CN202770699U - 杠杆式恒定拉力加载装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种杠杆式恒定拉力加载装置，包括台面、拉伸试件、支杆、杠杆和用于固定拉伸试件的直线导轨；其中支杆固定在台面上，并通过活动铰接与杠杆联接，直线导轨上设置有可沿导轨方向移动的上夹具和下夹具，分别固定在拉伸试件的两端；杠杆的一端为长臂端，与加载的重物相联，另一端为短臂端，与直线导轨上的上夹具相联；采用杠杆式的结构，在较小的加载砝码的作用下，实现了较大的加载力，且实验中加载力保持恒定不变；本实用新型不需要精密的伺服电机、丝杆导轨、电控主机等装置，具有简单可靠、实用安全、适用范围广等特点。

Description

杠杆式恒定拉力加载装置

技术领域

本实用新型涉及一种恒定拉力加载装置，特别涉及一种激光辐照受拉试件实验的拉力加载装置。 

背景技术

在激光辐照受力结构试件实验研究中，需要研究在恒定拉力和激光辐照同时作用下试件的应变历程及位移特性，因此需要在实验中对试件进行恒定拉力加载。 

常见的力加载方式有万能材料试验机加载和悬挂重物加载等方式。常规万能材料试验机通常依靠位移控载，其工作模式包括预定位移、预定力值、预定拉伸速率的设定。在预定力值工作模式下，当处于拉伸状态的试件因受热而力学性能发生改变时，需要将试件进一步拉伸才能使实际输出力值趋近于预定力值。在进一步拉伸的过程中，万能材料试验机需要接收力值反馈信号，通过改变位移来改变输出拉力，而万能材料试验机中的信号接收处理、电机和丝杆等都需要响应时间，且位移速度有限，因此无法在瞬间调整位移使输出拉力恢复至预定力值，甚至无法恢复至预定力值，难以满足激光效应实验中要求的恒力加载条件。 

悬挂重物加载方式是将砝码直接吊挂在试件的下方，这种加载方式虽然能满足拉力恒定加载的实验需求，但是试件的拉力值仅决定于砝码的重量，受力有限，且操作不方便；此外在激光加载实验中常会出现试件断裂的情况，导致砝码脱落，存在着安全隐患。 

发明内容

本实用新型的目的是为激光辐照或其他类似实验提供一种试件的恒定拉力加载装置，克服现有技术中试件难以恒定输出、受力有限、操作不便、安全可靠性不高等不足。 

本实用新型的技术解决方案是： 

一种杠杆式恒定拉力加载装置，包括台面12、夹具组件、重物，其特殊之处在于：还包括支杆9、杠杆；所述的支杆9下端固定在台面12上，其上端与杠杆铰接；所述夹具组件包括上夹具5和下夹具7，所述上夹具和下夹具分别固定拉伸试件6的两端；所述杠杆的一端为长臂端2，其与加载的重物11相连，另一端为短臂端1，其与上夹具5上端相连；所述下夹具7下端与台面12固定联接。 

还包括辅助杆10，所述辅助杆10的下端固定在台面上，其上端设置有U形槽22，所述U形槽22比杠杆宽，所述杠杆的长臂端穿过U形槽22。 

上述上夹具5和杠杆短臂端1之间、杠杆长臂端2和重物11之间分别设置有拉力传感器41。 

还包括设置在支杆上且与支杆平齐的直线导轨，所述上夹具可沿直线导轨上下移动。 

上述的下夹具7和台面12之间通过螺杆联接，所述螺杆两端设置有调节下夹具7和台面12之间距离的螺母；所述的支杆9包括固定在台面12上的底座93和设置在底座93与杠杆之间的升降螺杆91，所述的升降螺杆91上设置有调节支杆9高度的调节螺母92；所述的辅助杆10包括固定在台面12上的底座25和设置在底座25与U形槽22之间的升降螺杆23，所述的升降螺杆23上设置有调节辅助杆10高度的调节螺母24。 

上述的上夹具5和下夹具7分别包括夹具本体18、活动齿块19和调节活动齿块19与夹具本体18之间距离的调节螺杆20。 

上述台面12上设置有缓冲胶垫，所述缓冲胶垫正对重物11下落的位置；所述的台面12下部安装有升降支架13和滚轮14。 

上述短臂端1与上夹具5通过钢链或吊索联接；所述的重物11为不同数量的砝码；所述的拉力传感器41为应变片。 

本实用新型具有以下的有益效果： 

1、本实用新型采用杠杆式加载结构，在较小的加载砝码的作用下，实现了较大的加载力，且实验中加载力保持恒定不变； 

2、相比于万能材料试验机，本实用新型不需要精密的伺服电机、丝杆导轨、电控主机等装置，具有简单可靠的特点； 

3、本实用新型在辅助杆上端设置了U形槽，对杠杆长臂端在水平方向的晃动进行限制，确保了拉力方向的稳定，同时对砝码等重物的下降高度进行了限位，确保了实验安全。 

4、本实用新型在上夹具和杠杆短臂端之间、杠杆长臂端和重物之间分别设置有拉力传感器，可以实时监测得到试件的拉力参数。 

5、本实用新型的支杆和辅助杆的高度可升降、下夹具和台面之间的距离可调、上夹具和下夹具的夹口宽度可调，适应了不同参数试件应用的要求。 

6、本实用新型在台面上正对重物落下的位置处设置有缓冲台，在试件断裂后，会对掉落的重物起到缓冲作用，确保了装置的稳定性。 

附图说明

附图1为本实用新型杠杆式恒定拉力加载装置结构示意图； 

附图2为本实用新型短臂端结构示意图； 

附图3为本实用新型辅助杆结构示意图； 

附图4为本实用新型夹具主视图； 

附图5为本实用新型夹具俯视图。 

其中：1-杠杆短臂端，2-杠杆长臂端，3-链条，5-上夹具，6-拉伸试件，7-下夹具，8-直线导轨，9-支杆，10-辅助杆，11-重物，12-台面，13-升降支架，14-滚轮，15-缓冲台，18-夹具本体，19-活动齿块，20-调节螺杆，21-定位销，22-U形槽，23-升降螺杆，24-调节螺母，25-底座，41-拉力传感器，42-拉力传感器，91-升降螺杆，92-调节螺母，93-底座。 

具体实施方式

如图1和图2所示，本实用新型的杠杆式恒定拉力加载装置，包括台面12、拉伸试件6、支杆9、杠杆和用于固定拉伸试件6的直线导轨8，直线导轨8上设置有可沿导轨方向移动的上夹具5和下夹具7，分别固定在拉伸试件6的两端。 

杠杆的一端为长臂端2，与加载的重物11相联，另一端为短臂端1，与直线导轨8上的上夹具5相联，支杆9固定在台面12上；杠杆通过活动铰接固定在支杆9，并可绕活动铰接在垂直于地面方向的平面内转动，通过杠杆将长臂端2的砝码等重物11的重力，传递到杠杆短臂端1作为拉力输出，这样可以在较小的重力下产生较大的拉力，减轻了实验中砝码等重物11的重量。 

如图3所示，在杠杆长臂端2附近，设置了一根辅助杆10，辅助杆10的上端设置有U形槽22，所述U形槽22的宽度比杠杆杆体的宽度宽2mm，杠杆的杆体穿过U形槽22，设置辅助杆10的目的是对杠杆长臂端2在水平方向的晃动进行限制，确保了拉力方向的稳定，同时对砝码等重物11的下降高度进行了限位，确保了实验安全。支杆9和辅助杆10的结构基本相同，均包括设置在台面12上的底座和升降螺杆，并可通过设置在升降螺杆上的调节螺母进行高度调节，分别达到调节拉伸行程和杠杆起止位置的目的，适应了不同长度拉伸试件6的安装要求。 

直线导轨8上设置有固定拉伸试件6的上夹具5和下夹具7，下夹具7和台面12之间通过螺杆联接，螺杆两端设置有调节下夹具7和台面12之间距离的螺母；如图4和图5所示，上夹具5和下夹具7均包括夹具本体18、活动齿块19和调节活动齿块19与夹具本体18之间距离的调节螺杆20，可用于夹持不同厚度的试件，这样以来可适应不同长度和不同厚度拉伸试件6的安装要求。上夹具5和下夹具7的夹具本体18和活动齿块19均由高强度钢制成，夹具的使用分三个步骤：（一）将拉伸试件6垂直放入下夹具7本体和活动齿块19之间，用定位销21对其定位，使试件位于夹具中轴线上，调整试件插入夹具的深度，使试件的夹持段刚好全部没入下夹具7内，适度拧紧螺杆使试件不完全被夹紧；（二）调整上夹具5高度，使拉伸试件6上部的夹持段刚好全部插入上夹具5内，再用定位销21定位，适度拧紧螺杆；（三）依次拧紧下夹具7、上夹具5上的螺杆。 

在上夹具5和杠杆短臂端1之间、杠杆长臂端2和重物11之间分别设置有拉力传感器41，拉力传感器41通常选用应变片；拉力传感器41由直流稳压电源供电，输出信号端与数据采集卡相连，用于输出拉力值监测，为效应评价和分析提供数据。短臂端1与上夹具5通过钢链或吊索联接，自上到下依次是短臂端1、钢链、拉力传感器41和上夹具5。 

为了方便移动及确保工作稳定，台面12下部安装有升降支架13和滚轮14，滚轮14可以采用万向轮，升降支架13和滚轮14各四个，设置在台面12下部的四个角，用于台面12调高、调平和装置移动。台面12上设置有缓冲胶垫，缓冲胶垫正对重物11下落的位置，即使实验中试件断裂时，也会对掉落的重物 11起到缓冲作用，确保了实验的安全。重物11通常选用砝码，砝码为带缺槽的圆饼状，分不同重量规格，比如每个5kg、10kg等，不同数量的砝码可以满足不同加载力的要求。 

下面给出本实用新型的具体实施例： 

杠杆总长为110cm，其中短臂端的长度为10cm，长臂端的长度为100cm，短臂端通过一段15cm长的钢链与拉力传感器联接，短臂端拉力传感器的量程为10kN，重物为多只规格为5kg、10kg的砝码组成，其上拉力传感器的量程为1kN，U形槽的宽度为42mm，杠杆杆体的宽度为40mm。本实用新型已经成功用于高能激光加载效应实验中。 

Claims (8)

1.一种杠杆式恒定拉力加载装置，包括台面（12）、夹具组件、重物，其特征在于：还包括支杆（9）、杠杆；所述的支杆（9）下端固定在台面（12）上，其上端与杠杆铰接；所述夹具组件包括上夹具（5）和下夹具（7），所述上夹具和下夹具分别固定拉伸试件（6）的两端；所述杠杆的一端为长臂端（2），其与加载的重物（11）相连，另一端为短臂端（1），其与上夹具（5）上端相连；所述下夹具（7）下端与台面（12）固定联接。

2.根据权利要求1所示的杠杆式恒定拉力加载装置，其特征在于：还包括辅助杆（10），所述辅助杆（10）的下端固定在台面上，其上端设置有U形槽（22），所述U形槽（22）比杠杆宽，所述杠杆的长臂端穿过U形槽（22）。

3.根据权利要求1或2所示的杠杆式恒定拉力加载装置，其特征在于：上夹具（5）和杠杆短臂端（1）之间、杠杆长臂端（2）和重物（11）之间分别设置有拉力传感器（41）。

4.根据权利要求3所示的杠杆式恒定拉力加载装置，其特征在于：还包括设置在支杆上且与支杆平齐的直线导轨，所述上夹具可沿直线导轨上下移动。

5.根据权利要求4所示的杠杆式恒定拉力加载装置，其特征在于：所述的下夹具（7）和台面（12）之间通过螺杆联接，所述螺杆两端设置有调节下夹具（7）和台面（12）之间距离的螺母；所述的支杆（9）包括固定在台面（12）上的底座（93）和设置在底座（93）与杠杆之间的升降螺杆（91），所述的升降螺杆（91）上设置有调节支杆（9）高度的调节螺母（92）；所述的辅助杆（10）包括固定在台面（12）上的底座（25）和设置在底座（25）与U形槽（22）之间的升降螺杆（23），所述的升降螺杆（23）上设置有调节辅助杆（10）高度的调节螺母（24）。

6.根据权利要求5所示的杠杆式恒定拉力加载装置，其特征在于：所述的上夹具（5）和下夹具（7）分别包括夹具本体（18）、活动齿块（19）和调节活动齿块（19）与夹具本体（18）之间距离的调节螺杆（20）。

7.根据权利要求6所示的杠杆式恒定拉力加载装置，其特征在于：所述台面（12）上设置有缓冲胶垫，所述缓冲胶垫正对重物（11）下落的位置；所述的台面（12）下部安装有升降支架（13）和滚轮（14）。

8.根据权利要求7所示的杠杆式恒定拉力加载装置，其特征在于：所述短臂端（1）与上夹具（5）通过钢链或吊索联接；所述的重物（11）为不同数量的砝码；所述的拉力传感器（41）为应变片。

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