CN114264540A - 用于试验机智能控制系统的液压测控装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了用于试验机智能控制系统的液压测控装置，属于力学设备技术领域；包括固定在试验机上的基座、设置在基座上的夹持机构及位于夹持机构几何中心处的胀紧筒；包括三角形分布的三组液压驱动箱及夹持臂；各组的夹持臂通过液压驱动箱驱动向夹持机构的几何中心做往复运动；基座及夹持臂底部设有铁磁性金属板；试验机上设有电磁吸附组件；胀紧筒由三组金属片及橡胶外套组成；橡胶外套包裹在金属片外侧且底部与基座密封，橡胶外套上设有抽气口；金属片与夹持臂位置对应，基座表面设有供金属片滑动的滑槽，中部设有支柱，金属片与支柱侧壁弹性连接。本发明能提高试验机使用时试件的夹持效果和试验过程的稳定性，降低设备磨损，提高使用寿命。

Description

用于试验机智能控制系统的液压测控装置及其使用方法

技术领域

本发明涉及力学试验设备，尤其涉及一种用于试验机智能控制系统的液压测控装置及其使用方法。

背景技术

智能控制系统指用于数控机床、基础制造类装备、流程工业装备及其他制造装备中，实现控制功能的工业控制系统。智能仪器仪表指用于离散制造和流程工业装备中，连续测量温度、压力、流量、物位等变量，或者测量物体位置、倾斜、旋转等物性参数以及物质成分的一起和仪表。包括传感器及其系统、智能测量一起仪表、智能执行器、特殊变量在线测量仪器仪表、智能化实验分析仪器、在线分析仪器、在线无损探伤仪器、在线材料性能试验仪器、智能电表、智能水表、智能煤气表、智能热量表及其监测装置等其他智能仪器仪表。智能装备关键基础零部件有高速精密重载轴承、高速精密齿轮传动装置、伺服控制机构、液气密元件及系统等。

试验机作为一种上述在线材料性能试验仪器是能进行拉伸、压缩、弯曲以及扭转等多种不同试验的力学试验设备，主要用于金属、非金属材料力学性能试验，是工矿企业、科研单位、大专院校、工程质量监督站等部门的理想检测设备。

在试验机的使用过程中，首先就是将待测工件的一端（通常为底端）固定，另一端加力；而待测工件的固定强度直接决定着待测结果的准确性和试验机的使用寿命或维修年限。现有技术的工件固定大都采用双向对压固定，其固定效果一般，长时间的使用后固定效果会逐渐减弱，且双向的对压固定在结构的稳定性上相对较弱，尤其对于圆形截面的试件，在试件拉伸或压缩试验时容易造成滑动，对施加力要求过大，而结构强度较小的材料在试验时容易造成试件侧壁损坏，试件变形直接影响试验结果的准确性。

此外，常规的夹具在使用中，工件的受力传导在夹具上，长期的频繁使用会导致夹具松动，装夹效果差，维修频繁等缺点；尤其在进行弯曲、扭转试验时更为明显，大大降低了夹具的使用年限。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺陷，本发明旨在提供一种在试验机的装夹过程中装夹稳定，试验过程中不易滑动，长期使用对夹具磨损消耗极低的液压测控装置及其使用方法。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

用于试验机智能控制系统的液压测控装置，包括固定设置在试验机上的基座、夹持机构及位于夹持机构几何中心处的胀紧筒；所述夹持机构设置在基座上，包括呈正三角形分布的三组液压驱动箱及夹持臂；各组的夹持臂通过液压驱动箱驱动贴着基座表面向夹持机构的几何中心做往复直线运动；基座及夹持臂底部均设有铁磁性金属板；试验机在基座安装的对应位置及靠近夹持机构的几何中心处均设有电磁吸附组件；胀紧筒由三组金属片及橡胶外套组成；橡胶外套包裹在金属片外侧且底部与基座密封连接，橡胶外套上还设有连接气泵的抽气口；每个金属片与夹持臂位置对应，基座表面设有供金属片滑动的滑槽，基座中部设有支柱，金属片通过弹性部件与支柱侧壁固定连接。

优选的：所述金属片在与夹持臂的相向面设有对压板，所述橡胶外套设置在金属片、对压板的外缘及基座间。

优选的：所述金属片截面向外呈一定弧度，金属片内侧依次设有与金属片弧度相反的弹性压片及紧压垫；紧压垫两端与金属片密封，金属片侧壁及紧压垫侧壁均设有若干个出气口。

优选的：所述出气口相对夹持机构的几何中心为内大外小的凸台状。

此外，本发明还提供了上述用于试验机智能控制系统的液压测控装置的使用方法，包括如下步骤：

S1.拉开金属片，将待测试件放入胀紧筒；试件在三组金属片的弹力下实现位置的初固定；

S2.启动液压驱动箱，各个夹持臂在液压驱动力下向试件移动，直至压紧试件；夹持臂挤压金属片使金属片随夹持臂同时向试件挤压，随着金属片贴合试件，紧压垫在压力的作用下逐渐贴合弹性压片，弹性压片与试件间的气体由出气口逐渐排出；继续施压，弹性压片及紧压垫在压力下反向弹入并填满金属片的弧形空腔，金属片的弧形空腔内空气由出气口逐渐排至橡胶外套；

S3.启动气泵，抽出橡胶外套内的空气；

S4.启动电磁吸附组件，将基座及夹持臂与试验机外壳磁力固定。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

1.装夹稳定：本发明在试验机的试件装夹上采用三组液压驱动固定装夹的方式，在平面上呈正三角形的稳定结构分布，相比现有技术的双向对压固定，大大提升了装夹的稳定性和装夹效果

2.损耗降低：⑴三组装夹方式相比两组对压结构，每组液压驱动结构的受力大大降低，即对各组液压驱动机构箱的损耗降低，降低能耗。⑵在装夹完成后电磁吸附组件同时吸附基座及夹持臂，使结构更加稳定。虽然基座与试验机的安装上已经固定，但在试验过程中难免会因试验施加的压力使基座及夹持臂受力，长期使用容易造成松动；而电磁吸附结构的设计可以有效避免这一缺点，大大提高夹具整体的使用寿命以及试验中可能对试验机造成的磨损。

3.试验过程中的结构稳定：本发明在试验中不仅有三向的液压驱动夹持，还通过胀紧筒的设计使试件外侧壁具有气压紧固效果和气垫防滑效果；使试件在试验过程中整体更加稳定。具体表现为：通过液压驱动夹持臂，夹持臂挤压金属片，金属片内侧的紧压垫和弹性压片压入金属片内腔，此时弹性压片与试件间的空气及金属片和弹性压片间的空气逐渐由出气口排出，负压下的弹性压片配合紧压垫使工件具有极好的防滑效果；再通过气泵抽出橡胶外套内的空气，使金属片外侧的橡胶外套紧密压住金属片，进而实现试件的气压固定。

附图说明

图1为本发明整体平面结构示意图；

图2为A处放大图；

图3为单组液压驱动箱及夹持臂侧视截面位置结构示意图；

图4为优选实施例中夹持臂结构示意图。

图中：1、基座；1.1、滑槽；2、夹持机构；2.1、液压驱动箱；2.2、夹持臂；3、胀紧筒；3.1、金属片；3.1.1、对压板；3.1.2、弹性压片；3.1.3、紧压垫；3.2、橡胶外套；3.3、抽气口；4、铁磁性金属板；5、电磁吸附组件；6、气泵；7、支柱；8、弹性部件；9、出气口。

具体实施方式

现结合具体实施例对本发明的结构和原理进行充分阐述，以使本领域普通技术人员能够充分理解和实施。

如图1-图3所示；用于试验机智能控制系统的液压测控装置，包括固定设置在试验机上的基座1、夹持机构2及位于夹持机构2几何中心处的胀紧筒3；所述夹持机构2设置在基座1上，包括呈正三角形分布的三组液压驱动箱2.1及夹持臂2.2；各组的夹持臂2.2通过液压驱动箱2.1驱动贴着基座1表面向夹持机构2的几何中心做往复直线运动；基座1及夹持臂2.2底部均设有铁磁性金属板4；试验机在基座1安装的对应位置及靠近夹持机构2的几何中心处均设有电磁吸附组件5（电磁吸附组件5用以磁性吸附基座1及移动后夹持臂2.2底部的铁磁性金属板4）；胀紧筒3由三组金属片3.1及橡胶外套3.2组成；橡胶外套3.2包裹在金属片3.1外侧且底部与基座1密封连接，橡胶外套3.2上还设有连接气泵6的抽气口3.3；每个金属片3.1与夹持臂2.2位置对应，基座1表面设有供金属片3.1滑动的滑槽1.1，基座1中部设有支柱7，金属片3.1通过弹性部件8与支柱7侧壁固定连接。

在一个优选的实施例中，基座1上还设有供夹持臂2.2滑动的凹槽，夹持臂2.2底部设置为弹性控制的伸缩板，伸缩板为铁磁性金属板4或伸缩板底部固定连接铁磁性金属板4（如图4所示，图中为后者），在启动电磁吸附组件5后，伸缩板伸长，铁磁性金属板4卡入凹槽或滑槽1.1，并吸附在基板1表面，以使整个结构在电磁吸附后更加稳定（通过结构大小可以设计成凹槽与滑槽1.1连通，夹持臂2.2与金属片3.1宽度一致）。

优选的：所述金属片3.1在与夹持臂2.2的相向面设有对压板3.1.1，所述橡胶外套3.2设置在金属片3.1、对压板3.1.1的外缘及基座1间。通过对压板3.1.1的设计加强了夹持臂2.2与金属片3.1的受力结构，且使橡胶外套3.2结构不受夹持臂2.2的压力影响，防止橡胶外套3.2受到夹持臂2.2压力造成磨损。

优选的：所述金属片3.1截面向外呈一定弧度，金属片3.1内侧依次设有与金属片3.1弧度相反的弹性压片3.1.2及紧压垫3.1.3；紧压垫3.1.3两端与金属片3.1密封，金属片3.1侧壁及紧压垫3.1.3侧壁均设有若干个出气口9。在夹持过程中，夹持臂2.2通过金属片3.1压向试件，而金属片3.1在受压时首先挤压紧压垫3.1.3，紧压垫3.1.3反向形变同时反向挤压弹性压片3.1.2，弹性压片3.1.2及紧压垫3.1.3压入金属片3.1的弧形空腔同时排出金属片3.1与试件间的空气，使金属片3.1与试件间形成负压；而金属片3.1弧形空腔内的气体通过弹性压片3.1.2排至橡胶外套3.2中，通过抽出橡胶外套3.2中的气体，使金属片3.1整体形成负压，即对试件形成了外部的气压稳固效果。其中紧压垫3.1.3为耐磨防滑弹性材料制成，进一步提高试件的防滑夹持效果。

优选的：所述出气口9相对夹持机构2的几何中心为内大外小的凸台状。

此外，本发明还提供了上述用于试验机智能控制系统的液压测控装置的使用方法，包括如下步骤：

S1.拉开金属片3.1，将待测试件放入胀紧筒3（支柱7上）；试件在三组金属片3.1的弹力下实现试件位置的初固定；

S2.启动液压驱动箱2.1，各个夹持臂2.2在液压驱动力下向试件移动，直至压紧试件；夹持臂2.2挤压金属片3.1使金属片3.1随夹持臂2.2同时向试件挤压，随着金属片3.1贴紧试件，紧压垫3.1.3在压力的作用下逐渐贴合弹性压片3.1.2，弹性压片3.1.2与试件间的气体由出气口9逐渐排出；继续施压，弹性压片3.1.2及紧压垫3.1.3在压力下反向弹入并填满金属片3.1的弧形空腔，金属片3.1的弧形空腔内空气由出气口9逐渐排至橡胶外套3.2；

S3.启动气泵6，抽出橡胶外套3.2内的空气；

S4.启动电磁吸附组件5，将基座1及夹持臂2.2与试验机外壳磁力固定。

由上述使用方法中可知，本发明通过结构设计使试件在固定上综合了液压驱动夹持、气压固定、电磁吸附及负压防滑的方法，基于胀紧筒3的结构设计实现气压固定和负压防滑，不仅能够使试件在试验过程中的稳定性大大提高，而且降低了对试验机、液压驱动箱的负担，降低磨损，大大提高使用年限；此外，胀紧筒3在试件放入时无需启动系统即可实现试件的位置初固定，操作方便，安全性高。

上述实施例仅是本发明的优选实施例，并非对本发明做出的任何形式上的限制。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明的技术原理及方案范围情况下，都可利用以上公开的方法对本发明的技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明的原理或方案，依据本发明的技术实质对本发明公开的技术特征做出的任何组合、修改或替换均应属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (5)

1.用于试验机智能控制系统的液压测控装置，其特征在于，包括固定设置在试验机上的基座（1）、夹持机构（2）及位于夹持机构（2）几何中心处的胀紧筒（3）；所述夹持机构（2）设置在基座（1）上，包括呈正三角形分布的三组液压驱动箱（2.1）及夹持臂（2.2）；各组夹持臂（2.2）通过液压驱动箱（2.1）驱动贴着基座（1）表面向夹持机构（2）的几何中心做往复直线运动；基座（1）及夹持臂（2.2）底部均设有铁磁性金属板（4）；试验机在基座（1）安装的对应位置及靠近夹持机构（2）的几何中心处均设有电磁吸附组件（5）；胀紧筒（3）由三组金属片（3.1）及橡胶外套（3.2）组成；橡胶外套（3.2）包裹在金属片（3.1）外侧且底部与基座（1）密封连接，橡胶外套（3.2）上还设有连接气泵（6）的抽气口（3.3）；每个金属片（3.1）与夹持臂（2.2）位置对应，基座（1）表面设有供金属片（3.1）滑动的滑槽（1.1），基座（1）中部设有支柱（7），金属片（3.1）通过弹性部件（8）与支柱（7）侧壁固定连接。

2.如权利要求1所述的用于试验机智能控制系统的液压测控装置，其特征在于，所述金属片（3.1）在与夹持臂（2.2）的相向面设有对压板（3.1.1），所述橡胶外套（3.2）设置在金属片（3.1）、对压板（3.1.1）的外缘及基座（1）间。

3.如权利要求1所述的用于试验机智能控制系统的液压测控装置，其特征在于，所述金属片（3.1）截面向外呈一定弧度，金属片（3.1）内侧依次设有与金属片（3.1）弧度相反的弹性压片（3.1.2）及紧压垫（3.1.3）；紧压垫（3.1.3）两端与金属片（3.1）密封，金属片（3.1）侧壁及紧压垫（3.1.3）侧壁均设有若干个出气口（9）。

4.如权利要求3所述的用于试验机智能控制系统的液压测控装置，其特征在于，所述出气口（9）相对夹持机构（2）的几何中心为内大外小的凸台状。

5.如权利要求4所述的用于试验机智能控制系统的液压测控装置的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1.拉开金属片（3.1），将待测试件放入胀紧筒（3）；试件在三组金属片（3.1）的弹力下实现位置的初固定；

S2.启动液压驱动箱（2.1），各个夹持臂（2.2）在液压驱动力下向试件移动，直至压紧试件；夹持臂（2.2）挤压金属片（3.1）使金属片（3.1）随夹持臂（2.2）同时向试件挤压，随着金属片（3.1）贴紧试件，紧压垫（3.1.3）在压力的作用下逐渐贴合弹性压片（3.1.2），弹性压片（3.1.2）与试件间的气体由出气口（9）逐渐排出；继续施压，弹性压片（3.1.2）及紧压垫（3.1.3）在压力下反向弹入并填满金属片（3.1）的弧形空腔，金属片（3.1）的弧形空腔内空气由出气口逐渐排至橡胶外套（3.2）；

S3.启动气泵（6），抽出橡胶外套（3.2）内的空气；

S4.启动电磁吸附组件（5），将基座（1）及夹持臂（2.2）与试验机外壳磁力固定。

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