调速控制器控制液压站(4)内的液压泵，调速控制器上设有滚轮，所述滚轮转动，调整液压泵的速度，调整主液压缸(5)带动上夹持组(2)移动的速度；所述下夹持组(3)的左右两侧固设有立柱(7)，且立柱(7)穿出主机框架(1)，两个立柱(7)的穿出部分滑动连接有导向套(71)，所述导向套(71)固定连接有导向板(72)，导向板(72)和同侧主液压缸(5)的伸缩杆固定连接，两个所述立柱(7)的顶部固设有上横梁(73)，且上横梁(73)左右两侧和主机框架(1)之间均固设有凹型的立罩(74)，所述立罩(74)将相应的立柱(7)包围，其中一个所述立罩(74)的后侧面设有限位组件(8)，所述限位组件(8)限制上夹持组(2)的移动位置；所述限位组件(8)包括竖直的圆柱销(81)、感应块(82)和传感器二(83)，所述圆柱销(81)和立罩(74)滑动连接，且圆柱销(81)的下端穿入主机框架(1)，所述主机框架(1)的对应位置固设有L型的限位架(84)，所述传感器二(83)连接于限位架(84)的竖直部分，所述感应块(82)固设于圆柱销(81)的穿入部分，且圆柱销(81)的穿入部分还套接有弹簧一(85)，所述弹簧一(85)使感应块(82)下移至和限位架(84)的水平部分抵触，所述圆柱销(81)在主机框架(1)外的部分还设有调整件，所述调整件可沿着圆柱销(81)上下移动并固定，所述上夹持组(2)固设有配合调整件的限位角尺(211)。
2.根据权利要求1所述的一种万能材料试验机，其特征在于，所述调速控制器上还设有滚轮生效按键，所述滚轮生效按键使滚轮介入液压泵的速度调整。
3.根据权利要求1所述的一种万能材料试验机，其特征在于，所述上夹持组(2)包括上钳口座(21)、上夹具(22)，所述下夹持组(3)包括下钳口座(31)、下夹具(32)，所述上钳口座(21)的底面、下钳口座(31)的顶面均设有梯形的安装槽(311)，所述上夹具(22)和下夹具(32)结构相同，且为镜像设置，包括两个卡板(321)、两个钳口(322)、钳口顶板(323)，两个所述卡板(321)处于对应的安装槽(311)内，且两个卡板(321)分别滑动连接于安装槽(311)的两个倾斜面，两个所述卡板(321)靠近对应钳口座的部分还设有配合钳口顶板(323)的卡槽(3211)，所述上钳口座(21)、下钳口座(31)均固设有小油缸(324)，所述小油缸(324)驱动钳口顶板(323)上下移动，带动相应的两个卡板(321)上下移动，同时两个卡板(321)的内侧面相互远离、靠近，两个所述钳口(322)分别可拆卸连接于对应两个卡板(321)的内侧面。
4.根据权利要求1所述的一种万能材料试验机，其特征在于，所述调整件包括调整块(86)、固定螺栓(87)，所述调整块(86)呈T型，调整块(86)的水平部分设有配合圆柱销(81)的插孔，且和立罩(74)贴合，所述调整块(86)的竖直部分设有螺纹孔，且螺纹孔联通插孔，所述固定螺栓(87)和螺纹孔螺纹连接。
5.根据权利要求4所述的一种万能材料试验机，其特征在于，所述限位角尺(211)和固定螺栓(87)配合，即在俯视方向上，所述调整块(86)处于限位角尺(211)的外侧。
6.根据权利要求3所述的一种万能材料试验机，其特征在于，所述安装槽(311)穿透对应上钳口座(21)或下钳口座(31)的前侧面，且下钳口座(31)处于主机框架(1)内，且主机框架(1)对应下钳口座(31)安装槽(311)的位置设有安装缺口(13)。
7.根据权利要求6所述的一种万能材料试验机，其特征在于，所述安装槽(311)的后侧面固设有梯形的钳口定位板(325)，所述钳口定位板(325)的两个斜边位置设有外槽一(3251)、内槽一(3252)，且外槽一(3251)深于内槽一(3252)，所述安装槽(311)的前侧位置固设有两个压板(326)，压板(326)设有向内延长的延长块，延长块对应设有外槽二(3261)、内槽二(3262)，且外槽二(3261)深于内槽二(3262)，所述外槽一(3251)和对应的外槽二(3261)之间设有衬板(327)，卡板(321)和同侧的内槽一(3252)、内槽二(3262)滑动连接。
8.根据权利要求6所述的一种万能材料试验机，其特征在于，所述下钳口座(31)四个角的位置均穿设有两个弹簧螺栓(9)，所述主机框架(1)对应钳口(322)座四个角的位置均设有安装块(15)，安装块(15)设有配合两个弹簧螺栓(9)的螺纹孔，弹簧螺栓(9)上套接有下缓冲弹簧(91)、上缓冲弹簧(92)。
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