CN205317592U - 一种适合在线观测硬脆材料的超声振动三点弯曲试验装置 - Google Patents

一种适合在线观测硬脆材料的超声振动三点弯曲试验装置 Download PDF

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Abstract

一种适合在线观测硬脆材料的超声振动三点弯曲试验装置，包括底板，底板右侧面垂直设有凸台盘支座，底板下表面中部固定连接有圆柱销，底板左侧垂直设有立板，立板右侧固定连接有燕尾导轨，燕尾导轨上设有移动支座，移动支座左侧下部设有滑块，移动支座和滑块均与燕尾导轨滑动连接，燕尾导轨前方和后方均设有传动螺杆，移动支座包括底座和活动座，活动座后侧面与底座之间设有第一定位槽，底座内插设有第一硬质合金圆棒，燕尾导轨右侧设有固定支座，固定支座上表面第二定位槽，固定支座内插设有第二硬质合金圆棒。本实用新型能够适用不同尺寸试件，便于调整测量位置，保证测量精度。

Description

一种适合在线观测硬脆材料的超声振动三点弯曲试验装置
技术领域
本实用新型属于试验设备技术领域，尤其涉及一种适合在线观测硬脆材料的超声振动三点弯曲试验装置。
背景技术
钛合金是一种重要的结构金属，具有强度高、耐蚀性好、耐热性高以及耐腐蚀等特点而被广泛用于各个领域，特别是在航空航天领域，如用于制造航空发动机的涡轮叶片、涡轮盘等耐高温零部件。但是钛合金属于典型的难加工材料，其相对切削加工性能很差，且硬度高、对缺陷的敏感度高，这使得其很难实现高精度，高效率和高可靠性的加工。因此，如何实现对钛合金进行高效、高精度、高可靠性的加工，是目前亟待解决的问题。在先进制造领域，将功率超声与不同的特种加工、超精密加工相结合，实现高效的精密加工，是应用性研究的一个新方向。而目前对超声刀具作用于钛合金材料的研究，基本都是从工艺和宏观的角度进行，至少是在加工后对材料进行微观特性的观测，没有探究超声振动对材料内禀特性的影响。而现有的三点弯曲试验装置均不适合钛合金等材料的超声振动断裂过程的在线观测。
专利号为CN201310132810.8公开了一种适合在线观测硬脆材料的超声振动三点弯曲试验装置，存在以下不足之处：1、移动支座上开设的半圆形槽尺寸固定，只能适用于一定尺寸的试件，存在较大的局限性；2、通过丝杠与移动支座传动连接，由于丝杠右端位于移动支座左侧面中心，使得通过丝杠传动时会使得移动支座发生偏斜；3、位于半圆形槽左端的位移传感器会受到试件的挤压使得向左偏移，影响测量精度。
实用新型内容
本实用新型为了解决现有技术中的不足之处，提供一种能够适用不同尺寸试件，便于调整测量位置，保证测量精度的一种适合在线观测硬脆材料的超声振动三点弯曲试验装置。
为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：一种适合在线观测硬脆材料的超声振动三点弯曲试验装置，包括底板，底板右侧面垂直设有凸台盘支座，凸台盘支座中心设有中心孔，中心孔内沿左右水平方向插设有横向超声振动装置，横向超声振动装置与凸台盘支座右侧面法兰连接，底板的正上方设有纵向超声振动装置，纵向超声振动装置下端设有压头，纵向超声振动装置一侧设有高速摄像系统，底板下表面中部固定连接有圆柱销，底板左侧垂直设有立板，立板右侧固定连接有自左向右并与底板平行的燕尾导轨，燕尾导轨上设有移动支座，移动支座左侧下部设有与移动支座呈一体结构的滑块，移动支座和滑块底部均设有与燕尾导轨相适配的导向槽，移动支座和滑块均与燕尾导轨滑动连接，燕尾导轨前方和后方分别设有一根均与燕尾导轨平行的传动螺杆，两根传动螺杆左端均穿出立板并与立板螺纹连接，两根传动螺杆右端均与滑块通过定位转动结构连接，两根传动螺杆左端均设有相同型号的第一齿轮，立板上螺纹连接有位于两根传动螺杆之间的中心螺杆，中心螺杆与两根传动螺杆的型号相同，中心螺杆上设有与两个第一齿轮均啮合的第二齿轮；
移动支座包括底座和活动座，底座上设有顶部、左侧和右侧均开口的滑动槽，活动座沿前后水平方向滑动连接在滑动槽内，活动座上表面与底座上表面位于同一平面上，活动座后侧面的左部和滑动槽后侧壁的左部沿前后方向的垂直剖面轮廓均为前后对应的半圆形结构，活动座后侧面的右部和滑动槽后侧壁的右部沿前后方向的垂直剖面轮廓均为前后对应的方形结构，所述的半圆形结构和所述的方形结构形成顶面敞口且左右通透的第一定位槽，第一定位槽的半圆形结构左端设有位移传感器，滑块上表面设有限定位移传感器位置的限位结构，底座内沿前后水平方向插设有第一硬质合金圆棒，第一硬质合金圆棒由前向后水平穿过活动座并通过方形结构插入到底座内，底座内沿前后水平方向插设有位于第一硬质合金圆棒左侧的调节螺钉，调节螺钉后端向后顶紧活动座前侧面，调节螺钉和第一硬质合金圆棒前端均凸出于底座前侧面；
燕尾导轨右侧设有与底板呈一体结构的固定支座，固定支座上表面与活动座上表面位于同一平面上，固定支座上表面沿左右水平方向开设有与第一定位槽正对的第二定位槽，第二定位槽左右通透，第二定位槽左部沿前后方向的垂直剖面轮廓为方形结构，第二定位槽右部沿前后方向的垂直剖面轮廓为半圆形结构，固定支座内沿前后水平方向插设有与第一硬质合金圆棒位于同一高度的第二硬质合金圆棒，第二硬质合金圆棒前端凸出于固定支座前侧面，第二硬质合金圆棒通过第二定位槽的方形结构插入到固定支座内，固定支座顶面开设有位于第二定位槽正后方的凹槽，固定支座后侧面与第二定位槽后侧面之间沿前后水平方向设有通孔，通孔内插设有弹簧，弹簧前端伸入到第二定位槽内，弹簧后端固定连接有固定螺栓，固定螺栓插设在固定支座后侧面的通孔内，横向超声振动装置左端插设在第二定位槽的半圆形结构内。
第一硬质合金圆棒和第二硬质合金圆棒前端部设有橡胶塞。
定位转动结构包括设在滑块与两个传动螺杆连接处的安装槽，两个传动螺杆右端插入安装槽内，两个传动螺杆右端与滑块左侧面和安装槽左侧面的连接处分别设有第一垫片和第二垫片，两个传动螺杆右端设有位于第二垫片右侧面的弹性挡圈。
限位结构包括垂直设在滑块上表面且位于位移传感器左侧的限位板，限位板左侧面与滑块上表面之间倾斜设有加强板，限位板右侧面通过沉头螺栓固定连接有橡胶垫。
采用上述技术方案，本实用新型的具有如下优点：
1、本实用新型的移动支座包括底座和活动座，活动座滑动连接在底座上的滑动槽内，通过调节螺钉来调整活动座后侧面与底座之间的间距，从而调整第一定位槽的尺寸，以适用不同尺寸的试件，同时可以夹紧试件，避免试件发生偏移；试件左右两端分别放置在第一硬质合金圆棒，纵向超声振动装置的压头压接在试件上表面，从而形成三点弯曲试验装置；
2、本实用新型的移动支座滑动连接在燕尾导轨上，通过传动螺杆推动移动支座在燕尾导轨上滑动，两个传动螺杆与中心螺杆通过第一齿轮和第二齿轮传动连接，当需要滑动移动支座时，拧动中心螺杆，使得两个传动螺杆同步转动，从而推动移动支座在左右水平方向上滑动，采用两个传动螺杆使得移动支座在滑动的过程中不会发生偏移；
3、本实用新型采用限位板使得位移传感器不会被试件推动从而发生偏移，采用橡胶垫避免位移传感器磨损，采用沉头螺栓固定橡胶垫便于更换，采用加强板可以使得限位板连接更加稳固；第一硬质合金圆棒和第二硬质合金圆棒前端部设有橡胶塞，避免第一硬质合金圆棒或第二硬质合金圆棒在试验的过程中发生偏移。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图；
图2是本实用新型的固定支座的结构示意图；
图3是本实用新型的移动支座沿前后方向的剖视图；
图4是本实用新型的传动螺杆的连接结构示意图；
图5是本实用新型的限位板的结构示意图。
具体实施方式
如图1-5所示，本实用新型的一种适合在线观测硬脆材料的超声振动三点弯曲试验装置，包括底板1，底板1右侧面垂直设有凸台盘支座25，凸台盘支座25中心设有中心孔26，中心孔26内沿左右水平方向插设有横向超声振动装置27，横向超声振动装置27与凸台盘支座25右侧面法兰连接，底板1的正上方设有纵向超声振动装置28，纵向超声振动装置28下端设有压头29，纵向超声振动装置28一侧设有高速摄像系统30，底板1下表面中部固定连接有圆柱销2，底板1左侧垂直设有立板3，立板3右侧固定连接有自左向右并与底板1平行的燕尾导轨4，燕尾导轨4上设有移动支座，移动支座左侧下部设有与移动支座呈一体结构的滑块5，移动支座和滑块5底部均设有与燕尾导轨4相适配的导向槽，移动支座和滑块5均与燕尾导轨4滑动连接，燕尾导轨4前方和后方分别设有一根均与燕尾导轨4平行的传动螺杆6，两根传动螺杆6左端均穿出立板3并与立板3螺纹连接，两根传动螺杆6右端均与滑块5通过定位转动结构连接，两根传动螺杆6左端均设有相同型号的第一齿轮7，立板3上螺纹连接有位于两根传动螺杆6之间的中心螺杆8，中心螺杆8与两根传动螺杆6的型号相同，中心螺杆8上设有与两个第一齿轮7均啮合的第二齿轮9；
移动支座包括底座10和活动座11，底座10上设有顶部、左侧和右侧均开口的滑动槽，活动座11沿前后水平方向滑动连接在滑动槽内，活动座11上表面与底座10上表面位于同一平面上，活动座11后侧面的左部和滑动槽后侧壁的左部沿前后方向的垂直剖面轮廓均为前后对应的半圆形结构，活动座11后侧面的右部和滑动槽后侧壁的右部沿前后方向的垂直剖面轮廓均为前后对应的方形结构，所述的半圆形结构和所述的方形结构形成顶面敞口且左右通透的第一定位槽12，第一定位槽12的半圆形结构左端设有位移传感器13，滑块5上表面设有限定位移传感器13位置的限位结构，底座10内沿前后水平方向插设有第一硬质合金圆棒18，第一硬质合金圆棒18由前向后水平穿过活动座11并通过方形结构插入到底座10内，底座10内沿前后水平方向插设有位于第一硬质合金圆棒18左侧的调节螺钉19，调节螺钉19后端向后顶紧活动座11前侧面，调节螺钉19和第一硬质合金圆棒18前端均凸出于底座10前侧面；
燕尾导轨4右侧设有与底板1呈一体结构的固定支座20，固定支座20上表面与活动座11上表面位于同一平面上，固定支座20上表面沿左右水平方向开设有与第一定位槽12正对的第二定位槽21，第二定位槽21左右通透，第二定位槽21左部沿前后方向的垂直剖面轮廓为方形结构，第二定位槽21右部沿前后方向的垂直剖面轮廓为半圆形结构，固定支座20内沿前后水平方向插设有与第一硬质合金圆棒18位于同一高度的第二硬质合金圆棒22，第二硬质合金圆棒22前端凸出于固定支座20前侧面，第二硬质合金圆棒22通过第二定位槽21的方形结构插入到固定支座20内，固定支座20顶面开设有位于第二定位槽21正后方的凹槽，固定支座20后侧面与第二定位槽21后侧面之间沿前后水平方向设有通孔，通孔内插设有弹簧23，弹簧23前端伸入到第二定位槽21内，弹簧23后端固定连接有固定螺栓24，固定螺栓24插设在固定支座20后侧面的通孔内，横向超声振动装置27左端插设在第二定位槽21的半圆形结构内。
第一硬质合金圆棒18和第二硬质合金圆棒22前端部设有橡胶塞31。
定位转动结构包括设在滑块5与两个传动螺杆6连接处的安装槽32，两个传动螺杆6右端插入安装槽32内，两个传动螺杆6右端与滑块5左侧面和安装槽32左侧面的连接处分别设有第一垫片33和第二垫片34，两个传动螺杆6右端设有位于第二垫片34右侧面的弹性挡圈35。
限位结构包括垂直设在滑块5上表面且位于位移传感器13左侧的限位板14，限位板14左侧面与滑块5上表面之间倾斜设有加强板15，限位板14右侧面通过沉头螺栓16固定连接有橡胶垫17。
本实用新型的工作过程为：通过圆柱销2将本实用新型固定在超精密测力仪上，超精密测力仪放置在液压试验机上，以测量试件36断裂时的压力，根据超声振动频率确定试件36尺寸，试件36左右两端分别放置在第一定位槽12和第二定位槽21内，通过中心螺杆8调整移动支座的位置，对试件36的支承点进行调整，试件36左端与位移传感器13接触，位移传感器13用来调整试件36和横向振动装置左端紧密接触，并且测定试件36弯曲时的变形量，计算出超声下的试件36断裂强度，固定支座20上的弹簧23前端与试件36固定压接，防止试样在超声振动下侧向移动，保证测量值更加精确；可以通过调节螺钉19调整第一定位槽12的尺寸，以适应不同尺寸的试件36，提高本实用新型的适应性及测试结果的准确性；高速摄像系统30可以实现多角度在线观测试件36的动态断裂过程；本实用新型同时可以实现纵向超声振动装置28压头29的超声振动,纵向超声振动装置28安装在液压试验机的主轴上。
本实施例并非对本实用新型的形状、材料、结构等作任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本实用新型技术方案的保护范围。

Claims (4)

1.一种适合在线观测硬脆材料的超声振动三点弯曲试验装置，包括底板，底板右侧面垂直设有凸台盘支座，凸台盘支座中心设有中心孔，中心孔内沿左右水平方向插设有横向超声振动装置，横向超声振动装置与凸台盘支座右侧面法兰连接，底板的正上方设有纵向超声振动装置，纵向超声振动装置下端设有压头，纵向超声振动装置一侧设有高速摄像系统，其特征在于：底板下表面中部固定连接有圆柱销，底板左侧垂直设有立板，立板右侧固定连接有自左向右并与底板平行的燕尾导轨，燕尾导轨上设有移动支座，移动支座左侧下部设有与移动支座呈一体结构的滑块，移动支座和滑块底部均设有与燕尾导轨相适配的导向槽，移动支座和滑块均与燕尾导轨滑动连接，燕尾导轨前方和后方分别设有一根均与燕尾导轨平行的传动螺杆，两根传动螺杆左端均穿出立板并与立板螺纹连接，两根传动螺杆右端均与滑块通过定位转动结构连接，两根传动螺杆左端均设有相同型号的第一齿轮，立板上螺纹连接有位于两根传动螺杆之间的中心螺杆，中心螺杆与两根传动螺杆的型号相同，中心螺杆上设有与两个第一齿轮均啮合的第二齿轮；
移动支座包括底座和活动座，底座上设有顶部、左侧和右侧均开口的滑动槽，活动座沿前后水平方向滑动连接在滑动槽内，活动座上表面与底座上表面位于同一平面上，活动座后侧面的左部和滑动槽后侧壁的左部沿前后方向的垂直剖面轮廓均为前后对应的半圆形结构，活动座后侧面的右部和滑动槽后侧壁的右部沿前后方向的垂直剖面轮廓均为前后对应的方形结构，所述的半圆形结构和所述的方形结构形成顶面敞口且左右通透的第一定位槽，第一定位槽的半圆形结构左端设有位移传感器，滑块上表面设有限定位移传感器位置的限位结构，底座内沿前后水平方向插设有第一硬质合金圆棒，第一硬质合金圆棒由前向后水平穿过活动座并通过方形结构插入到底座内，底座内沿前后水平方向插设有位于第一硬质合金圆棒左侧的调节螺钉，调节螺钉后端向后顶紧活动座前侧面，调节螺钉和第一硬质合金圆棒前端均凸出于底座前侧面；
燕尾导轨右侧设有与底板呈一体结构的固定支座，固定支座上表面与活动座上表面位于同一平面上，固定支座上表面沿左右水平方向开设有与第一定位槽正对的第二定位槽，第二定位槽左右通透，第二定位槽左部沿前后方向的垂直剖面轮廓为方形结构，第二定位槽右部沿前后方向的垂直剖面轮廓为半圆形结构，固定支座内沿前后水平方向插设有与第一硬质合金圆棒位于同一高度的第二硬质合金圆棒，第二硬质合金圆棒前端凸出于固定支座前侧面，第二硬质合金圆棒通过第二定位槽的方形结构插入到固定支座内，固定支座顶面开设有位于第二定位槽正后方的凹槽，固定支座后侧面与第二定位槽后侧面之间沿前后水平方向设有通孔，通孔内插设有弹簧，弹簧前端伸入到第二定位槽内，弹簧后端固定连接有固定螺栓，固定螺栓插设在固定支座后侧面的通孔内，横向超声振动装置左端插设在第二定位槽的半圆形结构内。
2.根据权利要求1所述的一种适合在线观测硬脆材料的超声振动三点弯曲试验装置，其特征在于：第一硬质合金圆棒和第二硬质合金圆棒前端部设有橡胶塞。
3.根据权利要求1或2所述的一种适合在线观测硬脆材料的超声振动三点弯曲试验装置，其特征在于：定位转动结构包括设在滑块与两个传动螺杆连接处的安装槽，两个传动螺杆右端插入安装槽内，两个传动螺杆右端与滑块左侧面和安装槽左侧面的连接处分别设有第一垫片和第二垫片，两个传动螺杆右端设有位于第二垫片右侧面的弹性挡圈。
4.根据权利要求1或2所述的一种适合在线观测硬脆材料的超声振动三点弯曲试验装置，其特征在于：限位结构包括垂直设在滑块上表面且位于位移传感器左侧的限位板，限位板左侧面与滑块上表面之间倾斜设有加强板，限位板右侧面通过沉头螺栓固定连接有橡胶垫。
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