CN115575225A - 一种金属试样机械加载测试机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种金属试样机械加载测试机，包括机架、加载装置以及金属试样，机架包括底座和支撑架，支撑架底部与底座固定连接，支撑架顶部设有加载装置，加载装置包括底座、夹具、拉力钢绳以及加载机构，底座与支撑架固定连接，夹具安装于底座上，加载机构包括放大系数为三的杠杆机构和放大系数为二的差动滑轮，杠杆机构包括长臂、短臂、支撑座、配重篮以及配重块，长臂横向设置且短臂竖向设置，支撑座位于长臂与短臂之间，支撑座与支撑架铰接，配重篮悬挂于端头部，配重篮内放置有配重块，拉力钢绳一端连接差动滑轮移动端，拉力钢绳另一端连接夹具对金属试样进行加载，可以解决现有金属试样力学性能测试机加载功能单一的技术问题。

Description

一种金属试样机械加载测试机

技术领域

本发明涉及实验测试装置技术领域，尤其涉及一种金属试样机械加载测试机。

背景技术

拉伸实验作为一种材料常规力学性能试验，是在特定试验温度、湿度和拉伸速度下，对试样的轴向施加拉伸载荷，测定材料力学特性的方法。其实验方法为使用标准的拉伸夹具在可控的拉伸力作用下将试样从弹性变形持续拉伸，直至材料被破坏。可得到的相关参数有拉伸应力、拉伸强度、屈服强度、断裂伸长率、弹性模量等，蠕变数据可以通过高温环境下的拉伸试验获得。

弯曲实验是测定材料承受弯曲载荷时的一种力学特性试验，常用于检验材料的表面缺陷如渗碳或表面淬火层质量等。此外，对于脆性材料，由于其对偏心敏感，使用拉伸试验很难准确测定脆性材料的力学性能指标，因此常用弯曲试验测定其抗弯强度，并相对比较材料的变形能力。

扭转试验是对试样施加扭矩T，测量扭矩T及相应的扭角φ，绘制出扭转曲线图，一般扭至断裂，以便测定金属材料的各项扭转力学性能指标。

现有的金属试样力学性能实验测试机功能单一，例如中国专利公开号CN207586026U公开了一种自对中式紧固件拉伸类测试装夹装置，其仅能在对试样的拉伸加载测试时对试样进行装夹，又例如中国专利公开号CN212932155U公开了一种可变力矩纯弯曲梁实验的材料力学多功能实验台，其仅能实现对试样的弯曲加载测试。因此当需要同时对金属试样进行拉伸、弯曲和扭转测试实验时，需要在不同的测试设备上进行，操作不便且成本较高。因此，设计一种能够同时对金属试样进行拉伸、弯曲和扭转测试实验的设备是十分有必要的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种金属试样机械加载测试机，以解决现有金属试样力学性能测试机加载功能单一的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种金属试样机械加载测试机，包括机架和加载装置，所述机架包括底座和支撑架，所述支撑架底部与所述底座固定连接，所述支撑架顶部设有所述加载装置，

所述加载装置包括夹具、拉力钢绳以及加载机构，所述夹具与所述支撑架顶部固定连接，所述加载机构包括放大系数为三的杠杆机构和放大系数为二的差动滑轮，所述杠杆机构包括长臂、短臂、支撑座、配重篮以及配重块，所述长臂横向设置且所述短臂竖向设置，所述支撑座位于所述长臂与所述短臂之间，所述支撑座与所述支撑架铰接，所述配重篮悬挂于所述长臂端头部，所述配重篮内放置有所述配重块，所述差动滑轮固定端与所述支撑架固定连接，所述差动滑轮的链条固定连接所述短臂的端头部，所述拉力钢绳一端连接所述差动滑轮移动端，所述拉力钢绳另一端连接所述夹具对所述金属试样进行加载。

优选的，所述夹具包括夹具座、左夹块、右夹块、内夹具、金属试样、限位销以及滑轨，所述夹具座固定设于所述支撑架顶部，所述滑轨横向设置且两端与所述夹具座固定连接，所述左夹块和右夹块分别横向滑设于所述滑轨上，所述左夹块和右夹块上分别设有卡槽，两所述卡槽的内侧壁均设有卡口，所述金属试样的左端卡设于所述左夹块上的卡槽内且右端卡设于所述右夹块上的卡槽内，所述左夹块左侧固定连接所述拉力钢绳，所述右夹块的右侧设有上限位孔，所述夹具座上设有若干并排设置的下限位孔，所述上限位孔与其中一个所述下限位孔通之间连接有限位销。

优选的，所述夹具包括夹具座、升降滑轨、上支撑块、上支辊、下支辊、下支撑块、右支撑块以及升降座，所述夹具座固定设于所述支撑架顶部，两个所述下支撑块分别横向滑设于所述夹具座上，两个所述下撑块顶部分别固定设有所述下支辊，所述滑轨竖向设置且背部与所述夹具座固定连接，所述升降座竖向滑设于所述升降滑轨上，所述升降座上固定安装有横向滑轨，所述横向滑轨上滑设有两个所述上支撑块，两个所述上支撑块底部分别固定有上支辊，所述升降座固定连接所述拉力钢绳。

优选的，所述夹具包括夹具座、扭杆、左支撑块、右支撑块、偏角调节槽、左预紧螺栓、右预紧螺栓以及滑轨，所述夹具座固定设于所述支撑架顶部，所述滑轨横向设置且两端与所述夹具座固定连接，所述左支撑块和右支撑块分别横向滑设于所述滑轨上，所述左支撑块右侧设有左夹块，所述左夹块通过第一转轴与所述左支撑块转动连接，所述右支撑块左侧设有右夹块，所述右夹块通过第二转轴与所述右支撑块转动连接，所述左夹块和所述右夹块的内侧均设有凹槽，所述金属试样的两端分别夹设于所述左夹块和所述右夹块上的凹槽内，所述左支撑块设有第一弧形孔，所述左预紧螺栓贯穿第一弧形孔连接所述左夹块，所述右支撑块设有第二弧形孔，所述右预紧螺栓贯穿第二弧形孔连接所述右夹块，所述第一转轴与所述扭杆的一端固定连接，所述扭杆的另一端连接拉力钢绳。

优选的，还包括冷却装置，所述冷却装置包括空气压缩机、输气管、喷嘴以及控制阀门，所述喷嘴固定安装于金属试样正下方，所述空气压缩机通过所述输气管连接所述喷嘴，所述输气管上安装有所述控制阀门。

优选的，所述支撑架上转动安装有过线轮，所述拉力钢绳绕过所述过线轮连接所述夹具。

采用上述技术方案所取得的技术效果为：

本申请的金属试样机械加载测试机通用性强，通过更换夹具可分别对金属试样进行拉伸实验、弯曲实验和扭转实验，操作简便，不但能够节省实验场地，而且大大降低了实验成本。该测试机的拉力来源是由重物放置于配重篮上经过放大系数为3倍的杠杆和放大系数为2倍的差动滑轮组组成的加载装置。加载装置结构紧凑，且拉力便于调节，能够实现对试样进行拉伸、弯曲和扭转三种形式的机械加载。本申请的金属试样机械加载测试机的结构设计巧妙，且各部分加工制造方便，能够有效对金属试样进行拉伸实验、弯曲实验和扭转实验。

由于所述加载装置为拉伸测试装置，可以对金属试样施加拉伸载荷从而进行拉伸测试。

由于所述加载装置为弯曲测试装置，可以对金属试样施加弯曲载荷从而进行弯曲测试。

由于所述加载装置为扭转测试装置，可以对金属试样施加扭转载荷从而进行扭转测试。

由于还包括冷却装置，所述冷却装置包括空气压缩机、输气管、喷嘴以及控制阀门，所述喷嘴固定安装于所述金属试样正下方，所述空气压缩机通过所述输气管连接所述喷嘴，所述输气管上安装有所述控制阀门，冷却装置配合加热装置使用，如采用激光加热试样，再配合冷却装置，就可以对金属试样同时施加冷热循环加载与机械加载。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本申请实施例一的正面结构示意图；

图2是本申请实施例一的立体结构示意图；

图3是本申请实施例二的立体结构示意图；

图4是本申请实施例三的立体结构示意图；

图5是本申请实施例一的加载装置拉力钢绳绕线图；

图6是本申请实施例二的加载装置拉力钢绳绕线图；

图7是本申请实施例三的加载装置拉力钢绳绕线图；

图中，1、机架；11、底座；12、支撑架；2、拉力钢绳；3、差动滑轮；4、金属试样；5、杠杆机构；51、长臂；52、短臂；53、支撑座；54、配重篮；55、配重块；61、夹具座；62、左夹块；63、右夹块；64、内夹具；65、限位销；66、滑轨；67、卡槽；71、升降滑轨；72、上支撑块；73、上支辊；74、下支辊；75、下支撑块；76、右支撑块；77、升降座；81、夹具座；82、扭杆；83、左支撑块；84、右支撑块；85、滑轨；86、第二弧形孔；87、右预紧螺栓；91、输气管；92、喷嘴；93、控制阀门；10、过线轮。

具体实施方式

实施例一

如图1～2以及图5所示，一种金属试样机械加载测试机，包括机架1和加载装置，机架1包括底座11和支撑架12，支撑架12底部与底座11固定连接，支撑架12顶部设有加载装置。

加载装置包括夹具、拉力钢绳2以及加载机构，夹具包括夹具座61、左夹块62、右夹块63、内夹具64、金属试样、限位销65以及滑轨66，夹具座61固定设于支撑架12顶部，滑轨66横向设置且两端与夹具座61固定连接，左夹块62和右夹块63分别横向滑设于滑轨66上，左夹块62和右夹块63上分别设有卡槽67，两卡槽67的内侧壁均设有卡口，金属试样4的左端卡设于左夹块62上的卡槽67内且右端卡设于右夹块63上的卡槽67内，左夹块62左侧固定连接拉力钢绳2，右夹块63的右侧设有上限位孔，夹具座61上设有若干并排设置的下限位孔，上限位孔与其中一个下限位孔通之间连接有限位销65。

加载机构包括放大系数为三的杠杆机构5和放大系数为二的差动滑轮3。杠杆机构5包括长臂51、短臂52、支撑座53、配重篮54以及配重块55，长臂51横向设置且短臂52竖向设置，支撑座53位于长臂51与短臂52之间，支撑座53与支撑架12铰接，配重篮悬挂于长臂51端头部，配重篮54放置有配重块55，差动滑轮包括固定端和移动端，差动滑轮固定端与支撑架12固定连接，差动滑轮移动端与支撑架12横向滑动连接，差动滑轮3的链条固定连接短臂52的端头部，拉力钢绳2一端连接动滑轮移动端，拉力钢绳2另一端绕过支撑架12上的过线轮10连接夹具对金属试样4进行加载。

本金属试样机械加载测试机还包括冷却装置，所述冷却装置包括空气压缩机、输气管91、喷嘴92以及控制阀门93，所述喷嘴92固定安装于所述金属试样正下方，所述空气压缩机通过所述输气管91连接所述喷嘴92，所述输气管91上安装有所述控制阀门93。冷却装置配合加热装置使用，如采用激光加热试样，再配合冷却装置，就可以对金属试样同时施加冷热循环加载与机械加载

使用时该夹具进行测试时，左夹块62、右夹块63相互配合作用，将金属试样固定在同一平面上，限位销65限制了内外夹具组合体的移动，使其固定下来，滑轨66的作用在于实现左侧拉力的施加。

实施例二

如图3和图6所示，夹具包括夹具座、升降滑轨71、上支撑块72、上支辊73、下支辊74、下支撑块75、右支撑块76以及升降座77，夹具座固定设于支撑架顶部，两个下支撑块75分别横向滑设于夹具座上，两个下撑块顶部分别固定设有下支辊74，滑轨竖向设置且背部与夹具座固定连接，升降座77竖向滑设于升降滑轨71上，升降座77上固定安装有横向滑轨，横向滑轨上滑设有两个上支撑块72，两个上支撑块72底部分别固定有上支辊73，升降座77固定连接拉力钢绳。该夹具结构可以对金属试样施加弯曲载荷。

使用时该夹具进行测试时，将金属试样通过两个下支辊74进行支撑，升降滑轨71带动升降座77和上支撑块72进行垂直方向的移动对金属试样进行加载，下支撑块75滑设于夹具座上内主要起支撑作用。

实施例三

如图4和图7所示，夹具包括夹具座81、扭杆82、左支撑块83、右支撑块84、偏角调节槽以及滑轨85，夹具座81固定设于支撑架顶部，滑轨85横向设置且两端与夹具座81固定连接，左支撑块83和右支撑块84分别横向滑设于滑轨85上，左支撑块83右侧设有左夹块，左夹块通过第一转轴与左支撑块83转动连接，右支撑块84左侧设有右夹块，右夹块通过第二转轴与右支撑块84转动连接，左夹块和右夹块的内侧均设有凹槽，金属试样的两端分别夹设于左夹块和右夹块上的凹槽内，左夹块和右夹块上可设置螺纹通孔来连接螺栓用于将金属试样紧固。左支撑块83设有第一弧形孔，左预紧螺栓贯穿第一弧形孔连接左夹块，右支撑块84设有第二弧形孔86，右预紧螺栓87贯穿第二弧形孔86连接右夹块，第一转轴与扭杆82的一端固定连接，扭杆82的另一端连接拉力钢绳。该夹具结构可以对金属试样施加扭转载荷。使用时该夹具进行测试时，左夹块和右夹块在螺栓的作用下夹住试样，第一、第二弧形孔86的作用在于调整偏转角度，滑轨85主要的作用为调整试样的夹持长度，拉力钢绳6主要提供垂直向下的拉力，在扭杆82的作用下对试样进行扭转。

本申请的金属试样机械加载测试机通用性强，通过更换夹具可分别对金属试样进行拉伸实验、弯曲实验和扭转实验，操作简便，不但能够节省实验场地，而且大大降低了实验成本。该测试机的拉力来源是由重物放置于配重篮54上经过放大系数为三倍的杠杆和放大系数为两倍的差动滑轮组3组成的加载装置。加载装置结构紧凑，且拉力便于调节，能够实现对进行拉伸、弯曲和扭转三种形式的机械加载。本申请的金属试样机械加载测试机的结构设计巧妙，且各部分加工制造方便，能够有效对金属试样4进行拉伸实验、弯曲实验和扭转测试实验。

Claims (6)

1.一种金属试样机械加载测试机，其特征在于，包括机架和加载装置，所述机架包括底座和支撑架，所述支撑架底部与所述底座固定连接，所述支撑架顶部设有所述加载装置，

所述加载装置包括夹具、拉力钢绳以及加载机构，所述夹具与所述支撑架顶部固定连接，所述加载机构包括放大系数为三的杠杆机构和放大系数为二的差动滑轮，所述杠杆机构包括长臂、短臂、支撑座、配重篮以及配重块，所述长臂横向设置且所述短臂竖向设置，所述支撑座位于所述长臂与所述短臂之间，所述支撑座与所述支撑架铰接，所述配重篮悬挂于所述长臂端头部，所述配重篮内放置有所述配重块，所述差动滑轮固定端与所述支撑架固定连接，所述差动滑轮的链条固定连接所述短臂的端头部，所述拉力钢绳一端连接所述差动滑轮移动端，所述拉力钢绳另一端连接所述夹具进行加载。

2.如权利要求1所述的金属试样机械加载测试机，其特征在于，所述夹具包括夹具座、左夹块、右夹块、内夹具、金属试样、限位销以及滑轨，所述夹具座固定设于所述支撑架顶部，所述滑轨横向设置且两端与所述夹具座固定连接，所述左夹块和右夹块分别横向滑设于所述滑轨上，所述左夹块和右夹块上分别设有卡槽，两所述卡槽的内侧壁均设有卡口，所述金属试样的左端卡设于所述左夹块上的卡槽内且右端卡设于所述右夹块上的卡槽内，所述左夹块左侧固定连接所述拉力钢绳，所述右夹块的右侧设有上限位孔，所述夹具座上设有若干并排设置的下限位孔，所述上限位孔与其中一个所述下限位孔之间连接有限位销。

3.如权利要求1所述的金属试样机械加载测试机，其特征在于，所述夹具包括夹具座、升降滑轨、上支撑块、上支辊、下支辊、下支撑块、右支撑块以及升降座，所述夹具座固定设于所述支撑架顶部，两个所述下支撑块分别横向滑设于所述夹具座上，两个所述下撑块顶部分别固定设有所述下支辊，所述滑轨竖向设置且背部与所述夹具座固定连接，所述升降座竖向滑设于所述升降滑轨上，所述升降座上固定安装有横向滑轨，所述横向滑轨上滑设有两个所述上支撑块，两个所述上支撑块底部分别固定有上支辊，所述升降座固定连接所述拉力钢绳。

4.如权利要求1所述的金属试样机械加载测试机，其特征在于，所述夹具包括夹具座、扭杆、左支撑块、右支撑块、偏角调节槽、左预紧螺栓、右预紧螺栓以及滑轨，所述夹具座固定设于所述支撑架顶部，所述滑轨横向设置且两端与所述夹具座固定连接，所述左支撑块和右支撑块分别横向滑设于所述滑轨上，所述左支撑块右侧设有左夹块，所述左夹块通过第一转轴与所述左支撑块转动连接，所述右支撑块左侧设有右夹块，所述右夹块通过第二转轴与所述右支撑块转动连接，所述左夹块和所述右夹块的内侧均设有凹槽，所述金属试样的两端分别夹设于所述左夹块和所述右夹块上的凹槽内，所述左支撑块设有第一弧形孔，所述左预紧螺栓贯穿第一弧形孔连接所述左夹块，所述右支撑块设有第二弧形孔，所述右预紧螺栓贯穿第二弧形孔连接所述右夹块，所述第一转轴与所述扭杆的一端固定连接，所述扭杆的另一端连接拉力钢绳。

5.如权利要求1所述的金属试样机械加载测试机，其特征在于，还包括冷却装置，所述冷却装置包括空气压缩机、输气管、喷嘴以及控制阀门，所述喷嘴固定安装于所述夹具正下方，所述空气压缩机通过所述输气管连接所述喷嘴，所述输气管上安装有所述控制阀门。

6.如权利要求1所述的金属试样机械加载测试机，其特征在于，所述支撑架上转动安装有过线轮，所述拉力钢绳绕过所述过线轮连接所述夹具。

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