專利名稱：具有拉扭和壓扭功能的多功能材料力學(xué)試驗機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種材料力學(xué)試驗機，屬于材料力學(xué)試驗機結(jié)構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域。
二背景技術(shù)：
目前，現(xiàn)有的材料力學(xué)試驗機只能進行拉伸、壓縮、彎扭、扭轉(zhuǎn)、 懸臂梁彎曲、簡支梁彎曲等試驗，缺少拉扭和壓扭試驗功能，當(dāng)需要將 拉伸和扭轉(zhuǎn)試驗同步進行時，只能分別試驗，然后進行理論推導(dǎo)，無法 得到拉扭和壓扭的真實試驗數(shù)據(jù)。
三
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于解決上述已有技術(shù)存在的不足之處，提供一種既 能進行拉伸、壓縮、彎扭、扭轉(zhuǎn)、懸臂梁彎曲、簡支梁彎曲等試驗，又 能進行拉扭和壓扭試驗的多功能材料力學(xué)試驗機。
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的
具有拉扭和壓扭功能的多功能材料力學(xué)試驗機，包括由機箱2、工作 臺18、左右兩個空芯立柱6、上橫梁8組成的固定機架，特殊之處在于 機架的上下兩端分別設(shè)有裝于工作臺18底部的與升降減速機21連接的 升降電機1及裝于上橫梁8頂部的與扭轉(zhuǎn)減速機10連接的扭轉(zhuǎn)電機9， 兩臺電機構(gòu)成一套動力加載系統(tǒng)并由外部與之連接的電氣控制系統(tǒng)同時 進行控制并協(xié)調(diào)實現(xiàn)拉扭和壓扭試驗；工作臺18與上橫梁8之間左右兩 側(cè)固定設(shè)有貫穿立柱6內(nèi)部的絲杠4，絲杠4上端固定于上橫梁8，下端 由固定于工作臺18下部所設(shè)同步帶20兩端的同步帶輪3連接帶動，工 作臺18與上橫梁8之間還設(shè)有由絲杠4貫穿其中且與其螺紋連接傳動的 中橫梁5，中橫梁5上分別設(shè)有拉壓桿16以及與計算機連通的拉壓傳感 器15和扭轉(zhuǎn)傳感器14，用于將各種數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成電信號傳遞給計算機進行 數(shù)據(jù)處理和圖像顯示；工作臺18的上部設(shè)有用于承載簡支梁試驗裝置27 的帶滑枕26的滑道19，工作臺18靠近立柱6 —側(cè)設(shè)有用于固定懸臂梁 試驗裝置25的固定支座17,扭轉(zhuǎn)減速機10的下部固定設(shè)有外部帶推力 軸承7的掛柱11，掛柱11下部設(shè)有用于安裝試件13的夾頭12;進行壓縮試驗時，所述工作臺18的上部與中橫梁5上所設(shè)拉壓桿16 之間設(shè)有壓縮試件23，壓縮試件23的上下兩端分別設(shè)有壓縮上墊塊22 和壓縮下墊塊24;
所述扭轉(zhuǎn)電機9和掛柱11還可以安裝在工作臺18上； 所述扭轉(zhuǎn)傳感器14采用高精度的輪輻式傳感器，安裝在中橫梁5中 心線一側(cè)上；
所述扭轉(zhuǎn)傳感器14采用傳統(tǒng)的傳感器，安裝于掛柱11或拉壓桿16
上；
所述懸臂梁試驗裝置25可以是等強懸臂梁、矩形懸臂梁、彎扭組合 懸臂梁其中任意一種；
所述簡支梁試驗裝置27可以是簡支彎曲梁、橫力彎曲梁、彈性簡支 梁、T字形簡支梁、工字形簡支梁、楔塊疊合梁其中任意一種。
本發(fā)明既能進行拉伸、壓縮、彎扭、扭轉(zhuǎn)、懸臂梁彎曲、簡支梁彎 曲等試驗，又能進行拉扭和壓扭試驗，通過采用在一套動力加載系統(tǒng)中 的兩個電機由電氣控制系統(tǒng)同時協(xié)調(diào)控制的方法來實現(xiàn)拉扭和壓扭的功 能，兩個電機的轉(zhuǎn)速由電氣控制系統(tǒng)任意調(diào)節(jié)以實現(xiàn)不同試驗的需要， 對被測參量的采集和傳送進行了數(shù)據(jù)化處理，真實準(zhǔn)確的顯示在屏幕上。
四

圖1為本發(fā)明試驗機的結(jié)構(gòu)原理及拉伸試驗、扭轉(zhuǎn)試驗、拉扭試驗、 壓扭試驗的試驗例圖2為本發(fā)明試驗機機壓縮試驗的試驗例圖； 圖3為本發(fā)明試驗機固定機座功能及懸臂梁試驗的試驗例圖； 圖4為本發(fā)明試驗機滑道功能及簡支梁試驗的試驗例圖。 圖中l(wèi)升降電機，2機箱，3同步帶輪，4絲杠，5中橫梁，6立柱， 7推力軸承，8上橫梁，9扭轉(zhuǎn)電機，IO扭轉(zhuǎn)減速機，ll掛柱，12夾頭， 13試件，14扭轉(zhuǎn)傳感器，15拉壓傳感器，16拉壓桿，17固定支座，18 工作臺，19滑道，20同步帶，21升降減速機，22壓縮上墊塊，23壓縮 試件，24壓縮下墊塊，25懸臂梁試驗裝置，26滑枕，27簡支梁試驗裝 置。
五具體實施例方式
以下參照附圖，給出本發(fā)明的具體實施方式
，用來對本發(fā)明的構(gòu)成進 行進一步說明。實施例1 拉扭試驗
本實施例的具有拉扭和壓扭功能的多功能材料力學(xué)試驗機參考圖1，
由機箱2、工作臺18、左右兩個空芯的立柱6、上橫梁8組成一個固定 的機架。絲杠4穿過工作臺18、立柱6、中橫梁5和上橫梁8，絲杠4 兩端的固定方式使其能圍繞自身的軸線轉(zhuǎn)動而不能上下移動。絲杠4與 中橫梁5通過螺紋連接。升降電機1由升降減速機21減速后，通過同步 帶20帶動左右兩同步帶輪3轉(zhuǎn)動，兩同步帶輪3帶動左右兩根絲杠4旋 轉(zhuǎn)，通過螺紋的作用使中橫梁5上下移動，升降電機1通過升降減速機 21減速后，在電氣控制機構(gòu)的控制下，可以使絲杠4以0. lr/niin以下 的速度慢速旋轉(zhuǎn)，也可以每分鐘幾十甚至幾百轉(zhuǎn)的速度快速轉(zhuǎn)動，使中 橫梁5上下移動的速度就可在很大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，以滿足各項試驗的要求。
扭轉(zhuǎn)電機9通過扭轉(zhuǎn)減速機10減速后帶動掛柱11作旋轉(zhuǎn)運動，安 裝在掛柱11上的推力軸承7將拉壓力傳遞給上橫梁8，在扭轉(zhuǎn)減速機10 和電氣控制機構(gòu)的作用下，扭轉(zhuǎn)電機9的轉(zhuǎn)速也可在很大范圍內(nèi)作快慢 調(diào)節(jié)，以適應(yīng)扭轉(zhuǎn)試驗的要求。
試驗時先啟動升降電機1使中橫梁5快速移動到合適位置，裝上夾 頭12和試件13，試件13采用拉扭式試件，讓升降電機1和扭轉(zhuǎn)電機9 以試驗速度運行，使中橫梁5慢速向下移動，掛柱ll慢速轉(zhuǎn)動，拉壓桿 16將拉力傳遞給拉壓傳感器15的同時將扭轉(zhuǎn)力傳遞給扭轉(zhuǎn)傳感器14， 拉壓傳感器15和扭轉(zhuǎn)傳感器14感受到拉力和扭轉(zhuǎn)力的大小后將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn) 換成電信號傳遞給計算機，升降電機1和轉(zhuǎn)動電機9的控制機構(gòu)將各自 的旋轉(zhuǎn)角度數(shù)據(jù)同步送入計算機進行數(shù)據(jù)處理和圖像顯示。
實施例2 壓扭試驗
本實施例與實施例1的區(qū)別在于啟動升降電機1帶動中橫梁5慢速 向上移動，同時扭轉(zhuǎn)電機9帶動掛柱11作慢速旋轉(zhuǎn)運動，即可進行壓扭
試驗o
實施例3 拉伸試驗
本實施例與實施例1的區(qū)別在于只啟動升降電機1使中橫梁5慢速 向下移動，扭轉(zhuǎn)電機9不啟動，試件13受力后被拉伸甚至拉斷，拉壓桿 16將拉力傳遞至拉壓傳感器15，拉壓傳感器15感受到拉力的大小后將 數(shù)據(jù)送入計算機進行數(shù)據(jù)處理和圖像顯示。
實施例4 扭轉(zhuǎn)試驗本實施例與實施例1的區(qū)別在于只啟動扭轉(zhuǎn)電機9，使掛柱11慢速 轉(zhuǎn)動，扭轉(zhuǎn)傳感器14通過設(shè)在拉壓桿16上的杠桿感受到扭轉(zhuǎn)力的大小， 便將數(shù)據(jù)送入計算機進行數(shù)據(jù)處理和圖像顯示。
實施例5 壓縮試驗
本實施例的具有拉扭和壓扭功能的多功能材料力學(xué)試驗機參考圖2， 先將壓縮下墊塊24放在工作臺18的中心點上，壓縮試件23放在壓縮下 墊塊24和壓縮上墊塊22中間，扭轉(zhuǎn)電機9不啟動，啟動升降電機l使 中橫梁5快速移動，當(dāng)拉壓桿16下端接近壓縮上墊塊22時，再將升降 電機1的速度轉(zhuǎn)換成較慢的試驗速度，使中橫梁5慢速向下移動，壓縮 試件23受力，拉壓桿16將壓力傳遞給拉壓傳感器15，拉壓傳感器15 感受到壓力的大小，便將數(shù)據(jù)送入計算機進行數(shù)據(jù)處理和圖像顯示。
實施例6 懸臂梁試驗
本實施例的具有拉扭和壓扭功能的多功能材料力學(xué)試驗機參考圖3, 在固定支座17上安裝各種懸臂梁試驗裝置25，懸臂梁一端固定在固定支 座17上，另一端懸空。扭轉(zhuǎn)電機9不啟動，啟動升降電機1使中橫梁5 快速移動，當(dāng)拉壓桿16下端接近懸臂梁時，將升降電機1的速度轉(zhuǎn)換成 較慢的試驗速度，使中橫梁5慢速向下移動，懸臂梁受力，拉壓桿16將 壓力傳遞給拉壓傳感器15，拉壓傳感器15感受到壓力的大小，便將數(shù) 據(jù)送入計算機進行數(shù)據(jù)處理和圖像顯示。
實施例7 簡支梁試驗
本實施例的具有拉扭和壓扭功能的多功能材料力學(xué)試驗機參考圖4， 讓兩滑枕26離開適當(dāng)距離，放上簡支梁試驗裝置27，扭轉(zhuǎn)電機9不啟 動，啟動升降電機1使中橫梁5快速移動，當(dāng)拉壓桿16下端接近試驗裝 置27時，再將升降電機1的速度轉(zhuǎn)換成較慢的試驗速度，使中橫梁5慢 速向下移動，簡支梁試驗裝置27受力，拉壓桿16將壓力傳遞給拉壓傳 感器15，拉壓傳感器15感受到壓力的大小，便將數(shù)據(jù)送入計算機進行 數(shù)據(jù)處理和圖像顯示。
權(quán)利要求
1、具有拉扭和壓扭功能的多功能材料力學(xué)試驗機，包括由機箱(2)、工作臺(18)、左右兩個空芯立柱(6)、上橫梁(8)組成的固定機架，特征在于機架的上下兩端分別設(shè)有裝于工作臺(18)底部的與升降減速機(21)連接的升降電機(1)及裝于上橫梁(8)頂部的與扭轉(zhuǎn)減速機(10)連接的扭轉(zhuǎn)電機(9)，兩臺電機構(gòu)成一套動力加載系統(tǒng)并由外部與之連接的電氣控制系統(tǒng)同時進行控制并協(xié)調(diào)實現(xiàn)拉扭和壓扭試驗；工作臺(18)與上橫梁(8)之間左右兩側(cè)固定設(shè)有貫穿立柱(6)內(nèi)部的絲杠(4)，絲杠(4)的上端固定于上橫梁(8)，下端由固定于工作臺(18)下部所設(shè)同步帶(20)兩端的同步帶輪(3)連接帶動，工作臺(18)與上橫梁(8)之間還設(shè)有由絲杠(4)貫穿其中且與其螺紋連接的中橫梁(5)，中橫梁(5)上分別設(shè)有拉壓桿(16)以及與計算機連通的拉壓傳感器(15)和扭轉(zhuǎn)傳感器(14)，用于將各種數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成電信號傳遞給計算機進行數(shù)據(jù)處理和圖像顯示；工作臺(18)的上部設(shè)有用于承載簡支梁試驗裝置(27)的帶滑枕(26)的滑道(19)，工作臺(18)靠近立柱(6)一側(cè)設(shè)有用于固定懸臂梁試驗裝置(25)的固定支座(17)，扭轉(zhuǎn)減速機(10)的下部固定設(shè)有外部帶推力軸承(7)的掛柱(11)，掛柱(11)下部設(shè)有用于安裝試件(13)的夾頭(12)。
2、 按照權(quán)利要求1所述具有拉扭和壓扭功能的多功能材料力學(xué)試驗 機，其特征在于所述工作臺(18)的上部與中橫梁(5)上所設(shè)拉壓桿(16) 之間設(shè)有壓縮試件(23)，壓縮試件(23)的上下兩端分別設(shè)有壓縮上墊 塊(22)和壓縮下墊塊(24)。
3、 按照權(quán)利要求1所述具有拉扭和壓扭功能的多功能材料力學(xué)試驗 機，其特征在于所述扭轉(zhuǎn)電機(9)和掛柱(11)安裝在工作臺(18)上。
4、 按照權(quán)利要求1所述具有拉扭和壓扭功能的多功能材料力學(xué)試驗 機，其特征在于所述扭轉(zhuǎn)傳感器(14)采用高精度的輪輻式傳感器，安 裝于中橫梁(5)的中心線一側(cè)。
5、 按照權(quán)利要求1所述具有拉扭和壓扭功能的多功能材料力學(xué)試驗 機，其特征在于所述扭轉(zhuǎn)傳感器(14)采用傳統(tǒng)的傳感器，安裝于掛柱(11)或拉壓桿(16)上。
6、 按照權(quán)利要求1所述具有拉扭和壓扭功能的多功能材料力學(xué)試驗 機，其特征在于所述懸臂梁試驗裝置(25)是等強懸臂梁、矩形懸臂梁、 彎扭組合懸臂梁其中任意一種。
7、 ^照權(quán)利i求i所述具有拉扭和壓扭功能的多功能材料力學(xué)試驗機，其特征在宇所述簡支梁試驗裝置(27)是簡支彎曲梁、橫力彎曲梁、 彈性簡支梁、T字形簡支梁、工字形簡支梁、楔塊疊合梁其中任意一種。
全文摘要
本發(fā)明涉及材料力學(xué)試驗機，屬于材料力學(xué)試驗機技術(shù)領(lǐng)域。特征機架上下兩端設(shè)升降電機及扭轉(zhuǎn)電機，兩電機構(gòu)成一套動力加載系統(tǒng)并由外部電氣控制系統(tǒng)同時進行控制并協(xié)調(diào)實現(xiàn)拉扭和壓扭試驗，工作臺與上橫梁之間設(shè)上端固定于上橫梁、下端由同步帶輪連接帶動的絲杠，工作臺與上橫梁之間設(shè)有中橫梁，中橫梁上分別設(shè)拉壓桿及與計算機連通的拉壓傳感器和扭轉(zhuǎn)傳感器，工作臺上部設(shè)帶滑枕的滑道，工作臺靠近立柱一側(cè)設(shè)固定支座，扭轉(zhuǎn)減速機下部固定設(shè)下部設(shè)夾頭的掛柱；本發(fā)明采用一套動力加載系統(tǒng)中的兩個電機由電氣控制系統(tǒng)同時協(xié)調(diào)控制方法實現(xiàn)拉扭和壓扭功能，兩電機轉(zhuǎn)速由電氣控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)實現(xiàn)不同試驗需要，對被測參量采集和傳送進行數(shù)據(jù)化處理，真實準(zhǔn)確的顯示在屏幕上。
文檔編號G01N3/00GK101625296SQ200910017478
公開日2010年1月13日 申請日期2009年8月6日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月6日
發(fā)明者孫仙山, 孫芳山 申請人:孫仙山;孫芳山