CN114646540B - 一种纳米材料拉扭强度测试装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种纳米材料拉扭强度测试装置及其使用方法，包括温变式区间调整型扭转装置、低量温升型渐啮合装置、自适应夹持式抗拉测试装置、半联动滑动啮合组件和固定式主体底板。本发明属于纳米材料强度测试技术领域，具体是指一种纳米材料拉扭强度测试装置及其使用方法；本发明自适应夹紧装置，通过在L形滑动底座上设置底座侧板V槽的方式，使自适应夹板一和自适应夹板二被拉动的同时具有相互收紧的趋势，在没有任何力传感器和控制模块的情况下，仅仅通过巧妙的机械结构，就实现了在增大拉伸力的同时自适应地增大夹持力的技术效果；通过读取试样扭转一周时温变式区间调整型扭转装置和低量温升型渐啮合装置的中心距，测得该试样的抗扭强度。

Description

一种纳米材料拉扭强度测试装置及其使用方法

技术领域

本发明属于纳米材料强度测试技术领域，具体是指一种纳米材料拉扭强度测试装置及其使用方法。

背景技术

材料的性能测试往往需要先将材料制备成标准尺寸的试样样品，然后通过拉伸、冲压、折弯、扭转等强度测试装置测量其各方面的力学性能，纳米材料同样如此，但是目前的强度试验装置功能单一，一般仅能进行其中一项试验，因此本发明基于合并原理，重点提出了一种集成了拉伸试验和扭转试验的纳米材料拉扭强度测试装置及其使用方法。

目前市面上常见的拉伸实验装置的工作原理为：夹持住试样的两端，朝向相反的方向进行拉伸，这类装置为了防止拉脱的现象出现，加持力一般是恒定且存在大量余量的，但是若样本的材质较软，则容易被挤压变薄，影响最终的试验结果，为此，本发明提出了一种能够自适应调节加持力的拉伸装置。

同时本发明还提出了一种新型的、基于联动状态变化的扭转试验装置。

发明内容

针对上述情况，为克服现有技术的缺陷，本发明提出了一种通过测试纳米材料做成的标准试样的抗拉、抗扭强度，来判断该材料的抗拉、抗扭性能的纳米材料拉扭强度测试装置及其使用方法；为了简化结构、提高零件的共用率，本发明提出了一种集成了拉伸试验和扭转试验的拉扭强度测试装置，为了解决拉伸试验的夹持力不能太大（容易将低强度的材料夹扁，影响其测量结果）也不能太小（若夹持力产生的摩擦力小于拉伸力，则容易滑脱）的问题，本发明基于有效作用的连续性原理，创造性地提出了自适应夹紧装置，通过在L形滑动底座上设置底座侧板V槽的方式，使自适应夹板一和自适应夹板二被拉动的同时具有相互收紧的趋势，从而增大夹持力和摩擦力，在没有任何力传感器和控制模块的情况下，仅仅通过巧妙的机械结构，就实现了在增大拉伸力的同时自适应地增大夹持力的技术效果，克服了拉伸试验的夹持力不能太大也不能太小的技术矛盾，解决了传统的拉伸装置在拉伸时容易滑脱或者容易因为试样变薄而影响试验结果的问题。

同时，为了简化结构，使扭转强度的测量更加直观，本发明基于复合材料原理，创造性地提出了温变式区间调整型扭转装置和低量温升型渐啮合装置，通过缩短驱动轮与从动轮中心距的方式，使低温升驱动滚筒和半联动式从动卡合装置从非联动状态变化为半联动状态，再到联动状态，通过读取试样扭转一周时温变式区间调整型扭转装置和低量温升型渐啮合装置的中心距，测得该试样的抗扭强度，在没有任何力传感器的情况下，仅仅通过巧妙的机械结构和力学转化，就实现了测量得出扭力数值的技术效果；为了在测量低强度材料时进一步提高测量精度，本发明创造性地运用弹性树脂作为高强度弹性树脂从动齿的材料，在温度变化时，弹性模量也会随之连续改变，进而缩小扭转测试的测量范围、提高测量精度；通过在高强度弹性树脂从动齿上包裹铁氟龙防护保温套的方式，保护高强度弹性树脂从动齿在温度升高时不会发生快速磨损，联动部位设计为滚动接触，减少摩擦产生的热量对高强度弹性树脂从动齿温度的影响。

本发明采取的技术方案如下：本发明提出了一种纳米材料拉扭强度测试装置，包括温变式区间调整型扭转装置、低量温升型渐啮合装置、自适应夹持式抗拉测试装置、半联动滑动啮合组件和固定式主体底板，所述温变式区间调整型扭转装置设于固定式主体底板上，当温变式区间调整型扭转装置转动一周时，为抗扭强度测量的最终位置，所述低量温升型渐啮合装置设于半联动滑动啮合组件上，低量温升型渐啮合装置和温变式区间调整型扭转装置呈半联动啮合状态，所述自适应夹持式抗拉测试装置设于固定式主体底板上，通过自适应夹持式抗拉测试装置能够测试材料的抗拉强度，所述半联动滑动啮合组件设于固定式主体底板上，半联动滑动啮合组件在滑动的时候能够改变温变式区间调整型扭转装置和低量温升型渐啮合装置之间的距离。

进一步地，所述温变式区间调整型扭转装置包括轴承安装座、从动轮转动支撑轴承、从动转盘本体、电加热盘和半联动式从动卡合装置，所述轴承安装座设于固定式主体底板上，所述从动轮转动支撑轴承卡合设于轴承安装座中，所述从动转盘本体上设有从动转盘卡口，所述从动转盘本体通过从动转盘卡口卡合设于从动轮转动支撑轴承中，从动转盘本体工作时在原地被动旋转，所述从动转盘本体上设有从动转盘环形凸台，所述从动转盘本体在从动转盘环形凸台上环形均布设有从动转盘方形中空台，所述电加热盘设于从动转盘本体上，电加热盘在通电时能够提高自身温度，所述半联动式从动卡合装置环形均布设于从动转盘本体上。

作为优选地，所述半联动式从动卡合装置包括固定安装螺柱、铁氟龙防护保温套、高强度弹性树脂从动齿和紧固螺母，所述固定安装螺柱转动设于从动转盘本体上，固定安装螺柱起固定高强度弹性树脂从动齿的作用，所述铁氟龙防护保温套卡合设于从动转盘方形中空台中，铁氟龙防护保温套从外侧外圈包裹住高强度弹性树脂从动齿，能够在高强度弹性树脂从动齿温度升高、表面硬度降低时对高强度弹性树脂从动齿形成保护，防止其快速磨损，所述高强度弹性树脂从动齿卡合设于铁氟龙防护保温套中，所述高强度弹性树脂从动齿的端部设有从动齿固定孔，所述高强度弹性树脂从动齿通过从动齿固定孔卡合设于固定安装螺柱上，高强度弹性树脂从动齿在被电加热盘加热之后，自身温度会升高，此时高强度弹性树脂从动齿的弹性模量会降低，当高强度弹性树脂从动齿的温度升高之后，扭转强度测量的范围会缩小，同时测量精度会提高，所述紧固螺母和固定安装螺柱螺纹连接，紧固螺母具有防止固定安装螺柱脱落的作用。

进一步地，所述低量温升型渐啮合装置包括滑移式驱动转盘、驱动齿叉架、驱动齿销轴和低温升驱动滚筒，所述滑移式驱动转盘的中心设有驱动转盘内六角凸台，所述滑移式驱动转盘通过驱动转盘内六角凸台卡合设于半联动滑动啮合组件上，所述驱动齿叉架环形均布设于滑移式驱动转盘的外壁上，所述驱动齿销轴卡合设于驱动齿叉架上，所述低温升驱动滚筒转动设于驱动齿销轴上，所述低温升驱动滚筒和铁氟龙防护保温套滚动接触，通过低温升驱动滚筒将滑动接触转变为滚动接触，能够大大降低低量温升型渐啮合装置和铁氟龙防护保温套之间的摩擦力，不仅使运动更加顺畅，还能减少两者的磨损，以及降低摩擦产热对高强度弹性树脂从动齿的自身温度影响。

进一步地，所述自适应夹持式抗拉测试装置包括拉伸滑移装置和自适应夹紧装置，所述拉伸滑移装置设于固定式主体底板上，所述自适应夹紧装置设于从动转盘本体中；所述拉伸滑移装置包括L形滑动底座、集成式拉伸驱动电机和折弯式拉伸指针，所述L形滑动底座设于固定式主体底板上，所述L形滑动底座上设有底座侧板方槽和底座侧板V槽，所述集成式拉伸驱动电机卡合设于L形滑动底座上，L形滑动底座在集成式拉伸驱动电机的驱动下滑动，所述折弯式拉伸指针设于L形滑动底座上，通过折弯式拉伸指针读取抗扭强度的测试结果。

作为优选地，所述自适应夹紧装置包括固定式夹持器、试样本体、自适应夹板一、自适应夹板二、夹板转动销轴和夹持器预紧拉簧，所述固定式夹持器设于从动转盘本体中，所述试样本体的一端卡合设于固定式夹持器中，所述自适应夹板一和自适应夹板二通过夹板转动销轴转动连接，所述自适应夹板一的一端设有夹板一端部摩擦片，所述自适应夹板一的另一端设有夹板一尾部圆柱，所述自适应夹板二的一端设有夹板二端部摩擦片，所述自适应夹板二的另一端设有夹板二尾部圆柱，所述试样本体的另一端卡合设于夹板一端部摩擦片和夹板二端部摩擦片之间，所述自适应夹板一的尾部卡合滑动设于底座侧板方槽中，所述自适应夹板二的尾部卡合滑动设于底座侧板方槽中，所述夹板一尾部圆柱和底座侧板V槽的斜面滑动接触，所述夹板二尾部圆柱和底座侧板V槽的斜面滑动接触，L形滑动底座在朝向原理试样本体的方向滑动时，能够通过底座侧板V槽使自适应夹板一和自适应夹板二存在夹紧的趋势，从而增大两者与试样本体之间的摩擦力，所述夹持器预紧拉簧的一端设于自适应夹板一上，所述夹持器预紧拉簧的另一端设于自适应夹板二上，夹持器预紧拉簧具有在拉伸之前为自适应夹紧装置施加夹持力的作用，能够有效地防止拉伸之前和拉伸的初期试样本体滑脱的现象。

进一步地，所述半联动滑动啮合组件包括啮合滑动导轨、啮合滑动滑块、扭转电机底座、扭转电机本体和扭转力矩读数组件，所述啮合滑动导轨对称设于固定式主体底板上，所述啮合滑动滑块卡合滑动设于啮合滑动导轨上，所述扭转电机底座设于啮合滑动滑块上，所述扭转电机底座的一端设有扭转进给把手，所述扭转电机本体设于扭转电机底座上，扭转电机本体起驱动低量温升型渐啮合装置旋转的作用，所述滑移式驱动转盘通过驱动转盘内六角凸台卡合设于扭转电机本体的输出轴上，所述扭转力矩读数组件设于固定式主体底板上。

作为优选地，所述扭转力矩读数组件包括扭转力矩读数刻度尺和扭转读数指针，所述扭转力矩读数刻度尺设于固定式主体底板上，所述扭转读数指针设于扭转电机底座上，所述扭转读数指针的滑动方向与扭转力矩读数刻度尺平行，通过扭转力矩读数刻度尺和扭转读数指针的相对位置，来读取使温变式区间调整型扭转装置旋转一周的扭转力矩值。

进一步地，所述固定式主体底板包括主体底部平板、拉伸增高台、拉伸导向导轨、拉伸导向滑块、拉伸驱动齿轮、拉伸从动齿条和拉伸力读书刻度尺，所述轴承安装座设于主体底部平板上，所述拉伸增高台设于主体底部平板上，所述拉伸导向导轨设于拉伸增高台上，所述拉伸导向滑块卡合滑动设于拉伸导向导轨上，所述L形滑动底座设于拉伸导向滑块上，所述拉伸驱动齿轮卡合设于集成式拉伸驱动电机的输出轴上，所述拉伸从动齿条设于拉伸增高台上，所述拉伸驱动齿轮和拉伸从动齿条啮合连接，拉伸驱动齿轮混合拉伸从动齿条起啮合传动的作用，所述拉伸力读书刻度尺设于拉伸增高台上。

本方案还公开了一种纳米材料拉扭强度测试装置的使用方法，包括如下步骤：

步骤一：将试样本体安装完成，保证夹持位置接触良好；

步骤二：若进行抗扭强度试验，则首先需要启动扭转电机本体，用手抓住扭转进给把手控制扭转电机底座的滑动，通过低温升驱动滚筒和铁氟龙防护保温套的接触，来驱动从动转盘本体旋转，但是由于铁氟龙防护保温套为薄膜结构、高强度弹性树脂从动齿是存在弹性的，所以当接触位置靠近高强度弹性树脂从动齿的末端时，不足以克服试样本体的刚性使试样本体扭转，若从动转盘本体无法跟随滑移式驱动转盘旋转，则推动扭转电机底座、缩短滑移式驱动转盘和从动转盘本体之间的中心距，使低温升驱动滚筒接触到铁氟龙防护保温套靠近根部的位置，当从动转盘本体能够跟随旋转时，则保持扭转电机底座的位置不动，随着扭转的进行，需要频繁调整低量温升型渐啮合装置的位置；

步骤三：直到试样本体转动一周后停止，此时通过扭转读数指针和扭转力矩读数刻度尺的相对位置读取测试结果；

步骤四：若步骤三中扭转电机底座的滑动量过于微小，则更换同规格试样之后，首先通过电加热盘将高强度弹性树脂从动齿加热至合适温度，此时扭转测试的测量范围缩小，但是测量精度提高，重复步骤二和步骤三；

步骤五：若进行抗拉强度试验，则在步骤一之后启动集成式拉伸驱动电机；

步骤六：在拉伸之前和拉伸的前期，主要通过夹持器预紧拉簧的拉力使自适应夹板一和自适应夹板二夹紧试样本体，随着L形滑动底座的滑动，夹板一尾部圆柱和夹板二尾部圆柱在底座侧板V槽的导向下具有相对运动的趋势，从而增大自适应夹板一和自适应夹板二对试样本体的夹持力，观察试样本体断裂的瞬间，折弯式拉伸指针和拉伸力读书刻度尺的相对位置，从而读取试样本体的抗拉强度示数。

采用上述结构本发明取得的有益效果如下：本方案提出了一种通过测试纳米材料做成的标准试样的抗拉、抗扭强度，来判断该材料的抗拉、抗扭性能的纳米材料拉扭强度测试装置及其使用方法；为了简化结构提高零件的共用率，本发明提出了一种集成了拉伸试验和扭转试验的拉扭强度测试装置，为了解决拉伸试验的夹持力不能太大（容易将低强度的材料夹扁，影响其测量结果）也不能太小（若夹持力产生的摩擦力小于拉伸力，则容易滑脱）的问题，本发明基于有效作用的连续性原理，创造性地提出了自适应夹紧装置，通过在L形滑动底座上设置底座侧板V槽的方式，使自适应夹板一和自适应夹板二被拉动的同时具有相互收紧的趋势，在没有任何力传感器和控制模块的情况下，仅仅通过巧妙的机械结构，就实现了在增大拉伸力的同时自适应地增大夹持力的技术效果，克服了拉伸试验的夹持力不能太大也不能太小的技术矛盾，解决了传统的拉伸装置在拉伸时容易滑脱或者容易因为试样变薄而影响试验结果的问题。

同时，为了简化结构，使扭转强度的测量更加直观，本发明基于复合材料原理，创造性地提出了温变式区间调整型扭转装置和低量温升型渐啮合装置，通过缩短驱动轮与从动轮中心距的方式，使低温升驱动滚筒和半联动式从动卡合装置从非联动状态变化为半联动状态，再到联动状态，通过读取试样扭转一周时温变式区间调整型扭转装置和低量温升型渐啮合装置的中心距，测得该试样的抗扭强度，在没有任何力传感器的情况下，仅仅通过巧妙的机械结构和力学转化，就实现了测量得出扭力数值的技术效果；为了在测量低强度材料时进一步提高测量精度，本发明创造性地运用弹性树脂作为高强度弹性树脂从动齿的材料，在温度变化时，弹性模量也会随之连续改变，进而缩小扭转测试的测量范围、提高测量精度；通过在高强度弹性树脂从动齿上包裹铁氟龙防护保温套的方式，保护高强度弹性树脂从动齿在温度升高时不会发生快速磨损。

附图说明

图1为本发明提出的一种纳米材料拉扭强度测试装置的立体图；

图2为本发明提出的一种纳米材料拉扭强度测试装置的主视图；

图3为本发明提出的一种纳米材料拉扭强度测试装置的俯视图；

图4为本发明提出的一种纳米材料拉扭强度测试装置的后视图；

图5为图2中沿着剖切线A-A的剖视图；

图6为本发明提出的一种纳米材料拉扭强度测试装置的温变式区间调整型扭转装置的结构示意图；

图7为本发明提出的一种纳米材料拉扭强度测试装置的低量温升型渐啮合装置的结构示意图；

图8为本发明提出的一种纳米材料拉扭强度测试装置的自适应夹持式抗拉测试装置的结构示意图；

图9为本发明提出的一种纳米材料拉扭强度测试装置的半联动滑动啮合组件的结构示意图；

图10为本发明提出的一种纳米材料拉扭强度测试装置的固定式主体底板的结构示意图；

图11为图5中Ⅰ处的局部放大图；

图12为图4中Ⅱ处的局部放大图；

图13为图5中Ⅲ处的局部放大图。

其中，1、温变式区间调整型扭转装置，2、低量温升型渐啮合装置，3、自适应夹持式抗拉测试装置，4、半联动滑动啮合组件，5、固定式主体底板，6、轴承安装座，7、从动轮转动支撑轴承，8、从动转盘本体，9、电加热盘，10、半联动式从动卡合装置，11、从动转盘卡口，12、从动转盘环形凸台，13、从动转盘方形中空台，14、固定安装螺柱，15、铁氟龙防护保温套，16、高强度弹性树脂从动齿，17、紧固螺母，18、从动齿固定孔，19、滑移式驱动转盘，20、驱动齿叉架，21、驱动齿销轴，22、低温升驱动滚筒，23、驱动转盘内六角凸台，24、拉伸滑移装置，25、自适应夹紧装置，26、L形滑动底座，27、集成式拉伸驱动电机，28、折弯式拉伸指针，29、固定式夹持器，30、试样本体，31、自适应夹板一，32、自适应夹板二，33、夹板转动销轴，34、夹持器预紧拉簧，35、底座侧板方槽，36、底座侧板V槽，37、夹板一端部摩擦片，38、夹板一尾部圆柱，39、夹板二端部摩擦片，40、夹板二尾部圆柱，41、啮合滑动导轨，42、啮合滑动滑块，43、扭转电机底座，44、扭转电机本体，45、扭转力矩读数组件，46、扭转进给把手，47、扭转力矩读数刻度尺，48、扭转读数指针，49、主体底部平板，50、拉伸增高台，51、拉伸导向导轨，52、拉伸导向滑块，53、拉伸驱动齿轮，54、拉伸从动齿条，55、拉伸力读书刻度尺。

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。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

如图1所示，本发明提出了一种纳米材料拉扭强度测试装置，包括温变式区间调整型扭转装置1、低量温升型渐啮合装置2、自适应夹持式抗拉测试装置3、半联动滑动啮合组件4和固定式主体底板5，温变式区间调整型扭转装置1设于固定式主体底板5上，当温变式区间调整型扭转装置1转动一周时，为抗扭强度测量的最终位置，低量温升型渐啮合装置2设于半联动滑动啮合组件4上，低量温升型渐啮合装置2和温变式区间调整型扭转装置1呈半联动啮合状态，自适应夹持式抗拉测试装置3设于固定式主体底板5上，通过自适应夹持式抗拉测试装置3能够测试材料的抗拉强度，半联动滑动啮合组件4设于固定式主体底板5上，半联动滑动啮合组件4在滑动的时候能够改变温变式区间调整型扭转装置1和低量温升型渐啮合装置2之间的距离。

如图1、图5、图10、图12所示，固定式主体底板5包括主体底部平板49、拉伸增高台50、拉伸导向导轨51、拉伸导向滑块52、拉伸驱动齿轮53、拉伸从动齿条54和拉伸力读书刻度尺55，拉伸增高台50设于主体底部平板49上，拉伸导向导轨51设于拉伸增高台50上，拉伸导向滑块52卡合滑动设于拉伸导向导轨51上，拉伸从动齿条54设于拉伸增高台50上，拉伸驱动齿轮53和拉伸从动齿条54啮合连接，拉伸驱动齿轮53混合拉伸从动齿条54起啮合传动的作用，拉伸力读书刻度尺55设于拉伸增高台50上。

如图1、图2、图6、图13所示，温变式区间调整型扭转装置1包括轴承安装座6、从动轮转动支撑轴承7、从动转盘本体8、电加热盘9和半联动式从动卡合装置10，轴承安装座6设于主体底部平板49上，从动轮转动支撑轴承7卡合设于轴承安装座6中，从动转盘本体8上设有从动转盘卡口11，从动转盘本体8通过从动转盘卡口11卡合设于从动轮转动支撑轴承7中，从动转盘本体8工作时在原地被动旋转，从动转盘本体8上设有从动转盘环形凸台12，从动转盘本体8在从动转盘环形凸台12上环形均布设有从动转盘方形中空台13，电加热盘9设于从动转盘本体8上，电加热盘9在通电时能够提高自身温度，半联动式从动卡合装置10环形均布设于从动转盘本体8上；半联动式从动卡合装置10包括固定安装螺柱14、铁氟龙防护保温套15、高强度弹性树脂从动齿16和紧固螺母17，固定安装螺柱14转动设于从动转盘本体8上，固定安装螺柱14起固定高强度弹性树脂从动齿16的作用，铁氟龙防护保温套15卡合设于从动转盘方形中空台13中，铁氟龙防护保温套15从外侧外圈包裹住高强度弹性树脂从动齿16，能够在高强度弹性树脂从动齿16温度升高、表面硬度降低时对高强度弹性树脂从动齿16形成保护，防止其快速磨损，高强度弹性树脂从动齿16卡合设于铁氟龙防护保温套15中，高强度弹性树脂从动齿16的端部设有从动齿固定孔18，高强度弹性树脂从动齿16通过从动齿固定孔18卡合设于固定安装螺柱14上，高强度弹性树脂从动齿16在被电加热盘9加热之后，自身温度会升高，此时高强度弹性树脂从动齿16的弹性模量会降低，当高强度弹性树脂从动齿16的温度升高之后，扭转强度测量的范围会缩小，同时测量精度会提高，紧固螺母17和固定安装螺柱14螺纹连接，紧固螺母17具有防止固定安装螺柱14脱落的作用。

如图1、图2、图9所示，半联动滑动啮合组件4包括啮合滑动导轨41、啮合滑动滑块42、扭转电机底座43、扭转电机本体44和扭转力矩读数组件45，啮合滑动导轨41对称设于固定式主体底板5上，啮合滑动滑块42卡合滑动设于啮合滑动导轨41上，扭转电机底座43设于啮合滑动滑块42上，扭转电机底座43的一端设有扭转进给把手46，扭转电机本体44设于扭转电机底座43上，扭转电机本体44起驱动低量温升型渐啮合装置2旋转的作用，扭转力矩读数组件45设于固定式主体底板5上；扭转力矩读数组件45包括扭转力矩读数刻度尺47和扭转读数指针48，扭转力矩读数刻度尺47设于固定式主体底板5上，扭转读数指针48设于扭转电机底座43上，扭转读数指针48的滑动方向与扭转力矩读数刻度尺47平行，通过扭转力矩读数刻度尺47和扭转读数指针48的相对位置，来读取使温变式区间调整型扭转装置1旋转一周的扭转力矩值。

如图1、图2、图7所示，低量温升型渐啮合装置2包括滑移式驱动转盘19、驱动齿叉架20、驱动齿销轴21和低温升驱动滚筒22，滑移式驱动转盘19的中心设有驱动转盘内六角凸台23，滑移式驱动转盘19通过驱动转盘内六角凸台23卡合设于扭转电机本体44的输出轴上，驱动齿叉架20环形均布设于滑移式驱动转盘19的外壁上，驱动齿销轴21卡合设于驱动齿叉架20上，低温升驱动滚筒22转动设于驱动齿销轴21上，低温升驱动滚筒22和铁氟龙防护保温套15滚动接触，通过低温升驱动滚筒22将滑动接触转变为滚动接触，能够大大降低低量温升型渐啮合装置2和铁氟龙防护保温套15之间的摩擦力，不仅使运动更加顺畅，还能减少两者的磨损，以及降低摩擦产热对高强度弹性树脂从动齿16的自身温度影响。

如图1、图3、图8、图11所示，自适应夹持式抗拉测试装置3包括拉伸滑移装置24和自适应夹紧装置25，拉伸滑移装置24设于固定式主体底板5上，自适应夹紧装置25设于从动转盘本体8中；拉伸滑移装置24包括L形滑动底座26、集成式拉伸驱动电机27和折弯式拉伸指针28，L形滑动底座26设于拉伸导向滑块52上，L形滑动底座26上设有底座侧板方槽35和底座侧板V槽36，集成式拉伸驱动电机27卡合设于L形滑动底座26上，拉伸驱动齿轮53卡合设于集成式拉伸驱动电机27的输出轴上，L形滑动底座26在集成式拉伸驱动电机27的驱动下滑动，折弯式拉伸指针28设于L形滑动底座26上，通过折弯式拉伸指针28读取抗扭强度的测试结果；自适应夹紧装置25包括固定式夹持器29、试样本体30、自适应夹板一31、自适应夹板二32、夹板转动销轴33和夹持器预紧拉簧34，固定式夹持器29设于从动转盘本体8中，试样本体30的一端卡合设于固定式夹持器29中，自适应夹板一31和自适应夹板二32通过夹板转动销轴33转动连接，自适应夹板一31的一端设有夹板一端部摩擦片37，自适应夹板一31的另一端设有夹板一尾部圆柱38，自适应夹板二32的一端设有夹板二端部摩擦片39，自适应夹板二32的另一端设有夹板二尾部圆柱40，试样本体30的另一端卡合设于夹板一端部摩擦片37和夹板二端部摩擦片39之间，自适应夹板一31的尾部卡合滑动设于底座侧板方槽35中，自适应夹板二32的尾部卡合滑动设于底座侧板方槽35中，夹板一尾部圆柱38和底座侧板V槽36的斜面滑动接触，夹板二尾部圆柱40和底座侧板V槽36的斜面滑动接触，L形滑动底座26在朝向原理试样本体30的方向滑动时，能够通过底座侧板V槽36使自适应夹板一31和自适应夹板二32存在夹紧的趋势，从而增大两者与试样本体30之间的摩擦力，夹持器预紧拉簧34的一端设于自适应夹板一31上，夹持器预紧拉簧34的另一端设于自适应夹板二32上，夹持器预紧拉簧34具有在拉伸之前为自适应夹紧装置25施加夹持力的作用，能够有效地防止拉伸之前和拉伸的初期试样本体30滑脱的现象。

具体使用时，首先用户需要将试样本体30安装完成，保证夹持位置接触良好；若进行抗扭强度试验，则首先需要启动扭转电机本体44，用手抓住扭转进给把手46控制扭转电机底座43的滑动，通过低温升驱动滚筒22和铁氟龙防护保温套15的接触，来驱动从动转盘本体8旋转，但是由于铁氟龙防护保温套15为薄膜结构、高强度弹性树脂从动齿16是存在弹性的，所以当接触位置靠近高强度弹性树脂从动齿16的末端时，不足以克服试样本体30的刚性使试样本体30扭转，若从动转盘本体8无法跟随滑移式驱动转盘19旋转，则推动扭转电机底座43、缩短滑移式驱动转盘19和从动转盘本体8之间的中心距，使低温升驱动滚筒22接触到铁氟龙防护保温套15靠近根部的位置，当从动转盘本体8能够跟随旋转时，则保持扭转电机底座43的位置不动，随着扭转的进行，需要频繁调整低量温升型渐啮合装置2的位置；直到试样本体30转动一周后停止，此时通过扭转读数指针48和扭转力矩读数刻度尺47的相对位置读取测试结果；若步骤三中扭转电机底座43的滑动量过于微小，则更换同规格试样之后，首先通过电加热盘9将高强度弹性树脂从动齿16加热至合适温度，此时扭转测试的测量范围缩小，但是测量精度提高，重复步骤二和步骤三；若进行抗拉强度试验，则在步骤一之后启动集成式拉伸驱动电机27；在拉伸之前和拉伸的前期，主要通过夹持器预紧拉簧34的拉力使自适应夹板一31和自适应夹板二32夹紧试样本体30，随着L形滑动底座26的滑动，夹板一尾部圆柱38和夹板二尾部圆柱40在底座侧板V槽36的导向下具有相对运动的趋势，从而增大自适应夹板一31和自适应夹板二32对试样本体30的夹持力，观察试样本体30断裂的瞬间，折弯式拉伸指针28和拉伸力读书刻度尺55的相对位置，从而读取试样本体30的抗拉强度示数，以上便是本发明整体的工作流程，下次使用时重复此步骤即可。

实际的操作过程非常简单易行，仅仅包括：将试样本体30安装完成，保证夹持位置接触良好；若进行抗扭强度试验，则首先需要启动扭转电机本体44，用手抓住扭转进给把手46控制扭转电机底座43的滑动，若从动转盘本体8无法跟随滑移式驱动转盘19旋转，则推动扭转电机底座43、缩短滑移式驱动转盘19和从动转盘本体8之间的中心距，当从动转盘本体8能够跟随旋转时，则保持扭转电机底座43的位置不动；直到试样本体30转动一周后停止，此时通过扭转读数指针48和扭转力矩读数刻度尺47的相对位置读取测试结果；若步骤三中扭转电机底座43的滑动量过于微小，则更换同规格试样之后，首先通过电加热盘9将高强度弹性树脂从动齿16加热至合适温度，重复步骤二和步骤三；若进行抗拉强度试验，则在步骤一之后启动集成式拉伸驱动电机27；观察试样本体30断裂的瞬间，折弯式拉伸指针28和拉伸力读书刻度尺55的相对位置，从而读取试样本体30的抗拉强度示数。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

以上对本发明及其实施方式进行了描述，这种描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。总而言之如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种纳米材料拉扭强度测试装置，其特征在于：包括温变式区间调整型扭转装置（1）、低量温升型渐啮合装置（2）、自适应夹持式抗拉测试装置（3）、半联动滑动啮合组件（4）和固定式主体底板（5），所述温变式区间调整型扭转装置（1）设于固定式主体底板（5）上，所述低量温升型渐啮合装置（2）设于半联动滑动啮合组件（4）上，所述自适应夹持式抗拉测试装置（3）设于固定式主体底板（5）上，所述半联动滑动啮合组件（4）设于固定式主体底板（5）上；

所述温变式区间调整型扭转装置（1）包括轴承安装座（6）、从动轮转动支撑轴承（7）、从动转盘本体（8）、电加热盘（9）和半联动式从动卡合装置（10），所述轴承安装座（6）设于固定式主体底板（5）上，所述从动轮转动支撑轴承（7）卡合设于轴承安装座（6）中，所述从动转盘本体（8）上设有从动转盘卡口（11），所述从动转盘本体（8）通过从动转盘卡口（11）卡合设于从动轮转动支撑轴承（7）中，所述从动转盘本体（8）上设有从动转盘环形凸台（12），所述从动转盘本体（8）在从动转盘环形凸台（12）上环形均布设有从动转盘方形中空台（13），所述电加热盘（9）设于从动转盘本体（8）上，所述半联动式从动卡合装置（10）环形均布设于从动转盘本体（8）上；

所述半联动式从动卡合装置（10）包括固定安装螺柱（14）、铁氟龙防护保温套（15）、高强度弹性树脂从动齿（16）和紧固螺母（17），所述固定安装螺柱（14）转动设于从动转盘本体（8）上，所述铁氟龙防护保温套（15）卡合设于从动转盘方形中空台（13）中，所述高强度弹性树脂从动齿（16）卡合设于铁氟龙防护保温套（15）中，所述高强度弹性树脂从动齿（16）的端部设有从动齿固定孔（18），所述高强度弹性树脂从动齿（16）通过从动齿固定孔（18）卡合设于固定安装螺柱（14）上，所述紧固螺母（17）和固定安装螺柱（14）螺纹连接；

所述低量温升型渐啮合装置（2）包括滑移式驱动转盘（19）、驱动齿叉架（20）、驱动齿销轴（21）和低温升驱动滚筒（22），所述滑移式驱动转盘（19）的中心设有驱动转盘内六角凸台（23），所述滑移式驱动转盘（19）通过驱动转盘内六角凸台（23）卡合设于半联动滑动啮合组件（4）上，所述驱动齿叉架（20）环形均布设于滑移式驱动转盘（19）的外壁上，所述驱动齿销轴（21）卡合设于驱动齿叉架（20）上，所述低温升驱动滚筒（22）转动设于驱动齿销轴（21）上，所述低温升驱动滚筒（22）和铁氟龙防护保温套（15）滚动接触；

所述自适应夹持式抗拉测试装置（3）包括拉伸滑移装置（24）和自适应夹紧装置（25），所述拉伸滑移装置（24）设于固定式主体底板（5）上，所述自适应夹紧装置（25）设于从动转盘本体（8）中；

所述半联动滑动啮合组件（4）包括啮合滑动导轨（41）、啮合滑动滑块（42）、扭转电机底座（43）、扭转电机本体（44）和扭转力矩读数组件（45）。

2.根据权利要求1所述的一种纳米材料拉扭强度测试装置，其特征在于：所述拉伸滑移装置（24）包括L形滑动底座（26）、集成式拉伸驱动电机（27）和折弯式拉伸指针（28），所述L形滑动底座（26）设于固定式主体底板（5）上，所述L形滑动底座（26）上设有底座侧板方槽（35）和底座侧板V槽（36），所述集成式拉伸驱动电机（27）卡合设于L形滑动底座（26）上，所述折弯式拉伸指针（28）设于L形滑动底座（26）上。

3.根据权利要求2所述的一种纳米材料拉扭强度测试装置，其特征在于：所述自适应夹紧装置（25）包括固定式夹持器（29）、试样本体（30）、自适应夹板一（31）、自适应夹板二（32）、夹板转动销轴（33）和夹持器预紧拉簧（34），所述固定式夹持器（29）设于从动转盘本体（8）中，所述试样本体（30）的一端卡合设于固定式夹持器（29）中，所述自适应夹板一（31）和自适应夹板二（32）通过夹板转动销轴（33）转动连接，所述自适应夹板一（31）的一端设有夹板一端部摩擦片（37），所述自适应夹板一（31）的另一端设有夹板一尾部圆柱（38），所述自适应夹板二（32）的一端设有夹板二端部摩擦片（39），所述自适应夹板二（32）的另一端设有夹板二尾部圆柱（40），所述试样本体（30）的另一端卡合设于夹板一端部摩擦片（37）和夹板二端部摩擦片（39）之间，所述自适应夹板一（31）的尾部卡合滑动设于底座侧板方槽（35）中，所述自适应夹板二（32）的尾部卡合滑动设于底座侧板方槽（35）中，所述夹板一尾部圆柱（38）和底座侧板V槽（36）的斜面滑动接触，所述夹板二尾部圆柱（40）和底座侧板V槽（36）的斜面滑动接触，所述夹持器预紧拉簧（34）的一端设于自适应夹板一（31）上，所述夹持器预紧拉簧（34）的另一端设于自适应夹板二（32）上。

4.根据权利要求3所述的一种纳米材料拉扭强度测试装置，其特征在于：所述啮合滑动导轨（41）对称设于固定式主体底板（5）上，所述啮合滑动滑块（42）卡合滑动设于啮合滑动导轨（41）上，所述扭转电机底座（43）设于啮合滑动滑块（42）上，所述扭转电机底座（43）的一端设有扭转进给把手（46），所述扭转电机本体（44）设于扭转电机底座（43）上，所述滑移式驱动转盘（19）通过驱动转盘内六角凸台（23）卡合设于扭转电机本体（44）的输出轴上，所述扭转力矩读数组件（45）设于固定式主体底板（5）上。

5.根据权利要求4所述的一种纳米材料拉扭强度测试装置，其特征在于：所述扭转力矩读数组件（45）包括扭转力矩读数刻度尺（47）和扭转读数指针（48），所述扭转力矩读数刻度尺（47）设于固定式主体底板（5）上，所述扭转读数指针（48）设于扭转电机底座（43）上，所述扭转读数指针（48）的滑动方向与扭转力矩读数刻度尺（47）平行。

6.根据权利要求5所述的一种纳米材料拉扭强度测试装置，其特征在于：所述固定式主体底板（5）包括主体底部平板（49）、拉伸增高台（50）、拉伸导向导轨（51）、拉伸导向滑块（52）、拉伸驱动齿轮（53）、拉伸从动齿条（54）和拉伸力读书刻度尺（55），所述轴承安装座（6）设于主体底部平板（49）上，所述拉伸增高台（50）设于主体底部平板（49）上，所述拉伸导向导轨（51）设于拉伸增高台（50）上，所述拉伸导向滑块（52）卡合滑动设于拉伸导向导轨（51）上，所述L形滑动底座（26）设于拉伸导向滑块（52）上，所述拉伸驱动齿轮（53）卡合设于集成式拉伸驱动电机（27）的输出轴上，所述拉伸从动齿条（54）设于拉伸增高台（50）上，所述拉伸驱动齿轮（53）和拉伸从动齿条（54）啮合连接，所述拉伸力读书刻度尺（55）设于拉伸增高台（50）上。

7.一种根据权利要求6所述的纳米材料拉扭强度测试装置的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一：将试样本体（30）安装完成；

步骤二：若进行抗扭强度试验，则首先需要启动扭转电机本体（44），用手抓住扭转进给把手（46）控制扭转电机底座（43）的滑动，若从动转盘本体（8）无法跟随滑移式驱动转盘（19）旋转，则推动扭转电机底座（43）、缩短滑移式驱动转盘（19）和从动转盘本体（8）之间的中心距，当从动转盘本体（8）能够跟随旋转时，则保持扭转电机底座（43）的位置不动；

步骤三：直到试样本体（30）转动一周后停止，此时通过扭转读数指针（48）和扭转力矩读数刻度尺（47）的相对位置读取测试结果；

步骤四：若步骤三中扭转电机底座（43）的滑动量过于微小，则更换同规格试样之后，首先通过电加热盘（9）将高强度弹性树脂从动齿（16）加热至合适温度，重复步骤二和步骤三；

步骤五：若进行抗拉强度试验，则在步骤一之后启动集成式拉伸驱动电机（27）；

步骤六：观察试样本体（30）断裂的瞬间，折弯式拉伸指针（28）和拉伸力读书刻度尺（55）的相对位置，从而读取试样本体（30）的抗拉强度示数。

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