CN202583012U - 一种为陶瓷材料力学性能测试提供压力的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种为陶瓷材料力学性能测试提供压力的装置，属于材料力学性能测试领域。所述装置包括交流电机、减速器、第一支撑架、第二支撑架、支撑板、轴承、联轴器、滚珠丝杠、移动螺母、传动平台、施力压头、工作平台、底座、压力传感器和外围设备数据采集处理系统；其中，支撑板通过第一支撑架和第二支撑架与底座固定连接，在工作平台和底座之间设有压力传感器；交流电机和减速器固定在支撑板顶部，联轴器连接减速器输出轴和滚珠丝杠；移动螺母与滚珠丝杠通过螺纹配合，移动螺母一侧与第二支撑架上的滑道滑动配合，另一侧与传动平台固连，传动平台底部与施力压头固定连接；所述装置结构简单、灵活轻便，实现了陶瓷材料的力学性能测试。

Description

一种为陶瓷材料力学性能测试提供压力的装置

技术领域

本实用新型涉及一种为陶瓷材料力学性能测试提供压力的装置，属于材料力学性能测试领域。 

背景技术

陶瓷材料的致命弱点是脆性、低可靠性和低重复性，这些不足严重影响了陶瓷材料的广泛应用，材料的脆性主要表现为断裂韧性低。目前，陶瓷材料的增韧主要是从材料本身的角度出发，通过改变成分，组织，结构等提高韧性，比如纤维/晶须增韧、相变增韧、纳米增韧等，这些增韧措施虽然取得了一定的成就，但效果仍不显著。另外，先进陶瓷材料因具有高抗压强度、高硬度、低密度等突出特性而越来越广泛地应用于抗弹防护领域，但纯陶瓷靶板在弹体的冲击作用下会发生破碎和飞溅，这将大幅度降低靶板的抗弹性能。现有的陶瓷力学性能(抗弯强度、断裂韧性)测试主要在万能材料试验机上进行，但万能材料试验机可进行拉伸、压缩、抗弯实验等几乎所用的材料性能测试，结构复杂、设备庞大，因此需要一种结构简单、灵活轻便的测试陶瓷材料力学性能的装置。 

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供了一种为陶瓷材料力学性能测试提供压力的装置，所述装置结构简单、灵活轻便，实现了陶瓷材料的力学性能测试。 

为实现上述目的，本实用新型的技术方案如下： 

一种为陶瓷材料力学性能测试提供压力的装置，所述装置包括交流电机、减速器、第一支撑架、第二支撑架、支撑板、轴承、联轴器、滚珠丝杠、移动螺母、传动平台、施力压头、工作平台、底座、压力传感器和外围设备数据采集处理系统； 

其中，底座为矩形平台，支撑板通过第一支撑架和第二支撑架与底座固定连接，其中第一支撑架对称支持支撑板的两端，第二支撑架支持支撑板的中部； 工作平台两端开有通孔，第一支撑架穿过工作平台两端的通孔，将工作平台限位在底座和支撑板之间，工作平台可在垂直方向上运动； 

在工作平台和底座之间设有压力传感器，压力传感器与数据采集处理系统连接；优选压力传感器上的弹性体与施力压头的中轴线重合； 

交流电机和减速器固定在支撑板顶部，交流电机和减速器之间通过转轴转动连接；减速器输出轴上套有轴承，通过轴承支座将轴承固定在第二支撑架上；轴承的作用为，防止减速器输出轴在工作过程中发生偏移，起限位作用； 

通过联轴器，将减速器输出轴的下端和滚珠丝杠连接； 

在滚珠丝杠上套有移动螺母，移动螺母与滚珠丝杠通过螺纹配合，在第二支撑架上开有沿竖直方向的滑道，移动螺母一侧与滑道滑动配合，另一侧与传动平台固连，通过移动螺母带动传动平台沿垂直方向上下移动； 

传动平台底部与施力压头固定连接； 

优选减速器输出轴和滚珠丝杠的中轴线在同一条直线上； 

所述装置工作时，交流电机的旋转运动经减速器减速后，通过减速器输出轴将交流电机的转矩传递给联轴器，再通过联轴器传动到滚珠丝杠，使滚珠丝杆与减速器输出轴共同旋转；通过移动螺母和传动平台在滚珠丝杠上的直线运动，进一步带动传动平台和施力压头在垂直方向上的运动；通过施力压头对陶瓷试样施加向下的作用力，进行试样断裂韧性和抗弯强度测试；通过压力传感器测试施力压头对样品施加的压力，并通过数据采集处理系统，记录试样断裂时的最大压力和计算试样的断裂韧性。 

有益效果 

本实用新型所述的为陶瓷材料力学性能测试提供压力的装置，结构简单、灵活轻便；所述装置通过联轴器、滚珠丝杠和移动螺母、将旋转运动转化为移动螺母的直线运动，进一步带动传动平台和施力压头沿垂直方向的上下运动，通过施力压头对陶瓷试样施加向下的作用力，实现了陶瓷材料的力学性能测试。 

附图说明

图1为本实用新型所述为陶瓷材料力学性能测试提供压力的装置的正视图； 

图2为本实用新型所述为陶瓷材料力学性能测试提供压力的装置的侧视图； 

图3为本实用新型所述为陶瓷材料力学性能测试提供压力的装置的俯视图； 

其中，1-交流电机、2-减速器、3-支撑板、4-减速器输出轴、5-轴承、6-联轴器、7-滚珠丝杠、8-移动螺母、9-滑道、10-传动平台、11-施力压头、12-工作平台、13-底座、14-压力传感器、15-第一支撑架、16-第二支撑架。 

具体实施方式

下面通过实施例来详细描述本实用新型。 

实施例 

如图1～3所示的为陶瓷材料力学性能测试提供压力的装置，所述装置包括交流电机1、减速器2、第一支撑架15、第二支撑架16、支撑板3、轴承5、联轴器6、滚珠丝杠7、移动螺母8、传动平台10、施力压头11、工作平台12、底座13、压力传感器14和外围设备数据采集处理系统；

其中，底座13为矩形平台，支撑板3通过第一支撑架15和第二支撑架16与底座13固定连接，其中第一支撑架15对称支持支撑板3的两端，第二支撑架16支持支撑板3的中部；工作平台12两端开有通孔，第一支撑架15穿过工作平台12两端的通孔，将工作平台12限位在底座13和支撑板3之间，工作平台12可在垂直方向上运动； 

在工作平台12和底座13之间设有压力传感器14，压力传感器14与数据采集处理系统连接；压力传感器14上的弹性体与施力压头11的中轴线重合； 

其中，压力传感器14为CH-400轮辐式压力传感器，包括弹性体和金属电阻应变片，其中弹性体作为弹性敏感元件，将被测物体的压力转化为弹性体的形变值；金属电阻应变片作为传感元件，将弹性体的应变同步转换为电阻值的变化；金属电阻应变片粘贴在弹性体上并以适当的方式组成电桥，在力的作用下弹性体发生形变，导致金属电阻应变片的电阻增加，将作用力转换成电信号，由此计算出力的大小。 

交流电机1和减速器2固定在支撑板3顶部，交流电机1和减速器2之间通过转轴转动连接；减速器输出轴4上套有轴承5，通过轴承支座将轴承5固定在第二支撑架16上； 

通过联轴器6，将减速器输出轴4的下端和滚珠丝杠7连接； 

在滚珠丝杠7上套有移动螺母8，移动螺母8与滚珠丝杠7通过螺纹配合， 在第二支撑架16上开有沿竖直方向的滑道9，移动螺母8一侧与滑道9滑动配合，另一侧与传动平台10固连，通过移动螺母8带动传动平台10沿垂直方向上下移动； 

传动平台10底部与施力压头11固定连接； 

减速器输出轴4和滚珠丝杠7的中轴线在同一条直线上； 

其中，所述测试陶瓷材料力学性能的装置工作过程如下： 

步骤一、将陶瓷试样固定在工作平台12上；试样的几何中心与施力压头11的中心轴重合； 

步骤二、开启交流电机1，交流电机1的输出转矩经减速器2减速后，通过联轴器6、滚珠丝杠7、传动平台10传给施力压头11，施力压头11以0.5mm/min的速度向下运动，对试样施加作用力至试样断裂；通过压力传感器14记录试样断裂时的最大压力，并将数据传到数据采集处理系统，计算得到试样的断裂韧性和抗弯强度。 

综上所述，以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。 

Claims (3)

1.一种为陶瓷材料力学性能测试提供压力的装置，其特征在于：所述装置包括交流电机(1)、减速器(2)、第一支撑架(15)、第二支撑架(16)、支撑板(3)、轴承(5)、联轴器(6)、滚珠丝杠(7)、移动螺母(8)、传动平台(10)、施力压头(11)、工作平台(12)、底座(13)、压力传感器(14)和外围设备数据采集处理系统；

其中，底座(13)为矩形平台，支撑板(3)通过第一支撑架(15)和第二支撑架(16)与底座(13)固定连接，其中第一支撑架(15)对称支持支撑板(3)的两端，第二支撑架(16)支持支撑板(3)的中部；工作平台(12)两端开有通孔，第一支撑架(15)穿过工作平台(12)两端的通孔，将工作平台(12)限位在底座(13)和支撑板(3)之间；

在工作平台(12)和底座(13)之间设有压力传感器(14)，压力传感器(14)与数据采集处理系统连接；

交流电机(1)和减速器(2)固定在支撑板(3)顶部，交流电机(1)和减速器(2)之间通过转轴转动连接；减速器输出轴(4)上套有轴承(5)，通过轴承支座将轴承(5)固定在第二支撑架(16)上；

通过联轴器(6)，将减速器输出轴(4)的下端和滚珠丝杠(7)连接；

在滚珠丝杠(7)上套有移动螺母(8)，移动螺母(8)与滚珠丝杠(7)通过螺纹配合，在第二支撑架(16)上开有沿竖直方向的滑道(9)，移动螺母(8)一侧与滑道(9)滑动配合，另一侧与传动平台(10)固连，通过移动螺母(8)带动传动平台(10)沿垂直方向上下移动；

传动平台(10)底部与施力压头(11)固定连接。

2.根据权利要求1所述的一种为陶瓷材料力学性能测试提供压力的装置，其特征在于：压力传感器上的弹性体(14)与施力压头(11)的中轴线重合。

3.根据权利要求1所述的一种为陶瓷材料力学性能测试提供压力的装置，其特征在于：减速器输出轴(4)和滚珠丝杠(7)的中轴线在同一条直线上。 

Images