CN203672705U - 基于材料力学的多功能电动实验台 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于材料力学的多功能电动实验台，主要解决了现有实验台无法电动加载、功能单一、操作不便等问题。该多功能电动实验台，其特征在于，包括平台底座，由横梁和支架组成并垂直于平台底座安装的“∏”形支撑架，开设于横梁上的长方形条形孔，位于长方形条形孔上并可沿长方形条形孔移动的连接板，用于锁紧固定连接板的加载锁紧螺钉，固定安装在连接板上的加载设备，下端穿过加载设备、连接板和长方形条形孔并延伸至“∏”形支撑架内的丝杆，设置在该丝杆下端端部的力传感器；在两侧的支架上开设有对应的安装孔，力传感器下方设有用于连接夹具的螺孔。本实用新型不仅可实现手动与电动两种加载方式，而且同台设备可实现多种实验。
Description
技术领域
本实用新型属于材料性能测试领域，具体的说，是涉及一种基于材料力学的多功能电动实验台。
背景技术
目前，在材料性能测试领域，对材料性能实验、电测实验及材料性能测试应用的实验装置比较有代表性的有两种：第一种是由秦皇岛渤鑫测试技术开发有限公司生产的BX3002材料力学多功能实验装置，该实验装置主要由用于高等工科院校作材料力学电测法实验的实验台、拉压力力传感器（1吨）、试件及连接导线、BX2011C1综合参数测试仪以及BX2011C1教师监控软件组成，整套材料力学多功能实验装置可进行多种材料力学实验，测量数据可由计算机进行监控、处理、分析，组成教师监控型材料力学实验室。上述实验装置主要存在以下缺陷：加载方式为手动加载，且不同实验需旋转不同的加载手柄，步骤繁琐、操作麻烦；实验装置为落地式结构，占用空间较大、移动不便。
第二种是由北京同德创业科技有限公司生产的材料力学多功能实验台型号:RXD-BDCL-3，该实验装置存在缺陷如下：加载方式为手动加载，且加载方式借用了手摇电钻摇臂结构，在切换实验室不易找准加力点；在不同实验转换时，需要通过可旋转的摇臂将加载头与加载点对准。另一方面，现有实验项目中，弯曲试件的安装需借助紧固件，试件更换速度慢、试验效率低。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服上述缺陷，提供一种结构简单、设计合理、操作简单的多功能电动实验台。
为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：
基于材料力学的多功能电动实验台，包括平台底座，由横梁和支架组成并垂直于平台底座安装的“∏”形支撑架，开设于横梁上的长方形条形孔，位于长方形条形孔上并可沿长方形条形孔移动的连接板，用于锁紧固定连接板的加载锁紧螺钉，固定安装在连接板上的加载设备，下端穿过加载设备、连接板和长方形条形孔并延伸至“∏”形支撑架内的丝杆，设置在该丝杆下端端部的力传感器；在两侧的支架上开设有对应的安装孔，力传感器下方设有用于连接夹具的螺孔。
具体的说，所述加载设备包括与丝杆连接的减速机构，以及与减速机构连接的加载电机和加载手轮。
作为一种优选结构，所述减速机构为蜗杆螺旋传动机构。
进一步的，所述加载电机为步进电机。
为了更好的实现本实用新型，还包括与所述多功能电动实验台配套使用的实验辅助设备。
本实用新型中，实验辅助设备有五种，分别如下：
其一
所述实验辅助设备包括两端分别安装在支架上安装孔内的叠合梁，放置在叠合梁上方中间位置的加力压块，以及设置在支架上位于叠合梁下方并用于限位的圆柱销。
其二
所述实验辅助设备包括两端分别安装在支架上安装孔内的弯曲梁，放置在弯曲梁上方中间位置的加力压块，以及设置在支架上位于弯曲梁下方并用于限位的圆柱销。
其三
所述实验辅助设备包括安装在力传感器上的上固定块，以及安装在平台底座上且正对于上固定块的下固定块。
其四
所述实验辅助设备包括设置在平台底座一侧并与“∏”形支撑架相对的圆筒支座，位于平台底座另一侧并平行于平台底座设置的力臂杆，力臂杆与圆筒支座相对的一端为圆筒座，该端远离圆筒支座的一侧设有安装在平台底座上的顶针座，在该顶针座上安装有顶针。
其五
所述实验辅助设备包括固定安装在平台底座上并正对于力传感器的等强度梁支座。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：
（1）本实用新型不仅结构简单、设计合理，而且成本低廉、实现方便。
（2）本实用新型仅使用一台步进电机沿横梁直线移动即可实现所有实验项目加载，不需沿圆周或弧形切换加载点，也不需在多处设置加载装置，简化了操作步骤、简化了实验项目更换时调节加载点的复杂程度。
（3）本实用新型同时安装加载电机与加载手轮，可实现手段加载和电动加载两种加载模式。
（4）在弯曲试件的测试中，本实用新型仅需通过支架两侧的安装孔安装试件，而无需任何紧固件，更换试件迅速方便。
（5）本实用新型可配套使用多种实验辅助设备，仅用一台机械设备即可完成叠合梁实验、弯曲梁实验、偏心拉伸实验、压杆稳定实验、压缩实验、弯曲实验及等强度梁实验，其功能多样，适于范围广。
（6）本实用新型与现有技术相比，不仅具备新颖性和创造性，而且其材质均为普通材质，价格低廉，具备非常高的实用性和市场竞争力，为其大范围的推广应用，奠定了坚实的基础。
附图说明
图1为本实用新型-实施例6的结构示意图。
图2为本实用新型-实施例2的结构示意图。
图3为本实用新型-实施例3的结构示意图。
图4为本实用新型-实施例4的结构示意图。
图5为本实用新型-实施例5中一种测试状态的结构示意图。
图6为本实用新型-实施例5中另一种测试状态的结构示意图。
图7为本实用新型-实施例1的结构示意图。
其中，附图标记所对应的名称：1-平台底座，2-横梁，3-支架，5-连接板，6-减速机构，7-丝杆，8-力传感器，9-加载电机，10-加载手轮，11-叠合梁，12-加力压块，13-圆柱销，14-弯曲梁，15-上固定块，16-下固定块，17-圆筒支座，18-力臂杆，19-顶针座，20-顶针，21-等强度梁支座，22-压缩试件，23-偏心拉伸试件，24-压杆稳定试件，25-薄壁圆筒试件，26-等强度梁试件。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步说明。本实用新型的实施方式包括但不限于下列实施例。
实施例1
如图7所示，本实施例提供了一种基于材料力学的多功能电动实验台，适用于材料力学教学中的材料性能实验、电测实验，也适用于科研或新产品开发中对材料性能测试。该多功能电动实验台包括平台底座1，由横梁2和支架3组成并垂直于平台底座1安装的“∏”形支撑架，开设于横梁2上的长方形条形孔，位于长方形条形孔上并可沿长方形条形孔移动的连接板5，用于锁紧固定连接板5的加载锁紧螺钉9，固定安装在连接板5上的加载设备，下端穿过加载设备、连接板5和长方形条形孔并延伸至“∏”形支撑架内的丝杆7，设置在该丝杆7下端端部的力传感器8。
其中，平台底座一般为长方形的板状结构，其下部四角可设置相应的移动设备，以便于整台设备的运输、移动。“∏”形支撑架设置在平台底座的前端，长方形条形孔的长度以横梁长度的一半为最佳。
进一步的，在两侧的支架3上开设有对应的安装孔，力传感器8下方设有用于连接夹具的螺孔。
本实施例中，加载设备包括与丝杆连接的减速机构6，以及与减速机构6连接的加载电机9和加载手轮10。作为一种优选方式，减速机构6为蜗杆螺旋传动机构，蜗杆螺旋传动机构为现有成熟技术，在此不赘述，其对电机或加载手轮的加载起到减速作用，使得加载过程平稳而精确。加载电机和加载手轮均可单独加载。作为一种优选方式，本实施例中，加载电机选用步进电机。
利用本实施例所提供的多功能电动实验台，可完成压缩实验，步骤如下：实验时，（1）将压缩试件22放置于平台底座上，松开加载锁紧螺钉，沿横梁移动加载设备及连接板，使力传感器对准压缩试件的加载点，然后拧紧加载锁紧螺钉；（2）驱动步进电机或摇动加载手轮，使力传感器接触到压缩试件；（3）连接应变片连线到应变仪，开始实验，逐步缓慢加载直至实验完成。
本实验可也以不调节连接板5的位置，而通过摆放压缩试件到不同位置对准力传感器加载点，完成实验。
实施例2
如图2所示，本实施例与实施例1的不同点在于，还包括与多功能电动实验台配套使用的实验辅助设备。
具体的说，该实验辅助设备包括两端分别安装在支架3上安装孔内的叠合梁11，放置在叠合梁11上方中间位置的加力压块12，以及设置在支架3上位于叠合梁11下方并用于限位的圆柱销13。
结合本实施例中的实验辅助设备可以完成叠合梁实验，其步骤如下：（1）实验时首先将叠合梁放入支架的安装孔内；（2）将圆柱销置于叠合梁下方，然后将加力压块置于叠合梁上方中间位置；（3）将加载锁紧螺钉松开，在横梁上移动连接板使力传感器对准加力压块的中间，然后拧紧加载锁紧螺钉；（4）驱动加载电机或摇动加载手轮，使力度力传感器接触到加力压块；连接应变片连线到应变仪，开始实验，逐步缓慢加载直至实验完成。
实施例3
如图3所示，本实施例与上述实施例的不同点在于，实验辅助设备包括两端分别安装在支架3上安装孔内的弯曲梁14，放置在弯曲梁11上方中间位置的加力压块12，以及设置在支架3上位于弯曲梁14下方并用于限位的圆柱销13。
结合本实施例中的实验辅助设备可以完成弯曲梁实验，其步骤如下：（1）实验时首先将弯曲梁放入支架侧开孔内；（2）将圆柱销置于弯曲梁下方，将加力压块置于弯曲梁上方中间位置；（3）将加载锁紧螺钉松开，沿横梁移动连接板使力传感器对准加力压块的中间，然后拧紧加载锁紧螺钉；（4）驱动步进电机或摇动加载手轮，使力传感器接触到加力压块；连接应变片连线到应变仪，开始实验，逐步缓慢加载直至实验完成。
实施例4
如图4所示，本实施例与上述实施例的不同点在于，实验辅助设备包括安装在力传感器8上的上固定块15，以及安装在平台底座1上且正对于上固定块15的下固定块16。
结合本实施例中的实验辅助设备可以完成偏心拉伸实验，其步骤如下：（1）实验时首先将上固定块固定在力传感器上，下固定块固定在多功能实验台底座上；（2）将偏心拉伸试件固定于下固定块上，松开加载锁紧螺钉，沿横梁移动连接板使上固定块对准偏心拉伸试件23，然后拧紧加载锁紧螺钉；（3）驱动步进电机或摇动加载手轮，使偏心拉伸试件固定于上固定块；（4）连接应变片连线到应变仪，开始实验，逐步缓慢加载直至实验完成。
此外，还可完成压杆稳定实验，如图5所示，其步骤如下：（1）实验时首先将上固定块固定在力传感器上，下固定块固定在平台底座上；（2）将压杆稳定试件24固定于下固定块上，松开加载锁紧螺钉，沿横梁移动连接板使上固定块对准压杆稳定试件，然后拧紧加载锁紧螺钉；（3）驱动电机或摇动加载手轮，使压杆稳定试件固定于上固定块；（4）连接应变片连线到应变仪，开始实验，逐步缓慢加载直至实验完成。
实施例5
如图6所示，本实施例与上述实施例的不同点在于，实验辅助设备包括设置在平台底座1一侧并与“∏”形支撑架相对的圆筒支座17，位于平台底座1另一侧并平行于平台底座设置的力臂杆18，力臂杆18与圆筒支座17相对的一端为圆筒座，该端远离圆筒支座17的一侧设有安装在平台底座1上的顶针座19，在该顶针座19上安装有顶针20。
结合本实施例中的实验辅助设备可以完成弯曲实验，其步骤如下：（1）实验时首先将薄壁圆筒试件固定在圆筒支座中，薄壁圆筒试件24与力臂是预先固定在一起的，顶针与顶针支座也是预先固定在一起的；（2）将顶针支座固定在多功能实验台底座上，顶针插入薄壁圆筒试件固定孔中；松开加载锁紧螺钉，沿横梁移动加载机构连接板使力传感器对准力臂的加载点，然后拧紧加载锁紧螺钉；（3）驱动步进电机或摇动加载手轮，使力传感器接触到力臂；（4）连接应变片连线到应变仪，开始实验，逐步缓慢加载直至实验完成。
实施例6
如图1所示，本实施例与上述实施例的不同点在于，实验辅助设备包括固定安装在平台底座上并正对于力传感器的等强度梁支座21。
结合本实施例中的实验辅助设备可以完成等强度梁实验，其步骤如下：（1）实验时首先将等强度梁试件26固定在等强度梁支座上；（2）松开加载锁紧螺钉，沿横梁移动连接板使力传感器对准等强度梁试件的加载点，然后拧紧加载锁紧螺钉；（3）驱动步进电机或摇动加载手轮，使力传感器接触到等强度梁试件；（4）连接应变片连线到应变仪，开始实验，逐步缓慢加载直至实验完成。
按照上述实施例，便可很好地实现本实用新型。值得说明的是，基于上述设计原理的前提下，为解决同样的技术问题，即使在本实用新型所公开的结构基础上做出的一些无实质性的改动或润色，所采用的技术方案的实质仍然与本实用新型一样，故其也应当在本实用新型的保护范围内。
Claims (10)
1.基于材料力学的多功能电动实验台，其特征在于，包括平台底座（1），由横梁（2）和支架（3）组成并垂直于平台底座（1）安装的“∏”形支撑架，开设于横梁（2）上的长方形条形孔，位于长方形条形孔上并可沿长方形条形孔移动的连接板（5），用于锁紧固定连接板（5）的加载锁紧螺钉（9），固定安装在连接板（5）上的加载设备，下端穿过加载设备、连接板（5）和长方形条形孔并延伸至“∏”形支撑架内的丝杆（7），设置在该丝杆（7）下端端部的力传感器（8）；在两侧的支架（3）上开设有对应的安装孔，力传感器（8）下方设有用于连接夹具的螺孔。
2.根据权利要求1所述的基于材料力学的多功能电动实验台，其特征在于，所述加载设备包括与丝杆连接的减速机构（6），以及与减速机构（6）连接的加载电机（9）和加载手轮（10）。
3.根据权利要求3所述的基于材料力学的多功能电动实验台，其特征在于，所述减速机构（6）为蜗杆螺旋传动机构。
4.根据权利要求3所述的基于材料力学的多功能电动实验台，其特征在于，所述加载电机（9）为步进电机。
5.根据权利要求1至4任一项所述的基于材料力学的多功能电动实验台，其特征在于，还包括与所述多功能电动实验台配套使用的实验辅助设备。
6.根据权利要求5所述的基于材料力学的多功能电动实验台，其特征在于，所述实验辅助设备包括两端分别安装在支架（3）上安装孔内的叠合梁（11），放置在叠合梁（11）上方中间位置的加力压块（12），以及设置在支架（3）上位于叠合梁（11）下方并用于限位的圆柱销（13）。
7.根据权利要求5所述的基于材料力学的多功能电动实验台，其特征在于，所述实验辅助设备包括两端分别安装在支架（3）上安装孔内的弯曲梁（14），放置在弯曲梁（14）上方中间位置的加力压块（12），以及设置在支架（3）上位于弯曲梁（14）下方并用于限位的圆柱销（13）。
8.根据权利要求5所述的基于材料力学的多功能电动实验台，其特征在于，所述实验辅助设备包括安装在力传感器（8）上的上固定块（15），以及安装在平台底座（1）上且正对于上固定块（15）的下固定块（16）。
9.根据权利要求5所述的基于材料力学的多功能电动实验台，其特征在于，所述实验辅助设备包括设置在平台底座（1）一侧并与“∏”形支撑架相对的圆筒支座（17），位于平台底座（1）另一侧并平行于平台底座设置的力臂杆（18），力臂杆（18）与圆筒支座（17）相对的一端为圆筒座，该端远离圆筒支座（17）的一侧设有安装在平台底座（1）上的顶针座（19），在该顶针座（19）上安装有顶针（20）。
10.根据权利要求5所述的基于材料力学的多功能电动实验台，其特征在于，所述实验辅助设备包括固定安装在平台底座（1）上并正对于力传感器的等强度梁支座（21）。
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