CN115628968A - 一种超细金属线材扭转测试装置 - Google Patents

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朱建国
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Abstract

本发明涉及一种超细金属线材扭转测试装置，具有机座，机座上至少设有三组用于拉紧金属丝的夹具，所述夹具包括安装在机座右侧端作旋转运动的旋转夹具、相距旋转夹具设置并在金属丝扭转断裂时作移动的移动夹具，待测试的金属丝两端分别固定在旋转夹具与移动夹具之间，旋转夹具上安装有记录金属丝同步旋转夹具旋转至断裂时的扭转圈数的编码器，机座上设有控制编码器停止对金属丝扭转圈数计数的光电开关。本发明将待测试的金属丝固定在旋转夹具与移动夹具之间，可多根金属丝特别测试，编码器记录金属丝同步旋转夹具旋转至断裂时的扭转圈数并直观显示在人机界面上，可任意设定转速，满足直径0.1mm金属丝的测试。

Description

一种超细金属线材扭转测试装置
技术领域
本发明涉及金属材料测试技术涉及领域，尤其是一种超细金属线材扭转测试装置。
背景技术
扭转测试机广泛应用于线材产品如弹簧钢、钢丝绳、钢丝、电线、电缆等金属和非金属材料的扭转测试，以获得材料的最大扭矩、抗扭强度、上屈服强度和下屈服强度等性能参数。
金属线材扭转是以线材自身为轴线，单向或双向施加扭转，直到试样发生断裂，以单位直径和长度发生断裂时扭转圈数来衡量材料的抗扭转能力。
目前的测试装置测试的线材直径大多在0.3mm到10mm，少量能够测试直径在0.3mm到0.1mm线材，但是在测试直径小于0.1mm的线材时，一般需通过更改夹具等方法来进行使用，但是使用过程中难免存在以下几种问题。
首先，传统扭转测试机的夹具大都采用三爪卡盘，或者钻床夹头来夹紧试样。对于较粗的试样夹紧还是很方便的，但是金属丝由于制造过程是使用模具压缩，和卷筒牵引拉拔的原理制造出来的，所以金属丝自然状态下都是呈现一圈一圈的状态，金属丝越细，圈径越小，即使一小段都会呈现弯曲状态，这种情况下使用两爪夹具夹紧，定位精度较差，细金属丝不能保证夹紧在夹具的旋转中心上，由于金属丝太细，夹具磨损后很难夹紧，测试过程中易脱落造成测试结果无效。
金属丝单位长度下，直径越细，抗扭转圈数越多，大直径的扭转机为了获得较大的扭矩，测试时的转速较慢，一般在60转以下，而直径0.1的不锈钢丝100毫米断裂转数超过500转，包括装夹，测试一次至少需要15分钟的时间，一次只能做一个试样，效率较低，根本满足不了测试要求。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：为了克服现有技术中之不足，本发明提供一种可提高定位精度、扩大转速范围、满足0.1mm以下直径金属线材测试要求的超细金属线材扭转测试装置。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种超细金属线材扭转测试装置，具有机座，所述的机座上至少设有三组用于纵向拉紧金属丝的夹具，所述的夹具包括安装在机座右侧端作旋转运动的旋转夹具、相距旋转夹具设置并在金属丝扭转断裂时可作纵向移动的移动夹具，待测试的金属丝两端分别固定在旋转夹具与移动夹具之间，机座上安装有驱动旋转夹具转动的驱动机构，所述的旋转夹具上安装有记录金属丝同步旋转夹具旋转至断裂时的扭转圈数的编码器；位于机座左端侧垂吊有通过钢丝绳与移动夹具连接的重锤，移动夹具左侧的机座上设有在金属丝断裂时控制编码器停止对该金属丝扭转圈数进行计数的光电开关。
优选地，所述的机座上安装有三组拉紧金属丝的夹具，所述的金属丝通过定位柱和压紧螺母固定在移动夹具与旋转夹具之间。
具体说，所述的驱动机构包括安装在机座上的减速电机和齿轮箱，齿轮箱内安装有三个依次啮合传动的齿轮，三个齿轮的传动轴动力输出端分别与旋转夹具传动连接，减速电机输出轴通过联轴器与第一个齿轮的传动轴输入端传动连接，所述的编码器安装在第三个齿轮的传动轴上。
进一步地，所述的机座上设有用于设定减速电机转速的调速器、用于设定金属丝扭转圈数的人机界面以及启动按钮和停止按钮。
进一步地，所述的机座上并排固定有三条导轨，每个移动夹具底面均固定有与导轨滑动配合的滑块，每个移动夹具左端固定有随移动夹具移动而触发光电开关动作的感应柱。
进一步地，所述的机座上固定有安装座，所述导轨固定在安装座的底板上，安装座左端设有可垂直移动夹具移动方向移动的挡板，所述挡板上间距设有三个与移动夹具对应的凹槽，所述凹槽一侧面为斜面，移动夹具上设有可卡入凹槽内的滚轮。
所述的机座左侧端部间隔安装有三个滑轮，垂吊重锤的钢丝绳的端部绕过滑轮与固定在移动夹具上的紧定螺钉连接。
本发明的有益效果是：本发明采用将待测试的金属丝固定在旋转夹具与移动夹具之间，金属丝的装夹速度快，定位精度高，可保证金属丝在扭转过程中始终以自身轴线为旋转中心；效率高，一次可以测试多根金属丝试样；测试过程中通过编码器记录金属丝同步旋转夹具旋转至断裂时的扭转圈数，并可直观显示在人机界面的屏幕上；可根据不同的材料，任意设定转速，转速范围宽，线材直径细，对于0.1mm以下任意直径都可以测试。
附图说明
下面结合附图和实施方式对本发明进一步说明。
图1是本发明的结构示意图。
图2是本发明所述旋转夹具的安装结构示意图。
图3是本发明所述移动夹具的结构示意图。
图4是本发明所述移动夹具的安装结构示意图。
图5是本发明所述金属丝在移动夹具上的安装示意图之一。
图6是本发明所述金属丝在移动夹具上的安装示意图之二。
图中：1.机座，2.旋转夹具，3.移动夹具，4.定位柱，5.压紧螺母，6.金属丝，7.减速电机，8.齿轮箱，9.齿轮，10.编码器，11.调速器，12.人机界面，13.启动按钮，14.停止按钮，15.安装座，16.导轨，17.滑块18.重锤，19.滑轮，20.光电开关，21.感应柱，22.挡板，23.凹槽，24.滚轮。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
如图1、图2所示的一种超细金属线材扭转测试装置，包括具有上平板和斜侧板的机座1，位于机座1上平板上设有三组用于纵向拉紧金属丝6的夹具，每组夹具包括三个并排安装在机座1上平板右端侧的旋转夹具2、相距旋转夹具2设置的三个移动夹具3，其中旋转夹具2为圆柱状结构，旋转夹具2左半段沿其轴线具有铣削平面，移动夹具3为矩形体结构，待测试的金属丝6通过定位柱4和压紧螺母5固定在移动夹具3上表面与旋转夹具2的铣削平面之间。
位于旋转夹具2右侧的机座1上平板安装有驱动旋转夹具2转动的驱动机构，该驱动机构包括安装在机座1上平板上的减速电机7和齿轮箱8，齿轮箱8内安装有三个依次啮合传动的齿轮9，三个齿轮9的技术参数一致，三个齿轮9的传动轴动力输出端分别与三个旋转夹具2传动连接，减速电机7输出轴通过联轴器与第一个齿轮9的传动轴输入端传动连接，减速电机7通过齿轮箱8内的三个齿轮9带动三个旋转夹具2按同一速度旋转；在第三个齿轮9的传动轴上安装有编码器10，该编码器10用于记录金属丝6同步旋转夹具2旋转至断裂时的转动圈数，可精确到0.1圈。
机座1的斜侧板上设有调速器11、人机界面12以及启动按钮13和停止按钮14，通过调整调速器11，可以设定减速电机7的转速，配合减速电机7本身的减速比，调速范围在每分钟60～300转；人机界面12用来设定参数，可根据不同规格的金属丝6，设定合格扭转圈数，并显示测试时的具体参数，每根金属丝6分别显示，启动按钮13和停止按钮14，分别用来启动和停止减速电机7。
如图3、图4所示，移动夹具3所在的机座1上固定有安装座15，在安装座15的底板上并排固定有三条导轨16，每个移动夹具3底面均固定有与导轨16滑动配合的滑块17，每一个移动夹具3都能单独的左右滑动，每个移动夹具3通过钢丝绳连接一个重锤18，钢丝绳的上端部与固定在移动夹具3上的紧定螺钉连接，重锤18连接在钢丝绳下端部并绕过安装在机座1左侧端部的滑轮19垂向地面，保持向左的一个恒定拉力。
对应每个移动夹具3左侧的机座1上均设有在金属丝6断裂时控制编码器10停止对该金属丝6扭转圈数进行计数的光电开关20，光电开关20上部中间位置具有插槽，每个移动夹具3左端固定有随移动夹具3移动而插入插槽内以触发光电开关20动作的感应柱21。
位于安装座15左端设有可垂直移动夹具3移动方向移动的挡板22，挡板22上间距设有三个与移动夹具3对应的凹槽23，其中凹槽23一侧面为斜面，移动夹具3的左侧后端处安装有有可卡入凹槽23内的滚轮24。
结合图2、图5、图6所示，测试时，首先将三根金属丝6右端分别绕在旋转夹具2的定位柱4上，然后用压紧螺母5将金属丝6压紧在旋转夹具2的铣削平面上，向后推动挡板22，使滚轮24沿挡板22上凹槽23侧面的斜面滚动，使得三个移动夹具3向右移动，再把金属丝6的左端绕在移动夹具3的定位柱4上，同样用压紧螺母5压紧。三根金属丝6都固定好后，将挡板22向前方向移动复位，因为金属丝6两端都固定住了，所以在重锤18的牵引拉力下也不会移动。
减速电机7通过三个齿轮9同步驱动三个旋转夹具2同速旋转，编码器10同步第三个齿轮9的传动轴转动，记录金属丝6的转动圈数。当其中一根金属丝6扭转到一定圈数断裂后，在重锤18的拉力下，对应的移动夹具3向左移动，滚轮24回到挡板22的凹槽23内。此时感应柱21随移动夹具3移动到光电开关20中间的插槽内，并触发光电开关20动作，控制编码器10停止这根金属丝6扭转圈数的计数，并把圈数值显示在人机界面12上。当三根金属丝6都断裂后，减速电机7停止转动，卸掉夹具上的金属丝6，就可以重复进行操作。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (7)

1.一种超细金属线材扭转测试装置，具有机座，其特征是：所述的机座上至少设有三组用于纵向拉紧金属丝的夹具，所述的夹具包括安装在机座右侧端作旋转运动的旋转夹具、相距旋转夹具设置并在金属丝扭转断裂时可作纵向移动的移动夹具，待测试的金属丝两端分别固定在旋转夹具与移动夹具之间，机座上安装有驱动旋转夹具转动的驱动机构，所述的旋转夹具上安装有记录金属丝同步旋转夹具旋转至断裂时的扭转圈数的编码器；位于机座左端侧垂吊有通过钢丝绳与移动夹具连接的重锤，移动夹具左侧的机座上设有在金属丝断裂时控制编码器停止对该金属丝扭转圈数进行计数的光电开关。
2.如权利要求1所述的超细金属线材扭转测试装置，其特征是：所述的机座上安装有三组拉紧金属丝的夹具，所述的金属丝通过定位柱和压紧螺母固定在移动夹具与旋转夹具之间。
3.如权利要求2所述的超细金属线材扭转测试装置，其特征是：所述的驱动机构包括安装在机座上的减速电机和齿轮箱，齿轮箱内安装有三个依次啮合传动的齿轮，三个齿轮的传动轴动力输出端分别与旋转夹具传动连接，减速电机输出轴通过联轴器与第一个齿轮的传动轴输入端传动连接，所述的编码器安装在第三个齿轮的传动轴上。
4.如权利要求3所述的超细金属线材扭转测试装置，其特征是：所述的机座上设有用于设定减速电机转速的调速器、用于设定金属丝扭转圈数的人机界面以及启动按钮和停止按钮。
5.如权利要求3所述的超细金属线材扭转测试装置，其特征是：所述的机座上并排固定有三条导轨，每个移动夹具底面均固定有与导轨滑动配合的滑块，每个移动夹具左端固定有随移动夹具移动而触发光电开关动作的感应柱。
6.如权利要求5所述的超细金属线材扭转测试装置，其特征是：所述的机座上固定有安装座，所述导轨固定在安装座的底板上，安装座左端设有可垂直移动夹具移动方向移动的挡板，所述挡板上间距设有三个与移动夹具对应的凹槽，所述凹槽一侧面为斜面，移动夹具上设有可卡入凹槽内的滚轮。
7.如权利要求1所述的超细金属线材扭转测试装置，其特征是：所述的机座左侧端部间隔安装有三个滑轮，垂吊重锤的钢丝绳的端部绕过滑轮与固定在移动夹具上的紧定螺钉连接。
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