CN219512021U - 压缩疲劳测试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种压缩疲劳测试装置，其包括支撑机构，重量机构，承托机构和驱动机构；试片的一端固定在支撑机构的底部，试片的上方设置重量机构，重量机构的上方设置承托机构，且承托机构与重量机构两者连接，承托机构的上方设置驱动机构；驱动机构驱动承托机构上下位移，使得承托机构可以完全承托重量机构的重量，重量机构与其下方的试片完全分离，或使得试片完全承托重量机构的重量，由试片承受的重量机构的重量作为试片的压缩载荷。本实用新型提供一种压缩疲劳测试装置，提高压缩疲劳试验的稳定性能；本发明机械机构简单，成本低，效率高，重要的是减少电子器件对在长时间、高频次密封胶拉伸疲劳测试的不稳定影响，可靠性、稳定性高。

Description

压缩疲劳测试装置

技术领域

本实用新型涉及密封胶压缩疲劳试验装置技术领域，尤其涉及一种压缩疲劳测试装置。

背景技术

近几年各大景区大量兴建玻璃栈道，且高空玻璃栈道越建越多、越建越高，其安全问题也成为大家十分关心的问题。除了需要确保主要材料玻璃的质量，同时作为粘结、防水等用途的关键辅助材料密封胶的质量也要引起重视，特别在长期、大量游客频繁踩踏玻璃栈道的情况下，需要对密封胶进行耐压缩疲劳试验以验证其在此环境下的长期寿命。

常规压缩疲劳测试仪器一般由定制的试验机完成，此类测试仪器一般由万能试验机改造而成，并且同时需要配套专用软件，所以此类仪器成本高、结构复杂、占地大，且因为多达几万几十万甚至上百万次的循环次数经常导致软件出错、力学传感器金属疲劳报错、配件损坏等问题。

疲劳试验时，国标制样的双组分胶养护14天后，单组分胶养护21天后，才开始测试，欧标的双组分和单组分都是养护28天后才开始测试，测试的疲劳时间长短因试样性能差异而不同，最长可达100多万次，即三个月以上的测试周期，其意味着后续测试样的实际养护时间是常规养护期的3、6、9、12倍……以上，每台仪器每次只能安装并试验一个H型工字件进行试验，当遇到同批次多件密封胶试片测试时，由于两次测试时间的跨度较长(养护时间分别是28天、4月以上)，测试第二件试片密封胶本身的内部化学性能和测试第一件试片已然不同了，测试的数据有很大的偏差，同时实验的效率低下，试验周期长，每件试片的测试环境很难达到绝对的相同。如使采用将多件试片重叠放置形成串联的试片，实际试验发现由于试片放置的微小误差，在串联多件试片时会放大这种装配误差，压缩时中间试片甚至会整体侧歪导致胶样受力不均匀，测试的数据仍有很大偏差；串联试片的中轴线会侧歪，整体类似“C”型。

再者，为了数据的准确，按照标准需要测一组5个或10个试片取平均值或标准值，但如前所述一台试验设备一次只能试验一个试片，那同时制样的此组中下一个试片在疲劳试验前的养护时间变长，每个试片间相差一周或几个月造成试片的密封胶固化程度不同，其疲劳试验的表现形式或结果也会有所区别，即此组5个试片的数据一致性差、离散性大。

实用新型内容

本实用新型提供一种压缩疲劳测试装置，提高压缩疲劳试验的稳定性能。

本实用新型采用以下技术方案：

压缩疲劳测试装置，其特征在于，支撑机构，重量机构，承托机构和驱动机构；试片的一端固定在支撑机构的底部，试片的上方设置重量机构，重量机构的上方设置承托机构，且承托机构与重量机构两者连接，承托机构的上方设置驱动机构；

驱动机构驱动承托机构上下位移，使得承托机构可以完全承托重量机构的重量，重量机构与其下方的试片完全分离，或使得试片完全承托重量机构的重量，由试片承受的重量机构的重量作为试片的压缩载荷。

本方案中，通过驱动机构驱动承托机构上下移动联动重量机构上下移动，试片从完全承受重量机构的重量到完全不承托重量机构的过程，实现试片周期性压缩承重的一次周期，对压缩载荷从零到重量机构的最大重量之间承重的变化，以适配根据实际使用环境中的工作条件可自定义设置的压缩疲劳周期，当驱动装置连续运动至所需实验次数时，或者进行更长实验时间的试验，通过试片是否损坏来判断拉伸疲劳测试是否达标；再者，驱动机构仅负责承托机构的上下位移，从而使重量机构的自身重力作为压缩载荷，相比较现有技术中PLC控制器等控制器件形成闭环参与拉力机周期性控制用力，本方案所采用的电子器件少且机械结构简单，仅用来采集载荷数据，不参与何种时机控制是否加载载荷用力，减少在长时间、超高次周期试验时软件出错、力学传感器金属疲劳报错、配件损坏等问题，使得本方案的拉伸疲劳试验装置可靠性、稳定性高。

作为上述方案的改进，试片包括被测试的胶体和夹持在胶体相对两侧的基材；所述支撑机构包括试验板，试验板的顶部设置若干卡槽作为下夹具，试片的一个基材卡入所述下夹具，另一个基材可接触放置所述重量机构。本方案中，试片为H型工字件，试片一侧的基材可以拆卸地卡在试验板顶部的卡槽内，使得试片的安装拆卸具有更好的适应性及扩展性。采用若干卡槽，可以同时测得更多的试片，保证试片在测试时间、测试环境和试片胶体自身化学性能上有一致性，从而保证疲劳测试数据的准确性、离散性小，也可以实现两组以上的实验，如实验组和对照组的疲劳测试实验。

作为上述方案的改进，所述另一个基材的顶部设置应变片，应变片上可放置所述重量机构。本方案中，应变片承受试片所受到重量机构给的压缩载荷的压力变化，将实时输出试片的压力载荷数据，可以通过输出的试片受力数据来判定试片在第几次周期或循环中损坏，以测得试片的疲劳周期或承受压缩疲劳测试的次数。

作为上述方案的改进，所述拉伸疲劳测试装置还包括直线导轨，所述承托机构包括一平台，平台沿直线导轨上下移动；或，所述支撑机构包括直线导轨，所述承托机构包括一平台，平台沿直线导轨上下移动。本方案中，直线导轨使得平台上下移动时更加稳定。

作为上述方案的改进，所述平台的下底面设置导向柱；所述重量机构包括连接链和砝码，连接链的一端连接平台的下底面，另一端连接砝码，砝码上设置导向通孔，使得砝码通过导向通孔可以沿导向柱垂直上下位移。本方案中，导向柱可以避免砝码在上下位移的过程中水平晃动而使拉伸疲劳测试数据出现误差，避免额外的冲击力导致试片应力波动。

作为上述方案的改进，所述驱动机构包括电机和偏心轮机构，偏心轮机构连接所述平台的顶面，电机驱动偏心轮机构联动平台在所述直线导轨上往复运动；所述电机上设置编码器。本方案，偏心轮旋转一周，平台沿直线导轨一次往复运动，使得承托机构上下位移一次，完成试片压缩疲劳测试一次，即一个周期；当测试机械疲劳实验时，从起始时间到试片损坏时，编码器记录当前偏心轮机构旋转的次数为试片拉伸疲劳的周期数，可得出试片的压缩疲劳测试次数。

作为上述方案的改进，所述偏心轮机构包括转盘和联杆，转盘设置半径槽，联杆的一端铰接所述平台，联杆的另一端可拆卸地铰接在除转盘圆心外转盘径向半径槽任一点上。本方案中，通过调节联杆一端在半径槽上的位置，来适应不同试片对承托机构的平台上下位移的幅度，即不同试片所需不同的压缩疲劳位移或应力要求，可拆卸结构增加调节的便利性。

优选地，所述砝码高度相同，砝码的直径不同；或所述砝码高度相同，砝码的密度不同。本方案中，砝码高度相同是为了在多个试片同时对应承托砝码保证试片载荷的测试数据一致性。当同一批相同试片压缩疲劳试验中，加载不同的载荷来测试不同载荷下试片的压缩疲劳周期，不同的载荷通过砝码的直径不同来实现，或通过相同体积密度不同的砝码来实现。

附图说明

图1是本实用新型提供的一种压缩疲劳测试装置的被测对象试片的结构示意图；

图2是本实用新型提供的一种压缩疲劳测试装置的试件承受重量机构载荷的结构示意图；

图3是本实用新型提供的一种压缩疲劳测试装置的试件与重量机构分离的结构示意图；

图4是标准机械疲劳实验试件周期承受载荷的曲线图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

本实施例以行业内标准密封胶机械疲劳的循环试验周期为例。

参见图2-3，是本实用新型提供的一种压缩疲劳测试装置，该装置包括支撑机构，重量机构，承托机构和驱动机构。

参见图1，试片1包括被测试的胶体11和夹持在胶体相对两侧的基材12、13，形成H型工字件，在基材12的顶部布置应变片2。

支撑机构包括顶板31、试验板32和位于试验板四角的四个竖直安装放置的直线导轨33，直线导轨设置在顶板和试验板之间，可选地，直线导轨下端与试验板是可拆卸连接，方便生产加工下夹具的卡槽，或维护工件；直线导轨上端与顶板是可拆卸连接，方便安装和维护驱动机构。试验板32顶部设置若干卡槽321，该卡槽为通槽或盲槽，通槽或盲槽的两槽壁相向延伸，两个延伸部3211用以卡住基材13，胶体11从槽口处伸出。安装时，基材从试验板的侧面插入通槽或盲槽，基材13推至盲槽的顶部，该顶部为盲槽第三槽壁，实现试验板32与试片1的可拆卸安装。

承托机构包括一平台4，平台四角设置通孔，直线导轨分别穿过通孔，平台沿直线导轨上下移动。平台的底部表面上设置若干导向柱41。

重量机构包括扣环链51和砝码52，扣环链51的一端连接平台的下底面，另一端连接砝码，砝码上设置导向通孔，使得砝码通过导向通孔可以沿导向柱41垂直上下位移。砝码的高度相同，在同时测试多个相同试片对于不同重量载荷的压缩疲劳测试中，可以改变砝码的直径、宽度或密度来改变砝码重量，进而改变试片所承受的压缩载荷。

驱动机构设置在顶板31的下底面，其包括伺服电机、转盘62和连杆曲柄63，转盘设置半径槽621，连杆曲柄63的一端与设置在平台顶部表面的铰链连接件42铰接，连杆曲柄的另一端可拆卸地铰接在除转盘圆心外转盘径向半径槽621任一点上。伺服电机驱动转盘，与转盘铰接的连杆曲柄联动平台在直线导轨上下往复运动，使得砝码随平台上下往复运动。伺服电机上设有编码器，转盘旋转一周为试片胶体压缩疲劳测试一次，或为试片机械疲劳试验的一个周期，砝码从完全被平台提起，试片承受压力为0，到砝码完全放置在试片基材的应变片上，试片承受的压缩载荷为最大，整个周期试片胶体11输出承受载荷压力数据曲线参见图4，其横坐标为时间time，纵坐标为试片承受的载荷压力load。

工作过程：当连杆曲柄63与转盘62的铰接点631在转盘的3点钟位置时，砝码碰到了试片的基材12和应变片，试片开始受力，对应图4中t3的起始点；随着转盘顺时针继续转动，带动平台沿直线导轨继续下移，平台逐渐承托砝码的重量越来越小，试片所承受的砝码重量载荷越来越大且压缩形变也越来越大，直至试片开始完全承受砝码重量载荷，对应图4中t1的起始点，此时试片承受压力最大，试片从开始受力直至试片开始完全承受砝码重量载荷对应t3起始点与t1起始点之间的曲线。

转盘继续顺时针转动，直至连杆曲柄与转盘的铰接点631在转盘的6点钟位置后继续往上转动直至试片开始减小砝码的重力载荷，对应图4中t1的终点，试片开始完全承受砝码重量载荷到试片开始减小砝码的重力载荷，该段过程扣环链处于弯曲松弛状态，试片一直完全承受砝码重量载荷，所受载荷压力恒定，对应t1时间段的曲线。该过程中扣环链的弯曲松弛长度即扣环链自身长度为平台下降的第一位移余量。

转盘继续顺时针转动，直至连杆曲柄与转盘的铰接点631在转盘的9点钟位置，试片承受砝码重力载荷减小直至为0的同时试片的压缩形变逐步恢复，对应图4中t2的起始点，试片开始减小砝码的重力载荷到初始试片的重力载荷减小至0的过程对应t1终点与t2起始点之间的曲线。

转盘继续顺时针转动，直至连杆曲柄与转盘的铰接点631转至转盘的3点钟位置，此时对应图4中t2的终点，初始试片的重力载荷减小至0到试片开始受力，该段过程平台在转盘的带动下沿直线导轨往上移动将砝码带离试片，砝码和试片完全分离，平台完全承受砝码重量载荷，试片承受砝码重量载荷为0且恒定，对应t2时间段的曲线。该过程中，扣环链处于拉直状态，试片与砝码之间有一定的间距，该间距为第二位移余量。

至此完成一次试片机械疲劳试验或试片机械疲劳试验的一个周期t3。

应当指出，本装置不仅仅适用于上述实施例，通过调整转盘正反转及各机械参数可实现其它疲劳试验方案或客户定制试验需求。

本实用新型电子器件少，机械结构简单，性能稳定，可耐受超高次循环实验和超长时间的实验。

本装置利用可调整的砝码作为固定试片载荷、定周期不同试片载荷的同步循环试验一组或两组(根据需要)试片的耐压缩疲劳性能，具有以下有益效果：

以上所述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原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.压缩疲劳测试装置，其特征在于，包括：支撑机构，重量机构，承托机构和驱动机构；试片的一端固定在支撑机构的底部，试片的上方设置重量机构，重量机构的上方设置承托机构，且承托机构与重量机构两者连接，承托机构的上方设置驱动机构；

驱动机构驱动承托机构上下位移，使得承托机构可以完全承托重量机构的重量，重量机构与其下方的试片完全分离，或使得试片完全承托重量机构的重量，由试片承受的重量机构的重量作为试片的压缩载荷。

2.如权利要求1所述的压缩疲劳测试装置，其特征在于，还包括直线导轨，所述承托机构包括一平台，平台沿直线导轨上下移动；或，所述支撑机构包括直线导轨，所述承托机构包括一平台，平台沿直线导轨上下移动。

3.如权利要求2所述的压缩疲劳测试装置，其特征在于，所述平台的下底面设置导向柱；所述重量机构包括连接链和砝码，连接链的一端连接平台的下底面，另一端连接砝码，砝码上设置导向通孔，使得砝码通过导向通孔可以沿导向柱垂直上下位移。

4.如权利要求2所述的压缩疲劳测试装置，其特征在于，所述驱动机构包括电机和偏心轮机构，偏心轮机构连接所述平台的顶面，电机驱动偏心轮机构联动平台在所述直线导轨上往复运动；所述电机上设置编码器。

5.如权利要求4所述的压缩疲劳测试装置，其特征在于，所述偏心轮机构包括转盘和联杆，转盘设置半径槽，联杆的一端铰接所述平台，联杆的另一端可拆卸地铰接在除转盘圆心外转盘径向半径槽任一点上。

6.如权利要求1所述的压缩疲劳测试装置，其特征在于，试片包括被测试的胶体和夹持在胶体相对两侧的基材；

所述支撑机构包括试验板，试验板的顶部设置若干卡槽作为下夹具，试片的一个基材卡入所述下夹具，另一个基材可接触放置所述重量机构。

7.如权利要求6所述的压缩疲劳测试装置，其特征在于，所述另一个基材的顶部设置应变片，应变片上可放置所述重量机构。

8.如权利要求3所述的压缩疲劳测试装置，其特征在于，所述砝码高度相同，砝码的直径不同；或所述砝码高度相同，砝码的密度不同。