专利名称：颗粒状脆性材料冲击韧性测定仪的制作方法
技术领域：
本实用新型为一种颗粒状脆性材料冲击韧性测定仪，属于脆性材料物理性能检测技术领域。
颗粒状脆性材料在机械、建筑特别是磨料磨具等行业有着广泛的应用。在许多情况下，这些材料的使用效果与其冲击韧性密切相关。因此颗粒状脆性材料冲击韧性的测定具有重要意义。在测定脆性颗粒材料冲击韧性时，一般是称取一定数量的试样，将试样与钢球一起装入测试管，把测试管夹牢到测定仪上，开动该仪使试料在管内受一定时间或次数的研磨、冲击作用，然后停机，取出试料进行筛分，计算筛上物百分比，或者确定筛上物百分比达到50％时试料所受冲击的次数或时间，以这些指标评价其冲击韧性。现在使用的颗粒状脆性材料冲击韧性测定仪，例如从美国进口的Wig－L－Bug型仪器，其扭摆机构采用斜滚道轴承，扭摆体下端用一拉伸弹簧钩牢在底板上，阻止扭摆体绕传动轴旋转，电机控制系统调速范围的下限为500转／分。当传动轴在电机驱动下旋转时，在斜滚道轴承与弹簧的联合作用下，仅有的一个扭摆机构便带着测试管作三维扭摆运动，使试料受摩擦和冲击作用。这种仪器存在下述问题1、斜滚道轴承难以制造，需特殊订货或采用较复杂的工艺装备自制，不易保证制造精度，且造价高；2、单扭摆机构使仪器在工作时会因其带着测试管高速扭摆而产生较大的振动和噪音，从而影响仪器的使用寿命、测试效率和工作环境；3、弹簧止转机构不利于保证扭摆运动轨迹的稳定性，因而会影响测试精度与测试结果的重复性；4、电机控制系统调速范围较窄，限制了仪器的用途。
本实用新型之目的是改进冲击韧性测定仪结构，解决现有技术存在的上述问题，从而降低仪器造价，提高其使用寿命、测试效率和结果的精度与重复性，减小仪器工作时的振动和噪音，扩大其使用范围，亦即从多个方面改善冲击韧性测定仪的技术经济性能。
本实用新型是一种颗粒状脆性材料冲击韧性测定仪(其简图如附图
所示)，具有马达1及其控制系统2、联轴器3、传动轴4、轴承座5、底板6和扭摆机构7，当马达1通过联轴器3驱动传动轴4旋转时，装在传动轴4上的扭摆机构7带着容器8作三维扭摆运动，使颗粒材料在容器8内受到摩擦和冲击作用，其主要特点是扭摆机构7具有斜孔轴套9和标准轴承10，扭摆体11固定于标准轴承10的外圈，并在传动轴4旋转时被斜孔轴套9和标准轴承10带着作三维扭摆运动。
该仪器的其他特点包括扭摆机构7的标准轴承10是向心球轴承；轴套斜孔之中心线与其轴承配合面中心线相交成2°～45°；传动轴4上装有偶数个扭摆机构7，且相邻扭摆机构7之斜孔轴套9的安装角即其轴承10之滚道平面与传动轴线之垂直面的夹角恰恰相反；扭摆体11具有可更换止转杆12；底板6具有相应限位槽，且槽宽可以移动挡板13方式调整；马达控制系统2的调速范围为0～5000转／分；扭摆体11上端装有可更换容器座14，可夹持包括测试管、混料器及粉样管在内的可更换容器8随之作扭摆运动。
本实用新型具有马达1及其控制系统2、联轴器3、传动轴4、轴承座5、底板6和扭摆机构7。马达1和轴承座5固定在底板6上，传动轴4通过联轴器3与马达轴相联接，且由轴承座5支承，能在马达1驱动下同步转动。扭摆机构7具有固定在传动轴4上的斜孔轴套9、内圈固定在轴套9之轴承面上的标准轴承10和固定在外圈上的扭摆体11。扭摆体11下端呈杆状或装有可更换止转杆11，上端由螺栓固定着可更换容器座14及其相应容器8。当传动轴4在马达1驱动下旋转时，在斜孔轴套9和标准轴承10联合作用下，扭摆体11下端杆部只能在限位槽内运动，上端则带着可更换容器座14与相应容器8作三维扭摆运动，使试料在容器8内受到摩擦和冲击作用。
马达1是仪器的驱动装置，可以使用油马达、电马达或气马达，以使用电马达较好。为简化其运动控制，最好采用直流电机。为了控制马达转动，从而调节扭摆机构7的扭摆频率和对试料的研磨、冲击作用，设置有相应的马达转速和转数控制系统2，如对油马达、气马达、电马达相应地设置液压、气动、电气控制系统。在采用直流电机时，宜选用可控硅驱动单元。马达控制系统2能保证其转速在0～5000转／分内实现无级调速。这样可使仪器适应混合、粉样、测试等多种需要，在适当调节马达转速后，利用相应可更换容器8及其支座14，完成混料、粉样及测试等多种作业。现有技术产品的调速范围较窄，为500～3000转／分，只能进行测试作业。因此本实用新型控制系统2为扩大仪器的使用范围创造了条件。联轴器3可以是刚性的或弹性的，后者有减振作用，有利于提高仪器耐用度。可按马达轴及传动轴4实际情况和具体使用要求选用标准联轴器。轴承座5固定在底板6上，通过其轴承支承传动轴4。最好设二个轴承座5，分别支承转动轴4的二端。这样结构刚性大，有利于仪器采用较长传动轴和多扭摆机构结构。
在扭摆机构7中，采用斜孔轴套9和标准轴承10代替现有技术之斜滚道轴承。根据所需摆角，在轴套上开一斜孔，使斜孔中心线与其轴承配合面中心线相交成2°～45°。这在工艺上很容易实现。标准轴承10系专业化厂的大量生产产品，易购置，成本低且精度高。为了阻止扭摆体11绕传动轴4旋转，其下端制成杆状或装有可更换止转杆12，当传动轴4在马达1驱动下转动时，其杆部只能在底板6的限位槽内运动，而扭摆体上端则带着容器8作三维扭摆运动。考虑止转杆12与限位槽磨损可能产生不利影响，扭摆体下端最好采用可更换结构，即装一由耐磨材料制成的可更换止转杆12。限位槽可直接开在底板6上，根据扭摆机构的数量和位置在底板6上开相应的限位槽。在考虑槽壁磨损的情况下，为保证扭摆运动轨迹的稳定性，最好在底板6上设置一块或二块耐磨的挡板13，以根据需要改变挡板固定位置，调整限位槽的宽度，从而提高测试结果的精度与重复性。扭摆体11上端由螺栓固定着容器座14及其容器8。最好根据所需要的容器8如测试管、混料器或粉样管，使用相应的可更换容器座14，而每一容器座14夹持一个或数个相应容器8。这样不仅能扩大仪器的用途，而且能提高测试等作业效率。
固定在传动轴4上的扭摆机构7可以是一个或者多个。最好是偶数个，而且相邻扭摆机构7的安装角以恰恰相反为宜。这种结构不仅有助于提高作业效率，而且能平衡扭摆机构7作高速扭摆时产生的力矩，从而大大减小仪器工作时产生的振动和噪音，延长仪器使用寿命。
因此，与现有技术产品相比，本实用新型具有下述优点1、扭摆机构采用斜孔轴套9及标准轴承10，结构工艺性好，容易制造，加工精度高，成本低，且能提高仪器寿命和使用可靠性；2、在二端有轴承座5支承的传动轴4上依次按相反角度安装偶数个扭摆机构7，能平衡扭摆机构7高速扭摆时产生的力矩，大大减小仪器工作时产生的振动和噪音，因而其测试效率高，使用寿命长，对环境的污染小；3、扭摆机构采用可更换止转杆12与宽度可调之限位槽相结合的止转结构，能保证扭摆运动轨迹的稳定性，因此仪器测试结果的重复性好，精度高；4、马达控制系统2具备能由零速起调的宽范围无级调速特性，扭摆机构7根据相应容器8设置可更换容器座14，使仪器可进行测试、混料和粉样等多种作业，大大地扩展了其应用范围。
总之，本实用新型改进了现有测定仪的结构，从多个方面显著地改善了其技术经济性能。
附图是本实用新型颗粒状脆性材料冲击韧性测定仪简图。
实施例1仪器有直流电机及其控制系统、刚性联轴器、传动轴4、二个轴承座5、二个扭摆机构7、底板6和可调整位置的挡板13构成。电机和轴承座5均固定在底板6上。电机控制系统包括有可控硅驱动单元、速度传感器、转数传感器、数字测速表、数字定值仪等构成的转速控制系统和转数控制系统。可控硅驱动单元采用单相桥式半控电路，控制电路采用单结晶体管触发电路，电路中有电压负反馈和电流正反馈，使电机转速可由零起调，能在0～5000转／分范围内实现无级调速，以适应测试、混料及粉样等多种用途需要。扭摆机构7有二个，以恰恰相反的安装角固定在传动轴4上。它具有固定在传动轴4上的斜孔轴套9、固定在斜孔轴套9上的标准向心球轴承和固定在轴承外圈上的扭摆体11。轴套斜孔中心线对其轴承配合面中心线相交成5°。扭摆体下端装有一耐磨的止转杆12，上端由螺栓固定着可更换容器座14与测试管。底板6上有二个限位槽，其宽度可以移动挡板的方式调节。当电机以2000转／分速度借助于联轴器3驱动传动轴4时，在斜孔轴套9、标准的向心球轴承、止转杆12与限位槽的联合作用下，扭摆机构下部的止转杆12在限位槽内运动，上部可更换容器座14则夹持着测试管作三维扭摆运动，导致预先装在测试管内的试料、钢球和管壁相互作用，使试料受到摩擦与冲击作用。测算经过一定冲击循环次数或时间后受试颗粒料的筛上物百分比，或者测定使筛上物百分比达到50％即达到半破碎率所需进行的冲击循环次数或时间，便得到了试料冲击韧性的定量评价指标。例如使用本实施例的仪器，在2000转／分电机转速条件下检测粒度为60／70的MBD4、MBD6及SMD30金刚石的冲击韧性，测得它们的半破碎冲击循环数相应为1069、2172、3488次，筛上物百分比检测结果的相对误差不超过3％。适于使用本仪器检测的试料包括各种颗粒状脆性材料，例如金刚石、立方氮化硼、碳化硅等碳化物、氮化硅等氮化物及刚玉等氧化物颗粒料。
实施例2使用实施例1的仪器，将测试管及其可更换容器座14卸下，装上混料器及其相应容器座，把电机转速调至200转／分，开动仪器，运转足够长时间后，就能使容器内的粉料混和到所需均匀程度。
实施例3使用实施例1的仪器，只要换上粉样管及其相应的容器座，把电机转速调至1000转／分，开动仪器，运转一定时间后，就能使管中颗粒材料粉碎到所需粒度。
权利要求1.一种颗粒状脆性材料冲击韧性测定仪，具有马达1及其控制系统2、联轴器3、传动轴4、轴承座5、底板6和扭摆机构7，马达1通过联轴器3驱动传动轴4同步旋转时，装在传动轴4上的扭摆机构7带着容器8作三维扭摆运动，使颗粒材料在容器8内受到冲击和摩擦作用，其特征在于扭摆机构7具有斜孔轴套9和标准轴承10，其扭摆体11固定于标准轴承10之外圈，并在传动轴4旋转时，由斜孔轴套9与标准轴承10带着作三维扭摆运动。
2.根据权利要求1所述之测定仪，其特征在于扭摆机构标准轴承10是向心球轴承，轴套9之斜孔中心线与其轴承配合面中心线相交成2°～45°。
3.根据权利要求1或2所述之测定仪，其特征是两端支承于轴承座5的传动轴4上装有偶数个扭摆机构7，且相邻扭摆机构7之斜孔轴套9的安装角恰恰相反，在数值上均等于轴套斜孔中心线对其轴承配合面中心线的夹角。
4.根据权利要求1或2所述的测定仪，其特征在于扭摆体11具有可更换止转杆12，底板6具有相应限位槽，槽宽可以移动挡板13方式调整，止转杆12阻止扭摆体11随传动轴4旋转，但可在限位槽内作扭摆运动。
5.根据权利要求3所述的测定仪，其特征在于扭摆体11具有可更换止转杆12，底板6具有相应限位槽，槽宽可以移动挡板13方式调整，止转杆12阻止扭摆体11随传动轴4转动，但可在限位槽内作扭摆运动。
6.根据权利要求1或2所述之测定仪，其特征在于马达控制系统2的调速范围为0～5000转／分，扭摆体11上端装有可更换容器座14，以夹持相应容器8随之作扭摆运动，可更换容器8包括测试管、混料器和粉样管。
7.根据权利要求3所述之测定仪，其特征是马达控制系统2的调速范围为0～5000转／分，扭摆体11上端装有可更换容器座14，以夹持相应容器8随之作扭摆运动，可更换容器8包括测试管、混料器和粉样管。
8.根据权利要求4所述之测定仪，其特征在于马达控制系统2之调速范围为0～5000转／分，扭摆体11上端装有可更换容器座14，以夹持相应容器8随之作扭摆运动，可更换容器8包括测试管、混料器和粉样管。
9.根据权利要求5所述之测定仪，其特征在于马达控制系统2之调速范围为0～5000转／分，扭摆体11上端装有可更换容器座14，以夹持相应容器8随之作扭摆运动，可更换容器8包括测试管、混料器和粉样管。
专利摘要一种颗粒状脆性材料冲击韧性测定仪，具有马达及其控制系统、联轴器、传动轴、轴承座、底板和扭摆机构，其特征是扭摆机构具有斜孔轴套和标准轴承，扭摆体固定于标准轴承外圈，传动轴旋转时带着可更换容器作三维扭摆运动。因此本仪器结构工艺性好，容易制造，加工精度高，成本低，运转时振动和噪音低，使用寿命长，测试结果的重复性好、精确度高，除测试外，还可进行混料、粉样等作业。
文档编号G01N3/30GK2111522SQ9122702
公开日1992年7月29日 申请日期1991年10月19日 优先权日1991年10月19日
发明者田松乔 申请人:机械电子工业部郑州磨料磨具磨削研究所