CN2777529Y - 弹性元件小变形自动测量试验数据采集装置 - Google Patents

Abstract

弹性元件小变形自动测量试验数据采集装置，包括数据采集装置、数据分析装置、试样支撑架和工作台几部分。在试验工作台的任意位置上安装一磁力支座，并在磁力支座的支杆上安装一引伸计，将引伸计的两个刀口中的一个刀口端固定在磁力支座上的引伸计支撑杆上，引伸计的另一个刀口端为自由状态，并将自由端的刀口设计为触点状的测量触点，试验时引伸计的测量触点会随着试件的变形而自动移动。操作者只须控制操作系统，而无须干预引伸计就能轻松完成整个试验，不损伤引伸计并能采集到试件试验的全过程数据。利用引伸计测量精度高，引伸计自身尺寸小，能自动测量试样变形的特点，再与数据转换器和试验软件相结合进行试验数据的自动测量、记录和保存。

Description

弹性元件小变形自动测量试验数据采集装置

所属领域

本实用新型是一种小变形自动测量试验装置的部件，属于一种借助于测定材料的化学或物理性质来测试或分析材料特性的试验装置部件，特别是指对弹性元件在大载荷小变形测量试验时的试验数据自动采集装置。主要用于做弹性元件的压缩或拉伸试验。

背景技术

目前国内许多厂家在做弹性元件大载荷小变形时的静力试验时，对产品的小变形主要采用百分表或千分表或试验机系统位移传感器进行测量。采用百分表或千分表测量试样的小变形，一般情况下，测量结果精度会比较高，结果会比较准确。但这种方法需要试验员人为读表，手工记录，而且试验记录点不能连续；同时试验加载速度要比较慢，否则人为读表误差会较大；再是进行数据处理、分析时，需要人工手动将数据输入计算机，这样工作比较繁琐，而且在数据转录过程中还可能出错，试验员工作量较大，工作效率较低。若采用试验机系统传感器进行测量试样的小变形，优点是能自动测量、记录试验结果，试验员工作量小。但因任何试验机自身刚度都是有限的，系统误差会或多或少的不可避免的存在。尤其是比较旧的试验机，系统误差相对来说比较大，对试样在大载荷小变形下的试验结果影响很大，满足不了试验要求。通过查找“引伸计”、“试验装置”、“自动测量”关键词方面的专利情况及其有关文章，未发现有与本文内容相同或相近的专利申请记录和相关论文。专利只查到专利号为02115729.4，名称为“引伸计使用新方法”和专利号为88107589.2，名称为“自动测量系统”等几项，但这几项专利根本不是用于做弹性元件在大载荷小变形时的压缩或拉伸试验。论文只查到《拉抻试验用引伸计应变示值误差计算方法的探讨》、《一种新型的大应变高精度引伸计》、《金属板料单向拉伸引伸计及测试系统的研制》和《一种用于长期应变测试的自动测量装置》等几项。这几编论文均不是探讨弹性元件在大载荷小变形时的压缩或拉伸试验方面的情况。

因现在高速列车以及城市轨道交通的迅速发展，为了对高速列车和城市轨道交通进行减振降噪、改善行车的舒适度，在高速列车和城市轨道交通上都大量地使用弹性元件。弹性元件中有些产品如金属-橡胶球关节、轨枕垫等在使用过程中的变形量很小，而且变形量控制范围又比较窄。如某类型油压减振器球铰在额定工作载荷下的变形量范围要求为(0.22～0.28)mm，某类轨枕垫在额定工作载荷下的变形量范围要求为(0.4～0.5)mm，试验时同时需记录试样的载荷-位移曲线。针对目前这种实际情况，我们确需要一种既能保证试验结果准确，又能自动测量、记录、保存试验结果，减少试验员工作量的试验测量装置。

发明内容

本实用新型的目的在于针对现有弹性元件在大载荷小变形时试验测量的不足，提供一种既能保证试验结果准确，又能自动测量、记录、保存试验结果，减少试验员工作量的测量试验的数据采集装置。

根据本实用新型的目的，结合弹性元件在大载荷小变形时进行静态试验的特点。本实用新型所采取的技术实施方案是：在对弹性元件进行变形试验过程中利用引伸计作为测量试验的数据采集装置，包括数据采集装置、数据分析装置、试样支撑架和工作台几部分。在试验工作台的任意位置上安装一磁力支座，并在磁力支座的支杆上安装一引伸计，将引伸计的两个刀口中的一个刀口端固定在磁力支座上的引伸计支撑杆上，引伸计的另一个刀口端为自由状态，并将自由端的刀口设计为触点状的测量触点，试验时引伸计的测量触点会随着试件的变形而自动移动。操作者只须控制操作系统，而无须干预引伸计就能轻松完成整个试验，不损伤引伸计并能采集到试件试验的全过程数据。利用引伸计测量精度高，引伸计自身尺寸小，能自动测量试样变形的特点，再与数据转换器和试验软件相结合进行试验数据的自动测量、记录和保存。我们将引伸计的结构作适当的修改，利用引伸计能测量负几毫米到正几毫米的测量功能，将引伸计改造成可以直接测量试样的变形，从而避开试验机系统误差和人为读表带来的影响。

按照本实用新型所开发的弹性元件大载荷小变形自动测量试验装置，支架是结构很简单的机械结构，制作完全可行。测量装置的电路原理简单易行，引伸计与试验机的试验软件和控制器可以兼容。

通过将引伸计的结构作适当修改，并借用其他一些必要机构，可以构成一个精度高，操作简单，维修方便，能进行大载荷小变形时试验需要的试验装置，能为弹性元件在大载荷小变形下进行试验时提供高精度的试验自动测量装置。

附图及说明

图1为本实用新型的结构示意图：

图2为本实用新型的电路流程图。

图中1、磁力支座；2、锁紧螺母；3、引伸计信号线；4、引伸计支撑杆；5、引伸计；6、引伸计下臂；7、引伸计上臂；8、限位块；9、测量触点；10、试样芯轴；11、试样变形层；12、试样外套；13、试样支撑架；14、工作台；15、数据处理装置；16、数据显示装置；17、数据采集装置；18、数据分析装置；19、引伸计夹持座；20、桥式整流电路；21、放大器；22、A/D转换及数据处理器。

具体实施方式

附图给出了本实用新型的一个具体实施例，下面将结合附图对本发明作进一步的详细说明。从附图中可以看出，本试验装置包括数据采集装置17、数据分析装置18、试样支撑架13和工作台14几部分。其特点是：数据采集装置17是一种引伸计结构的数据采集装置。数据采集装置17包括有引伸计5和引伸计夹持座19，引伸计夹持座19包含磁力支座1、锁紧螺母2和引伸计支撑杆4。引伸计有两个刀口，一个刀口端固定安装在引伸计的下臂6上，为固定状态，引伸计的下臂6固定在磁力支座1上的引伸计支撑杆4上，引伸计支撑杆4保持水平状态且能通过调整锁紧螺母2使其沿磁力支座1上的竖杆上下滑动，以调整引伸计的高度。磁力支座1可以吸附在工作台上的适当位置，以便安装测量试验装置；引伸计的另一个刀口端安装在引伸计上臂7上，为自由状态，并将自由端的刀口9设为触点状的测量触点，刀口9直接接触被测物的表面，试验时引伸计的刀口9会随着被测物表面的变形而自动移动。引伸计上的刀口9是根据需要对引伸计结构所做的修改部分，引伸计的刀口9直接与被测物表面接触，与打百分表相类似；引伸计上臂7能以自由平衡位置为0点作上下运动，运动行程的大小与引伸计规格有关；引伸计臂有一定的弹性，卸载后能自动恢复到自由状态的标距状态。为了防止引伸计上臂7乱摆动，在引伸计的刀口9的旁边设有一限位块8，限位块8固定在引伸计的下臂6上，限位块8对引伸计上臂7起限位作用，以保护引伸计。数据采集装置17所采集的信号通过引伸计信号线3输入数据分析装置18，数据分析装置18包含数据处理装置15和数据显示装置16两个部分，其中数据处理装置15内含有桥式整流电路20、放大器21、A/D转换器及数据处理器22，数据采集显示装置16可以是微机显示器。当引伸计的刀口9将所采集到的数据通过引伸计信号线3输入数据分析装置18后，数据分析装置18将根据常规的数据处理方式进行处理；试验时，通过引伸计上的刀口触点采集到信号，经桥式整流电路20整流后，输入放大器21放大后直接输入试验机控制器的A/D转换及数据处理器22进行处理，A/D转换及数据处理器22再将处理的信号输到电脑进行试验数据的记录、保存和分析处理(均为现有技术在此不在作详细描述)。这样，这种试验装置既克服了要人为读百分表带来的繁琐，又克服了试验机系统误差带来的影响，提供了一种精度高、自动化程度高的试验测量装置。

本发明装置的工作原理是：试验时先将试样变形层11置于试样外套12内，再将试样芯轴10插入试样变形层11，并将试样安装在试样支撑架13上，通过常规的手段带动其旋转进行试验，当试样在试样支撑架13上旋转时，利用引伸计具有测量试样形变的功能以及试验软件和电脑组成的控制部分具有自动采集、记录、保存和分析处理数据的功能。主要技术特点如下：

(1)测量精度：因有些弹性元件在大载荷小位移试验时，变形量很小，而且变形量控制范围又比较窄，因此要求测量系统有很高的测量精度。而引伸计的测量精度一般能做到最小分辨率优于1μm，精度优于0.1％。我们在同一个试验过程中(载荷为0～80kN，加载速度为5kN/min)同时装上本发明的试验测量装置和量程为5mm的千分表，两者的测量值如下表：

测量仪器	变形值(mm)
					千分表	0.250	1.000	2.000	3.000
本发明测量试验装置	0.251	1.001	2.002	3.002

由上表测量结果显示可知，两者测量值的相对误差最大为0.4％，这个精度足以满足试验需要。

(2)安装调试：在安装调试过程中，先将试样安装好，再根据实际情况调整引伸计支撑杆的高度，保证引伸计能装到合理的位置。其安装调试过程与打千分表相类似。

(3)试验数据采集：引伸计测量触点直接测量试样的变形量，引伸计的测量信号由电脑进行采集、保存，电脑可以将引伸计的测量变形值实时显示在电脑桌面上，电脑同时还可以将试验过程的载荷-位移曲线实时显示在电脑桌面上。这样在试验过程中，试验员就可以很清楚的了解试验的全过程。

Claims (3)

1、弹性元件小变形自动测量试验数据采集装置，包括数据采集装置(17)、数据分析装置(18)、试样支撑架(13)和工作台(14)几部分，其特点是：数据采集装置(17)是一种引伸计结构的数据采集装置，数据采集装置(17)包括有引伸计(5)和引伸计夹持座(19)，引伸计(5)安装在引伸计夹持座(19)上，引伸计(5)有两个刀口，一个刀口端固定安装在引伸计的下臂(6)上，为固定状态，引伸计的另一个刀口端安装在引伸计上臂(7)上，为自由状态，自由端的刀口(9)为触点状的测量触点，刀口(9)直接接触被测物的表面，引伸计的刀口(9)可以随着被测物表面的变形而自动移动，引伸计的刀口(9)直接与被测物表面接触，引伸计上臂(7)能以自由平衡位置为0点作上下运动，引伸计臂有一定的弹性，卸载后能自动恢复到自由状态的标距状态。

2、如权利要求1所述的弹性元件小变形自动测量试验数据采集装置，其特征在于所述的引伸计夹持座(19)上有含磁力支座(1)、锁紧螺母(2)和引伸计支撑杆(4)，引伸计的下臂(6)固定在磁力支座(1)上的引伸计支撑杆(4)上，引伸计支撑杆(4)保持水平状态且能通过调整锁紧螺母(2)使其沿磁力支座(1)上的竖杆上下滑动，且磁力支座(1)可以吸附在工作台上的适当位置。

3、如权利要求1或2所述的弹性元件小变形自动测量试验数据采集装置，其特征在于在引伸计的刀口(9)的旁边设有对引伸计上臂(7)起限位作用限位块(8)，限位块(8)固定在引伸计的下臂(6)上。

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