杠杆式定载荷材料试验机

1、一种杠杆式定载荷材料试验机，包括杠杆、两根立柱、机座、 加载装置、加热炉、位移传感器、位移传动杆、试验机固定横梁、导 轨固定横梁、支点比例滑车、上夹头、下夹头，其特征是：两根立柱 的下端均与机座连接，两根立柱的上端均与试验机固定横梁连接，导 轨固定横梁沿水平方向固定在一根立柱上，在导轨固定横梁上装有导 轨，在导轨上设有支点比例滑车，在支点比例滑车上设有刃口，杠杆 沿水平方向固定在两根立柱上，且位于导轨固定横梁之上，在杠杆的 中部按不同比例设有刀刃，支点比例滑车上的刃口与杠杆上的刀刃契 合；在杠杆的左端设有刃口，载荷平衡调整块设在杠杆的最右端，根 据所需的不同比例可将刀刃置于支点比例滑车的刃口上，在导轨固定 横梁的下方装有直线滚珠轴承，直线滚珠轴承与连接杆滑动配合，连 接杆的上端通过铰接与杠杆的右端连接，连接杆的下端与长度调节器 的上端连接，长度调节器的下端与上夹头连接，下夹头与下夹头座通 过铰链连接，下夹头座固定在机座上，杠杆的右端与位移传动杆下端 铰接连接，位移传动杆的上端与位移传感器连接；位移传动杆、连接 杆、长度调节器、上夹头与下夹头、下夹头座在同一轴线上；加热炉 借助铰链装在试验机的另一根立柱上，加载装置与杠杆左端的刃口连 接，在加载装置内设有不同重量的几组砝码。

技术领域\n本发明属于材料与机械制造技术的仪器仪表领域，涉及一种在任 意定载荷作用下测试材料性能和变形规律的试验机的创新。\n背景技术\n现有的万能材料的结构与控制系统复杂，造价高，而且需要专业 技术人员才能维护使用，但是材料在塑性成形及其在使用中承受的是 载荷，因此只是研究材料在载荷作用下的变形规律及机械性能，而无 需造价高、结构复杂的万能材料试验机，尤其是对于超塑性材料，由 于它具有很强的应变速率敏感性，而现有的万能材料试验机都是采用 闭环控制实现定载荷的施加，载荷的测量又是采用拉力传感器，这便 必然造成因载荷施加的反馈波动而引起载荷测量或记录的波动，于是 就影响了试验结果的可靠性。\n发明内容\n本发明所要解决的技术问题是：提供一种能稳定施加载荷、准确 记录数据、结构简单、易于操作、造价低，而且能够研究常规材料和 超塑性材料在载荷作用的机械性能和变形规律的杠杆式定载荷材料 试验机。\n本发明的基本原理如图1所示，若在杠杆1的A端悬挂着固定砝 码F，杠杆1的B端便有拉力P借助连接杆3通过直线滚珠轴承4作 用在试样5上，只要支点2可沿水平方向左右移动，以保证AO·cos θ1∶OB·cosθ1＝AO·cosθ2∶OB·cosθ2＝AO∶BO， 便可使试样5承受 $P=\frac{\mathrm{AO}}{\mathrm{OB}}·F$ 的垂直定向拉力作用。\n本发明装置如下：\n试验机包括杠杆、两根立柱、机座、加载装置、加热炉、位移传 感器、位移传动杆、试验机固定横梁、导轨固定横梁、支点比例滑车、 上夹头、下夹头，两根立柱的下端均与机座连接，两根立柱的上端均 与试验机固定横梁连接，导轨固定横梁沿水平方向固定在一根立柱 上，在导轨固定横梁上装有导轨，在导轨上设有支点比例滑车，在支 点比例滑车上设有刃口，杠杆沿水平方向固定在两根立柱上，且位于 导轨固定横梁之上，在杠杆的中部按比例设有刀刃，支点比例滑车上 的刃口与杠杆上的刀刃契合；在杠杆的左端设有刃口，载荷平衡调整 块设在杠杆的最右端，根据所需的不同比例可将刀刃置于支点比例滑 车的刃口上，在导轨固定横梁的下方装有直线滚珠轴承，直线滚珠轴 承与连接杆滑动配合，连接杆的上端通过铰接与杠杆的右端连接，连 接杆的下端与长度调节器的上端连接，长度调节器的下端与上夹头连 接，下夹头与下夹头座通过铰链连接，下夹头座固定在机座上，杠杆 的右端与位移传动杆下端铰接连接，位移传动杆的上端与位移传感器 连接；位移传动杆、连接杆、长度调节器、上夹头与下夹头、下夹头 座在同一轴线上；加热炉借助铰链装在试验机的另一根立柱上，加载 装置与杠杆左端的刃口连接，在加载装置内设有不同重量的几组砝 码。\n砝码在不加载时，用砝码按钮的插杆固定在套筒和加载器支柱上， 砝码座和砝码盘都固定在加载杆上，加载杆上端的刀刃和杠杆左端的 刃口契合。\n本发明的有益效果是：\n1、可以稳定、精确地施加任意的定载荷，不会受到现有万能 材料试验机利用闭环控制施加载荷而对被试验材料的结构 敏感性产生不良的影响。\n2、利用位移传感器可以精确地测定试样在载荷作用下的变形 量。\n3、施加的载荷和位移之间的变形规律可以直接输入计算机进 行处理。\n4、操作简便，对操作人员没有专门的技术要求。\n5、造价低，性能稳定，便于使用和维修。\n附图说明\n图1是本发明杠杆式定载荷材料试验机的原理图；\n图2.1是本发明杠杆式定载荷材料试验机的主机结构的正视图；\n图2.2是图2.1的A-A视图；\n图3.1是本发明杠杆式定载荷材料试验机的加载装置正视图；\n图3.2是图3.1的B-B视图；\n图4.1是本发明杠杆式定载荷材料试验机加载装置的砝码按钮的 插杆处于插入状态的正视图；\n图4.2是本发明杠杆式定载荷材料试验机加载装置的砝码按钮的 插杆处于拔出状态的正视图；\n具体实施方式\n下面结合附图对本发明做进一步描述。\n其中：1杠杆；2支点比例滑车；3连接杆；4直线滚珠轴承；5 试样；6加载装置；7机座；8立体；9导轨固定横梁；10导轨；11 试验机固定横梁；12位移传感器；13刀刃；14位移传动杆；15平衡 调整块；16限位螺母；17长度调节器；18加热炉；19铰链；20上 夹头；21下夹头；22下夹头座；23加载器底座；24加载器支柱；25 砝码组；26固定板；27加载杆；28砝码盘；29砝码座；30砝码按 钮；31加载器套筒；32按钮盒；33支撑盘；34弹簧缓冲器；35顶 板；36顶杆；37推力滚珠轴承；38丝杠螺母；39丝杠；40限位杆； 41丝杠上固定板；42垫圈；43固定杆；44丝杠下固定板；45伞齿 轮副；46电机；47推杆；48套筒；49转动棘爪；50固定棘爪；51 插杆；52弹簧。\n下面结合附图说明本发明操作过程：\n在试验前先将试样5夹在上夹头20与下夹头21之间，然后使加 热炉18升温，等温度达到预定温度时，先在砝码盘28上放置预定的 克级重量，再按下砝码按钮30施加预定的千克级重量，然后开动电 机46，支撑盘33缓慢下移，载荷便通过杠杆1施加在连接杆3上， 试样5随之发生拉伸变形，位移传感器12就记录了相应的变形量， 当试样5被拉断时，砝码座29便落在支撑盘33上，并借助弹簧缓冲 器34的作用而减小冲击。\n在加载前，砝码座由支撑盘支撑，电机通过伞齿轮副带动丝杠转 动，丝杠又带动螺母上下移动，支撑盘也随丝杆螺母上下移动，需要 加载时，启动电机，使支撑盘下移，载荷就平缓地加在加载杆上，当 试样被拉断时，砝码落在支撑盘上，装在支撑盘下部的弹簧便可减小 砝码下落的冲击。