一种用于划痕实验的套筒式一体化测量刮头的制作方法

本发明涉及一种划痕实验装置，具体涉及一种用于划痕实验的套筒式一体化测量刮头。

背景技术：

高分子材料包装制品目前已广泛运用于人们的生活当中，需要通过划痕实验来测量评估高分子材料的耐刮擦性能；大部分划痕实验仪器只能简单的重复划痕实验过程，并且多采用位移控制进行加载；因此实验过程中产生的法向荷载和切向荷载测量具有很大的局限性；对于划痕实验当中用以测评材料表面耐刮擦性能好坏的临界破坏荷载很难得到。

除此之外，由于刮头需要加入到传动机构中使用，会造成荷载传感器使用的局限性；第一，无法有效的将切向荷载传感器加入到刮头测量装置当中；第二，很难去更换传感器来改变数据测量的测量范围；第三，很难保证测量过程中传感器使用稳定性和安全性，容易造成荷载传感器损坏；第四，大部分划痕实验仪器刮头测量装置没有进行小型化设计，致使测量装置整体质量偏大，容易造成控制及测量方面误差。

技术实现要素：

本发明公开了一种可同时测量法向力和切向力的用于划痕实验的套筒式一体化测量刮头。

本发明采用的技术方案是：一种用于划痕实验的套筒式一体化测量刮头，包括内部为中空的圆柱形刮头套筒、上部设置在刮头套筒内部与其内壁滑动配合的刮头顶杆和设置在刮头顶杆下端的刮头；刮头套筒内部设置有载荷传感器，载荷传感器与刮头顶杆顶部连接；还包括穿过刮头套筒侧面连接刮头顶杆侧面的拉压传感器。

进一步的，所述载荷传感器通过固定板设置在刮头套筒内，固定板设置在刮头套筒上表面。

进一步的，所述拉压传感器上、下均设置有传感器固定柱，其远离刮头套筒侧面一端设置有切向固定板。

进一步的，所述载荷传感器为微型载荷传感器，拉压传感器采用微型拉压传感器。

进一步的，所述拉压传感器左端通过螺钉连接刮头套筒，右端通过螺钉连接切向固定板。

进一步的，所述刮头顶杆为圆柱体结构，上部与刮头套筒滑动配合部分直径大于下部直径。

进一步的，所述刮头顶杆下部设置有安装孔，用于连接刮头。

进一步的，所述刮头顶杆与刮头通过螺钉连接。

进一步的，所述刮头套筒和刮头顶杆表面设置有氧化层。

本发明的有益效果是：

（1）本发明可实时采集划痕实验过程中的法向力和切向力；

（2）本发明中载荷传感器和拉压传感器方便更换，可实现不同载荷范围划痕实验数据的实时测量与采集；

（3）本发明设置有传感器固定柱可以避免实验过程中切向拉压传感器的损坏；

（4）本发明整体设计小型化，减小了刮头测量装置尺寸，减轻测量装置的重量。

附图说明

图1为本发明立体结构示意图。

图2为本发明平面结构示意图。

图中：1-载荷传感器，2-刮头套筒，3-固定板，4-切向固定板，5-拉压传感器。6-传感器固定柱，7-刮头顶杆，8-刮头。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步说明。

如图1-2所示，一种用于划痕实验的套筒式一体化测量刮头，包括内部为中空的圆柱形刮头套筒2、上部设置在刮头套筒2内部与其内壁滑动配合的刮头顶杆7和设置在刮头顶杆7下端的刮头8；刮头套筒2内部设置有载荷传感器1，载荷传感器1与刮头顶杆7顶部连接；还包括穿过刮头套筒2侧面连接刮头顶杆7侧面的拉压传感器5。

进一步的，所述载荷传感器1通过固定板3设置在刮头套筒2内，固定板3设置在刮头套筒2上表面。

进一步的，所述拉压传感器5上、下均设置有传感器固定柱6，其远离刮头套筒2侧面一端设置有切向固定板4；传感器固定柱6通过螺钉连接刮头套筒2，刮头套筒2侧面对应位置设置有螺纹孔；设置传感器固定柱6可以有效避免实验过程中切向拉压传感器5的损坏，保证微型拉压传感器5的安全性。

进一步的，所述载荷传感器1为微型载荷传感器，拉压传感器5采用微型拉压传感器；将装置进行小型化设计，可以减小测量装置的尺寸，减轻测量装置的重量。

进一步的，所述拉压传感器6左端通过螺钉连接刮头套筒2，右端通过螺钉连接切向固定板4。

进一步的，所述刮头顶杆7为圆柱体结构，上部与刮头套筒2滑动配合部分直径大于下部直径；可以有效避免刮头顶杆7从刮头套筒2中脱落。

进一步的，所述刮头顶杆7下部设置有安装孔，用于连接刮头8；便于安装不同尺寸、形状的刮头9。

进一步的，所述刮头顶杆7与刮头8通过螺钉连接；刮头顶杆7底部侧边设计有螺纹孔，用螺钉可将刮头9固定在刮头顶杆7底部。

进一步的，所述刮头套筒2和刮头顶杆7表面设置有氧化层；固定板3、切向固定板4和传感器固定柱6表面也可以设置氧化层；上述部件可以采用铝合金加工而成，对铝合金表面进行氧化处理后，可以有效防止生锈现象。

使用时，将固定板3安装在刮头套筒2上表面，微型载荷传感器1安装于固定板3下端；保持微型载荷传感器1的顶部朝下且与刮头顶杆7接触连接，可测量法向力数据；刮头套筒2侧面设置有螺纹孔，微型拉压传感器5左端通过螺钉安装在刮头套筒2侧面，连接到刮头顶杆7侧面，可保证切向力数据的测量；微型拉压传感器5右端通过螺钉安装在切向固定板4上；两个传感器固定柱6设置在螺钉上下，可有效避免微型拉压传感器5的损坏；同时微型载荷传感器1和微型拉压传感器6可以方便地进行更换，实现不同载荷范围内划痕实验数据的实时测量与采集。

使用时，划痕实验仪器只进行单一方向的运动，当刮头8接触到试样表面并进行划痕实验时，刮头顶杆7向上挤压微型载荷传感器顶端触点，此时可采集到实时法向力数据；同时，在进行划痕实验过程中，刮头顶杆7在切向方向上通过对微型拉压传感器5的拉压看测得实时切向力数据。

本发明可实时采集划痕实验过程中的法向力和切向力；载荷传感器和拉压传感器方便更换，可实现不同载荷范围划痕实验数据的实时测量与采集；传感器固定柱可以避免实验过程中切向拉压传感器的损坏；整体设计小型化，减小了刮头测量装置尺寸，减轻测量装置的重量。