CN216449321U - 一种立式高速拉伸试验机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及高分子材料测试设备技术领域，公开了一种立式高速拉伸试验机，包括支架、上夹具、下夹具、驱动装置和两个牵引装置；上夹具与支架连接，上夹具用于夹持试样的上端；下夹具位于所述上夹具下方，下夹具用于夹持试样的下端；驱动装置用于驱动所述下夹具在竖直方向移动；两个牵引装置相对设于下夹具的两侧，各牵引装置均包括定滑轮组、牵引绳和砝码，定滑轮组设于支架上并位于下夹具的上方，牵引绳的一端与下夹具连接，牵引绳的另一端向上延伸后绕过定滑轮组并与砝码连接。本实用新型实施例的试验机消除了夹具自身重力对测试结果的影响。

Description

一种立式高速拉伸试验机

技术领域

本实用新型涉及高分子材料测试设备技术领域，特别是涉及一种立式高速拉伸试验机。

背景技术

高速应变测试在高分子材料工程分析中相当重要，测试时通常采用高速试验机进行，高速试验机一般分为立式和卧式两种形式，卧式试验机占地面积较大、成本高，较少使用，被广泛使用和接收的是立式试验机。立式试验机常采用液压伺服动力系统驱动，运用活塞的原理实现不同应变率或速度的控制，对试样的上、下两端同时进行拉伸测试。

但是，现有立式试验机存在以下不足：测试时，用于拉伸试样下端的夹具因自身重力会对试样产生向下的额外拉力，影响测试结果的准确性。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是：如何消除夹具自身重力对测试结果的影响。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种立式高速拉伸试验机，其包括：

支架；

上夹具，与所述支架连接；

下夹具，位于所述上夹具下方；

驱动装置，与所述下夹具连接；

两个牵引装置，两个所述牵引装置相对设于所述下夹具的两侧，各所述牵引装置均包括定滑轮组、牵引绳和砝码，所述定滑轮组设于所述支架上并位于所述下夹具的上方，所述牵引绳的一端与所述下夹具连接，所述牵引绳的另一端向上延伸后绕过所述定滑轮组并与所述砝码连接。

进一步的，所述下夹具的侧面设有连接环，所述牵引绳的一端设有与所述连接环卡接的卡环。

进一步的，所述驱动装置包括液压动力装置、设于所述液压动力装置上的套筒、以及与所述套筒滑动连接的活塞杆，所述活塞杆的上端与所述下夹具连接。

进一步的，所述下夹具与所述活塞杆的重量之和为M，单个所述砝码的重量为M/2或M/2－F/2g，其中，F为预应力，g为重力加速度。

进一步的，上述立式高速拉伸试验机还包括力值传感器，所述上夹具通过所述力值传感器与所述支架连接。

进一步的，上述立式高速拉伸试验机还包括罩设于所述定滑轮组外的滑轮防滑外罩，所述滑轮防滑外罩与所述支架连接。

进一步的，上述立式高速拉伸试验机还包括CCD相机。

进一步的，上述立式高速拉伸试验机还包括控制装置，所述控制装置分别与所述CCD相机和所述驱动装置电连接。

进一步的，所述支架包括连接板及两个相对设置的立柱，所述连接板设于两个所述立柱之间并分别与两个所述立柱连接，所述上夹具及所述牵引装置均设于所述连接板的下方。

上述技术方案所提供的一种立式高速拉伸试验机，与现有技术相比，其有益效果在于：测试时，通过下夹具两侧的牵引装置抵消下夹具及相关零件的自重，进而消除夹具自身重力对测试结果的影响，具体通过一端连接了砝码的牵引绳绕过定滑轮组后与下夹具连接，两侧被牵引砝码的总重量与下夹具等零件的重量相等，两侧砝码的重力通过牵引绳及定滑轮组后与夹具等零件的重力相抵消，从而实现消除夹具自身重力对测试结果的影响。

附图说明

图1是本实用新型实施例的立式高速拉伸试验机的结构示意图；

图2是图1所示的试验机在牵引装置处的放大图，其中，隐藏了滑轮防滑外罩；

图3是本实用新型实施例的下夹具的结构示意图；

图4是本实用新型实施例的套筒、活塞杆及下夹具的结构示意图。

其中，1－支架，2－上夹具，3－下夹具，4－定滑轮组，5－牵引绳，6－砝码，7－连接环，8－卡环，9－液压动力装置，10－套筒，11－活塞杆，12－力值传感器，13－滑轮防滑外罩，14－CCD相机，15－控制装置，16－试样。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

在本实用新型的描述中，应当理解的是，本实用新型中采用术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如图1至图4所示，本实用新型实施例所提供的是一种立式高速拉伸试验机，包括支架1、上夹具2、下夹具3、驱动装置和两个牵引装置；上夹具2与支架1连接，上夹具2用于夹持试样16的上端；下夹具3位于所述上夹具2下方，下夹具3用于夹持试样16的下端；驱动装置用于驱动所述下夹具3在竖直方向移动；两个牵引装置相对设于下夹具3的两侧，各牵引装置均包括定滑轮组4、牵引绳5和砝码6，定滑轮组4设于支架1上并位于下夹具3的上方，牵引绳5的一端与下夹具3连接，牵引绳5的另一端向上延伸后绕过定滑轮组4并与砝码6连接。

基于上述方案，测试时，通过下夹具3两侧的牵引装置抵消下夹具3及相关零件的自重，进而消除夹具自身重力对测试结果的影响，具体通过一端连接了砝码6的牵引绳5绕过定滑轮组4后与下夹具3连接，两侧被牵引砝码6的总重量与下夹具3等零件的重量相等，两侧砝码6的重力通过牵引绳5及定滑轮组4后与夹具等零件的重力相抵消，从而实现消除夹具自身重力对测试结果的影响。

在本实施例中，如图1至图4所示，为了方便牵引绳5与下夹具3的连接，下夹具3的侧面设有连接环7，牵引绳5的一端设有与连接环7卡接的卡环8。

具体的，使用时，下夹具3两侧的牵引绳5上的卡环8卡接下夹具3两侧的连接环7，通过卡环8可实现夹具的快速连接，操作便捷，且可根据需要使用；为保证下夹具3的运动平衡，本实施例下夹具3两侧的连接环7对称设置。

在本实施例中，如图1至图4所示，驱动装置包括液压动力装置9、设于液压动力装置9上的套筒10、以及与套筒10滑动连接的活塞杆11，活塞杆11的上端与下夹具3连接，液压动力装置9用于驱动活塞杆11相对套筒10滑动。

具体的，套筒10竖直固定于液压动力装置9上，液压动力装置9通过控制套筒10内液压大小来驱动活塞杆11带动下夹具3在竖直方向上滑动。测试时，因活塞杆11相对于套筒10需保持一段加速距离，此时活塞杆11处于悬空状态，活塞杆11及下夹具3直接将它们的自重作用到试样16上，试样16若为金属等高强度材料时，活塞杆11及下夹具3的自重对其影响较小，但是试样16为薄膜、橡胶、塑料等高分子材料时，零件自重对样条的影响较大，且初始预应力也往往高于标准要求，对测试结果准确性有较大影响。

因此，采用牵引装置来抵消下夹具3及活塞杆11的自重，进而能够消除零件自重对测试结果的影响，提高测试的准确性。

其中，下夹具3与活塞杆11的重量之和为M，则位于一侧的砝码6的重量为M/2或M/2－F/2g，其中，F为预应力，g为重力加速度。具体的，测试时，如没有预应力的要求，则单个砝码6的重量为M/2，如有预应力F的要求，单侧砝码6的重量为M/2－F/2g；即两侧砝码6的重量通过牵引绳5和定滑轮组4的传导作用，可全部抵消夹具及活塞杆11的自重或部分抵消夹具及活塞杆11的自重而保留设定预应力作用；两个定滑轮组4配合使用，可保证砝码6向两侧转移，避免了对中间试验区域工作范围的影响；牵引绳5与定滑轮相切处及与下夹具3连接处始终处于垂直状态，这样可确保抵消力垂直，使砝码6的重力完全用于抵消夹具及活塞杆11的自身重力。

如图1和图2所示，本实施例的立式高速拉伸试验机还包括力值传感器12，上夹具2通过力值传感器12与所述支架1连接。力值传感器12用于测量试验时的拉力值。

如图1所示，本实施例的立式高速拉伸试验机还包括罩设于定滑轮组4外的滑轮防滑外罩13，滑轮防滑外罩13与支架1连接。滑轮防滑外罩13用于保护定滑轮组4。

如图1所示，本实施例的立式高速拉伸试验机还包括用于检测试样16的CCD相机14。CCD相机14用于采集试验时试样16的变形状态。

如图1所示，本实施例的立式高速拉伸试验机还包括控制装置15，控制装置15分别与CCD相机14和驱动装置电连接。控制装置15通过控制驱动装置对下夹具3的运动进行控制，CCD相机14将采集的图像信息传输给控制装置15进行分析。试验时，试样16下端因牵引装置使得试样16不受夹具及活塞杆11自重的作用，因此开始试验后，力值传感器12感应到的力值为试样16实际承受的载荷，试样16变形情况通过CCD相机14采集并传输给控制装置15分析，进而完成试样16的高速应力应变试验。

在本实施例中，如图1所示，支架1包括连接板及两个相对设置的立柱，连接板设于两个立柱之间并分别与两个立柱连接，上夹具2及牵引装置均设于连接板的下方。该支架1结构简单，成本低，能够满足测试需要。

采用本实施例的立式高速拉伸试验机的试验方法如下：

1、将试样16注塑或机加工成标准样条，在标准环境下调节规定时间；

2、将试样16进行前处理：散斑制取，在试样16表面形成均匀分布的散斑点，以供运用数字图像技术的CCD相机14和图像分析系统识别获取图像信息。

3、将试样16安装在试验机上夹具2上，然后将牵引绳5通过卡扣固定连接到下夹具3上，抵消下夹具3及活塞杆11自重，然后将下夹具3固定到试样16下端。

4、设置试样16参数(如间距、试验速率、采集频率等)；

5、调节CCD相机14和光源，获取试验机上试样16的清晰图像，调节相机曝光频率(与试验机相同)；

6、同时启动试验机拉伸测试程序和CCD相机14监测图像信息；

7、试验结束后，停止CCD相机14图像采集，导出试验机应力值数据和CCD相机14图像数据；

8、将图像数据导入图像分析系统进行标定，建立虚拟引伸计，计算输出工程应变，合并应力数据输出工程应力应变曲线。

综上，本实用新型实施例提供一种立式高速拉伸试验机，利用定滑轮工作原理，通过滑轮组合与砝码6配置，达到抵消目标自重的目的，控制结果更准确、科学和稳定；解决了薄膜、橡胶、塑料等高分子材料测试时受到夹具自重影响的这一技术难题，大大提升了结果准确性和整体检测能力范围；使用DIC测试技术，获取试样16在整个试验过程中的变形信息，克服了传统测试技术对试样16变形量及需要接触试样16上对空间上的要求，彻底解决了高分子材料高应变率应力应变曲线的测试。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种立式高速拉伸试验机，其特征在于，包括：

支架；

上夹具，与所述支架连接；

下夹具，位于所述上夹具下方；

驱动装置，与所述下夹具连接；

两个牵引装置，两个所述牵引装置相对设于所述下夹具的两侧，各所述牵引装置均包括定滑轮组、牵引绳和砝码，所述定滑轮组设于所述支架上并位于所述下夹具的上方，所述牵引绳的一端与所述下夹具连接，所述牵引绳的另一端向上延伸后绕过所述定滑轮组并与所述砝码连接。

2.根据权利要求1所述的立式高速拉伸试验机，其特征在于，所述下夹具的侧面设有连接环，所述牵引绳的一端设有与所述连接环卡接的卡环。

3.根据权利要求1所述的立式高速拉伸试验机，其特征在于，所述驱动装置包括液压动力装置、设于所述液压动力装置上的套筒、以及与所述套筒滑动连接的活塞杆，所述活塞杆的上端与所述下夹具连接。

4.根据权利要求3所述的立式高速拉伸试验机，其特征在于，所述下夹具与所述活塞杆的重量之和为M，单个所述砝码的重量为M/2或M/2－F/2g，其中，F为预应力，g为重力加速度。

5.根据权利要求1所述的立式高速拉伸试验机，其特征在于，还包括力值传感器，所述上夹具通过所述力值传感器与所述支架连接。

6.根据权利要求1所述的立式高速拉伸试验机，其特征在于，还包括罩设于所述定滑轮组外的滑轮防滑外罩，所述滑轮防滑外罩与所述支架连接。

7.根据权利要求1所述的立式高速拉伸试验机，其特征在于，还包括CCD相机。

8.根据权利要求7所述的立式高速拉伸试验机，其特征在于，还包括控制装置，所述控制装置分别与所述CCD相机和所述驱动装置电连接。

9.根据权利要求1－8任一项所述的立式高速拉伸试验机，其特征在于，所述支架包括连接板及两个相对设置的立柱，所述连接板设于两个所述立柱之间并分别与两个所述立柱连接，所述上夹具及所述牵引装置均设于所述连接板的下方。

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