一种低温环境试验箱内金属拉伸试样的自动对中装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种低温环境试验箱内金属拉伸试样的自动对中装置。包括夹持自动调心机构、联接机构、锁紧机构和浮动自动对中机构，金属拉伸试样装夹在联接机构中通过锁紧机构锁紧，联接机构上下端分别连接夹持自动调心机构和浮动自动对中机构，浮动自动对中机构安装在底座上，夹持自动调心机构可上下移动。本实用新型结构简单实用，有效减少环境试验箱内的能量消耗；实现了金属拉伸试样的自动找正和对中，减少误差，确保了精度，并可实现金属拉伸试样高频率下的疲劳试验，节省成本，减少资源浪费。
【专利说明】
一种低温环境试验箱内金属拉伸试样的自动对中装置
技术领域
[0001]本实用新型涉及了一种工件对中装置，更具体说，尤其是涉及了一种低温环境试验箱内金属拉伸试样的自动对中装置。
【背景技术】
[0002]目前，在金属拉伸试样低温疲劳试验过程中，传统的疲劳试验设备的上下楔形夹头使得我们无法在装夹过程判断金属拉伸试样是否保持对中状态，金属拉伸试样的上下夹持对中主要靠技术人员按照上下夹持顺序、凭感觉和经验完成金属拉伸试样的装夹、对中。在低频率或者静态拉伸试验情况下，金属拉伸试样的上下对中问题由于对试验结果影响较小而往往被试验技术人员所忽视。在金属拉伸试样高频率疲劳试验过程中，由于金属拉伸试样轴向承受拉伸和压缩两个方向的高频载荷，解决金属拉伸试样上下夹持对中问题就变的迫切起来。现有技术缺少了一种可靠的金属拉伸试样装夹、对中装置，为能获取准确的试验结果，提高试验数据的精度，改变传统的金属拉伸试样装夹方式，这是解决问题的关键。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种低温环境试验箱内金属拉伸试样的自动对中装置，能实现金属拉伸试样夹持自动调心和金属拉伸试样自动对中。
[0004]本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的:
[0005]本实用新型包括夹持自动调心机构、联接机构、锁紧机构和浮动自动对中机构，金属拉伸试样装夹在联接机构中通过锁紧机构锁紧，联接机构上下端分别连接夹持自动调心机构和浮动自动对中机构，浮动自动对中机构安装在底座上，夹持自动调心机构顶端与液压缸活塞连接，液压缸活塞在液压缸带动下上下运动，液压缸活塞经滑动杆连接两端的滑块，滑块装在圆柱形导轨并上下移动，圆柱形导轨固定在底座。
[0006]所述的夹持自动调心机构包括夹体、顶杆和自动调心组件，夹体上端嵌入到液压缸活塞的孔槽内形成固定连接，夹体下部设有燕尾形腔，腔内端大于外端，腔内的两侧对称装有结构相同的两个自动调心组件，联接机构的上端被夹持在自动调心组件中，自动调心组件与顶杆通过杠杆结构连接，通过顶杆的上下摆动实现自动调心组件的上下运动。
[0007]所述的自动调心组件包括楔形卡块、楔形夹板和导向杆，楔形卡块安装在楔形夹板内侧，楔形夹板外侧壁连接到夹体燕尾形腔的内壁;楔形夹板的内侧面开有凹槽，楔形卡块的外侧设有凸缘，凸缘嵌入到凹槽中；凸缘设有沿竖直方向的阶梯孔，导向杆贯穿装在阶梯孔中，凹槽的上下顶面设有用于导向杆插入径向定位的定位槽，导向杆中套有压簧，导向杆底部设有杆凸缘，压簧顶端和底端分别顶在阶梯孔和杆凸缘的台阶面上。
[0008]所述的联接机构包括低温箱和置于低温箱中的主动对中连接杆、从动对中连接杆;低温箱顶面和底面中心分别开有主动对中孔和从动对中孔，主动对中连接杆的顶端穿过主动对中孔后被夹持在所述自动调心组件中两个楔形卡块之间，金属拉伸试样顶端通过锁紧机构安装到主动对中连接杆底端的中心孔中，金属拉伸试样底端通过锁紧机构安装到从动对中连接杆顶端的中心孔中，从动对中连接杆的底部穿过从动对中孔后与万向球同轴固定连接;低温箱内壁安装有照明灯和温度传感器，低温箱内装有朝向金属拉伸试样拉伸部位的低温引伸计。
[0009]所述的低温箱侧壁内置有用于保温的玻璃纤维保温棉。
[0010]所述的锁紧机构包括主动锁紧扣、从动锁紧扣、主动锁紧垫片和从动锁紧垫片;金属拉伸试样的顶端为金属拉伸试样主动螺纹端，主动对中连接杆底端的中心孔为主动内螺纹连接孔，金属拉伸试样主动螺纹端螺纹装到主动内螺纹连接孔内，并通过主动锁紧扣螺纹连接锁紧;金属拉伸试样的底端为金属拉伸试样从动螺纹端，从动对中连接杆顶端的中心孔为从动内螺纹连接孔，金属拉伸试样从动螺纹端螺纹装到从动内螺纹连接孔内，并通过从动锁紧扣螺纹连接锁紧。
[0011 ]所述的浮动自动对中机构包括万向球锁扣、半球形槽和XY向滑台机构；万向球装夹在万向球锁扣和半球形槽之间形成的球形腔中，万向球锁扣和半球形槽之间通过左锁紧螺栓和右锁紧螺栓固定，万向球上部表面与万向球锁扣内壁之间沿同一圆周间隔均布安装有万向球锁扣环形压力传感器，万向球下部表面与半球形槽内壁之间沿同一圆周间隔均布安装有半球形槽环形压力传感器;半球形槽底部与半球形槽底座固定连接，半球形槽底座连接到可沿水平相垂直两个方向移动的XY向滑台机构。
[0012]所述的XY向滑台机构具体为:底座上安装有Y向步进电机，Y向步进电机的输出轴同轴连接Y向丝杠轴，Y向丝杠轴上螺纹套有Y向螺纹块，Y向螺纹块固定在X向导轨座底面，X向导轨座安装在Y向导轨上沿导轨水平移动;X向导轨座上通过X向丝杠轴固定架安装有X向步进电机，X向步进电机的输出轴同轴连接X向丝杠轴，X向丝杠轴上螺纹套有X向螺纹块，X向螺纹块固定在半球形槽底座底部，半球形槽底座安装在X向导轨上沿导轨水平移动。
[0013]两侧所述的楔形卡块外侧壁之间形成的楔形夹角α小于燕尾形腔两侧内壁之间的楔形夹角β。
[0014]本实用新型的有益效果是:
[0015]I)主动和从动对中连接杆，结构简单实用，有效减少环境试验箱内的能量消耗，为实现金属拉伸试样低温环境下的动态疲劳试验提供基础；
[0016]2)实现金属拉伸试样的自动找正和对中，减少人工对中的误差，确保试验结果的精度；
[0017]3)夹持自动调心部分，有效保证了连接杆和金属试样处于同一轴线，实现金属试样高频率下的动态疲劳试验；
[0018]4)整套装置结构紧凑，功能齐全，节省成本，减少资源浪费。
【附图说明】
[0019]图1是本实用新型整体结构剖面示意图。
[0020]图2是本实用新型控制系统原理图。
[0021]图3夹持自动调心机构放大图。
[0022]图中:顶杆I;楔形夹板2;定位槽5;导向杆6;压簧7;楔形卡块8;夹体9;主动对中连接杆10;从动对中连接杆11 ；主动内螺纹连接孔12;从动内螺纹连接孔13;主动锁紧扣14;从动锁紧扣15;主动锁紧扣内螺纹16;从动锁紧扣内螺纹17;金属拉伸试样主动螺纹端18 ；金属拉伸试样19;金属拉伸试样从动螺纹端20;低温引伸计21;玻璃纤维保温棉22;低温箱内壁23;低温箱24;温度传感器25;夹持端26;万向球27;从动端密封垫片28;主动端密封垫片29;从动锁紧垫片30;主动锁紧垫片31;从动对中孔32;主动对中孔33;万险球锁扣34;半球形槽35;左锁紧螺栓36;右锁紧螺栓37; Y向步进电机38;半球形槽环形压力传感器39;万向球锁扣环形压力传感器40; ￥向丝杠轴41; X向步进电机42;半球形槽底座45;底座46;控制器47;液压缸活塞48;照明灯49;圆柱形导轨50;滑块51; X向丝杠轴52; X向丝杠轴固定架53; X向螺纹块54; ￥向螺纹块55; ￥向导轨56; X向导轨座57; X向导轨58。
【具体实施方式】
[0023]下面结合附图及具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。
[0024]下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步描述。虽然本实用新型将结合较佳实施例进行描述，但应该知道，并不表示本实用新型限制在所述实施例中。相反，本实用新型将涵盖可包含在有附后权利要求书限定的本实用新型的范围内的替换物、改进型和等同物。
[0025]如图1所示，本实用新型包括夹持自动调心机构、联接机构、锁紧机构和浮动自动对中机构，金属拉伸试样19装夹在联接机构中通过锁紧机构锁紧，联接机构上下端分别连接夹持自动调心机构和浮动自动对中机构，浮动自动对中机构安装在底座46上，夹持自动调心机构顶端与液压缸活塞48连接，液压缸活塞48在液压缸带动下上下运动，液压缸活塞48经滑动杆连接两端的滑块51，滑块51装在圆柱形导轨50并上下移动，圆柱形导轨50固定在底座46。圆柱形导轨50固定在底座46上，液压缸活塞48在滑动块52的带动下沿着圆柱形导轨50进行上下往复运动。
[0026]夹持自动调心机构包括夹体9、顶杆I和自动调心组件，夹体9上端嵌入到液压缸活塞48的孔槽内形成固定连接，夹体9下部设有燕尾形腔，腔内端大于外端，腔内的两侧对称装有结构相同的两个自动调心组件，联接机构的上端被夹持在自动调心组件中，自动调心组件与顶杆I通过杠杆结构连接，通过顶杆I的上下摆动实现自动调心组件的上下运动。
[0027]如图3所示，自动调心组件包括楔形卡块8、楔形夹板2和导向杆6，楔形卡块8安装在楔形夹板2内侧，楔形夹板2外侧壁连接到夹体9燕尾形腔的内壁;顶杆I 一端铰接到楔形夹板2上，顶杆I中部铰接到夹体9上，由此形成杠杆结构;楔形夹板2的内侧面开有凹槽，楔形卡块8的外侧设有凸缘，凸缘嵌入到凹槽中；凸缘设有沿竖直方向的阶梯孔，导向杆6贯穿装在阶梯孔中，凹槽的上下顶面设有用于导向杆6插入径向定位的定位槽5，导向杆6中套有压簧7，导向杆6底部设有杆凸缘，压簧7顶端和底端分别顶在阶梯孔和杆凸缘的台阶面上。两侧的两个楔形卡块8之间装夹联接机构的顶端。
[0028]顶杆I启动之后顶起楔形楔形夹板2，楔形夹板沿着楔形夹角β两边张开;楔形卡块8在楔形楔形夹板2中被弹簧7顶至最上边位置，此时楔形卡块8处于张开状态;把夹持端26放入楔形卡块8中，使用顶杆I压向楔形楔形夹板2，带动楔形卡块8将夹持端26夹住;卡块的楔形夹角α小于楔形夹板的楔形夹角β，夹持端26与楔形卡块8有一个较小的摩擦力就能使楔形卡块8沿α角两边位移将夹持端26夹住，随着拉力(压力)不断增大，楔形卡块8的夹紧力也不断增大，直至将夹持端26彻底夹紧锁牢，从而形成夹持自动调心机构。
[0029 ]联接机构包括低温箱24和置于低温箱24中的主动对中连接杆1、从动对中连接杆11;低温箱24顶面和底面中心分别开有主动对中孔33和从动对中孔32，主动对中连接杆10的顶端穿过主动对中孔33后被夹持在所述自动调心组件中两个楔形卡块8之间，金属拉伸试样19顶端通过锁紧机构安装到主动对中连接杆10底端的中心孔中，金属拉伸试样19底端通过锁紧机构安装到从动对中连接杆11顶端的中心孔中，从动对中连接杆11的底部穿过从动对中孔32后与万向球27同轴固定连接;低温箱内壁23安装有照明灯49和温度传感器25，低温箱24内装有朝向金属拉伸试样19拉伸部位的低温引伸计21。
[0030]金属拉伸试样19通过主动对中连接杆11和从动对中连接杆10连接到一起，三者形成一个在轴向没有相对位移的整体;夹持端26被楔形卡块8定位锁紧;从动对中连接杆11末端被加工成万向球27，万向球27呈浮动状态。
[0031 ]低温箱24侧壁内置有用于保温的玻璃纤维保温棉22。
[0032]本实用新型将主动对中连接杆10、从动对中连接杆11和金属拉伸试样19放置在低温箱24中进行低温环境疲劳试验，避免了把整个夹体9、万向球27放置低温箱24中，降低箱内热量消耗，保证箱内温度均匀度，节约能源。
[0033 ] 主动对中连接杆1夹持端26与主动对中孔33配合;从动对中连接杆11与从动对中孔32配合;金属拉伸试样19与主动对中连接杆10和从动对中连接杆11通过螺纹副配合;主动对中连接杆1、从动对中连接杆11、主动对中孔33、从动对中孔32、万向球27、主动内螺纹连接孔12、从动内螺纹连接孔13组成联接机构。
[0034]锁紧机构包括主动锁紧扣14、从动锁紧扣15、主动锁紧垫片31和从动锁紧垫片30;金属拉伸试样19的顶端为金属拉伸试样主动螺纹端18，主动对中连接杆10底端的中心孔为主动内螺纹连接孔12，金属拉伸试样主动螺纹端18螺纹装到主动内螺纹连接孔12内，并通过主动锁紧扣14螺纹连接锁紧，主动锁紧扣14与主动对中连接杆10端面之间设有主动锁紧垫片31;金属拉伸试样19的底端为金属拉伸试样从动螺纹端20，从动对中连接杆11顶端的中心孔为从动内螺纹连接孔13，金属拉伸试样从动螺纹端20螺纹装到从动内螺纹连接孔13内，并通过从动锁紧扣15螺纹连接锁紧，从动锁紧扣15与从动对中连接杆11端面之间设有从动锁紧垫片30。
[0035]主动对中孔33处的低温箱24外部安装有用于径向限位的主动端密封垫片29，从动对中孔32处的低温箱24外部安装有用于从动对中连接杆11径向限位的从动端密封垫片28。
[0036]密封垫片用于减少低温箱外部环境对低温箱内部低温环境的影响，起到密封低温箱的作用。主动锁紧垫片16、主动锁紧扣14消除螺纹副之间的间隙，保证金属拉伸试样19与主动对中连接杆10轴向没有相对位移。从动锁紧垫片30和从动锁紧扣15消除螺纹副之间的间隙，保证金属拉伸试样19与从动对中连接杆11轴向没有相对位移。
[0037]金属拉伸试样19的螺纹端18与主动内螺纹连接孔12配合，主动锁紧扣14与主动锁紧垫片31将螺纹端18锁紧;金属拉伸试样19的螺纹端20与从动内螺纹连接孔13配合，从动锁紧扣15与从动锁紧垫片30将螺纹端20锁紧。这样，主动锁紧扣、从动锁紧扣、主动锁紧垫片、从动锁紧垫片组成锁紧机构。
[0038]浮动自动对中机构包括万向球锁扣34、半球形槽35和XY向滑台机构；万向球27装夹在万向球锁扣34和半球形槽35之间形成的球形腔中，万向球锁扣34和半球形槽35之间通过左锁紧螺栓36和右锁紧螺栓37固定，万向球27上部表面与万险球锁扣34内壁之间沿同一圆周间隔均布安装有万向球锁扣环形压力传感器40，万向球27上部表面与半球形槽35内壁之间沿同一圆周间隔均布安装有半球形槽环形压力传感器39;半球形槽35底部与半球形槽底座45固定连接，半球形槽底座45连接到可沿水平相垂直两个方向移动的XY向滑台机构。
[0039]XY向滑台机构具体为:底座46上安装有Y向步进电机38，Y向步进电机38的输出轴同轴连接Y向丝杠轴41，Υ向丝杠轴41上螺纹套有Y向螺纹块55，Υ向螺纹块55固定在X向导轨座57底面，X向导轨座57安装在Y向导轨56上沿导轨水平移动;X向导轨座57上通过X向丝杠轴固定架53安装有X向步进电机42，Χ向步进电机42的输出轴同轴连接X向丝杠轴52，Χ向丝杠轴52上螺纹套有X向螺纹块54，Χ向螺纹块54固定在半球形槽底座45底部，半球形槽底座45安装在X向导轨58上沿导轨水平移动。
[0040]两侧楔形卡块8外侧壁之间形成的楔形夹角α小于燕尾形腔两侧内壁之间的楔形夹角β。楔形卡块8可以沿着楔形夹角α上下移动。
[0041]主动锁紧扣14和从对锁紧扣15两者配合，消除金属拉伸试样19与主动内螺纹连接孔12、金属拉伸试样19与从动内螺纹连接孔13之间的间隙，保证金属拉伸试样19与主动对中连接杆10和从动对中连接杆11之间没有相对移动。
[0042]Y向步进电机38和X向步进电机42分别带动Y向丝杠轴41和X向丝杠轴52对半球形槽35位置进行微调，实现浮动万向球27在径向方向不受力，而在任意位置力都可沿着轴向进行传递;左锁紧螺栓36和右锁紧螺栓37将万向球锁扣34与半球形槽35之间锁紧。
[0043]主动对中连接杆10与低温箱上对中孔33配合、从动对中连接杆11与低温箱下对中孔32配合，金属拉伸试样19在低温箱24内进行冷却、保温;密封垫片29与夹持端26配合、密封垫片29与浮动端27配合，确保低温箱内温度均匀变化;夹持端26被楔形夹板2锁紧，主动对中连接杆10、金属拉伸试样19、从动对中连接杆11三者处于同一轴线上，万向球27为自由浮动状态。
[0044]如图2所示，还包括控制器47，温度传感器25、低温引伸计21、半球形槽环形压力传感器39和万向球锁扣环形压力传感器40连接到控制器47的输入接口，控制器47的输入接口经电磁阀与液压缸活塞48连接，控制器47的输入接口与Y向步进电机38和X向步进电机42连接，控制器47的输入接口经驱动电机与低温箱24的制冷压缩机连接。
[0045]万向球锁扣环形压力传感器40传递万向球锁扣34对万向球27的压力信号、半球形槽环形压力传感器39传递万向球27对半球形槽35的压力信号，根据此信号判断金属拉伸试样19偏离轴线的位置。
[0046]万向球锁紧扣34、半球形槽35、左锁紧螺栓36和右锁紧螺栓37把自由浮动状态下的万向球27锁紧;Y向步进电机38带动Y向丝杠轴实现半球形槽35在Y向位置的移动，X向步进电机42Χ向丝杠轴52实现半球形槽35在X向位置的移动。
[0047]低温引伸计21固定在金属拉伸试样19中间的位置，低温引伸计21可检测金属拉伸试样轴向位移的变化，并反馈给控制器47。金属拉伸试样19中间拉伸段安装的低温引伸计21把信号传递给控制器47，可方便观察到金属拉伸试样19的轴向位移变化情况。
[0048]温度传感器25固定在低温箱内壁23上，可实时监测低温箱内温度变化，并反馈给控制器47。
[0049]照明灯49用于方便对低温密封箱24内的金属拉伸试样19观察。照明灯50安装在低温箱内壁23上，当需要观察试验现象的时候，照明灯50打开，否则关闭照明灯50。
[0050]本实用新型装置一般用于金属拉伸试样的自动调心，金属拉伸试样的自动对中以实现金属拉伸试样低温环境下高频率疲劳试验，然而应该知道，本实用新型还可用于其他类似物的自动对中。
[0051 ]本实用新型的具体实施工作过程如下:
[0052]控制器47对液压缸活塞48进行控制，液压缸活塞48带动夹持自动调心机构、联接机构、锁紧机构、浮动自动对中装置，实现金属拉伸试样19在低温环境下的高频率疲劳试验。
[0053]夹体9固定在液压缸活塞48上，导向杆6插入楔形夹板2的上下定位槽5中，顶杆I通过杠杆机构带动楔形夹板2沿着楔形夹角β向上移动，在压簧7和导向杆6的作用下，楔形卡块8在楔形夹板2内部，被顶至足够高度，同时沿着楔形夹角α张形;夹持端26放入楔形卡块8中间，楔形夹板2在夹体内部，顶杆I的带动下，沿着楔形夹角β向下运动，楔形卡块8在楔形夹板2内部，沿着模形夹角α合扰，定位和锁紧夹持端26。
[0054]在联接机构的作用下，金属拉伸试样19被放置在一个低温的环境下，避免将整个夹体9和万向球头27放入到低温箱24中，减少低温环境箱温度调节的时间，降低能源消耗。
[0055]半球槽环形压力传感器39传递万向球27与半球形槽35之间的压力信号，Y向步进电机38和X向步进电机42根据半球形槽环形压力传感器39信号的大小，分别对Y向对丝杠轴41和X向丝杠轴52进行微调，确保主动对中连接杆10、从动对中连接杆11、金属拉伸试样19三者在径向方向不受力，而在轴向方向上处于同一轴线上。这样夹持端26在与楔形卡块8的连接过程中带来的误差，联机结构通过螺纹副与金属拉伸试样19联接过程中带来的误差，最后都通过对万向球27的调节加以消除，实现主动对中连接杆10、金属拉伸试样19和从动对中连接杆11三者处于同一轴线上。
[0056]左锁紧螺栓36和右锁紧螺栓37通过万向球锁扣34把万向球27定位和固定在万向球槽35中，同时保持万向球锁扣环形压力传感器40传递给控制器47的压力信号相同。压力信号和温度信号传递给控制器47，控制器47根据试验要求对低温箱内温度进行调节，使其达到试验设置的温度，并保温15分钟左右。
[0057]压力信号和温度信号都满足试验要求后，控制器47按照低温疲劳试验要求对液压缸活塞48进行控制，液压缸活塞48带动夹持自动调心机构、联接机构和浮动自动对中装置，实现高频率下金属拉伸试样19的疲劳试验。
[0058]以金属拉伸试样总长度为120mm，中间有效直径为8mm，螺纹端为M16X1LH-7H-35，另一螺纹端为M16 X 1-7H-35为例，主动对中连接杆夹持端直径为23mm，非夹持端直径为42mm，螺纹副配合端为M16 X lLH-7h_40，从动对中连接杆万向球直径48mm，螺纹副配合端为M16Xl-7h-40。楔形卡块所夹持物体直径范围为20-25mm。
[0059]第一步:启动顶杆I，在杠杆机构的作用下，楔形夹板2被顶起并沿着楔形夹角β张形;楔形卡块8随着楔形夹板2被弹簧7顶起最上边位置，沿着楔形夹角α处于张开状态;夹持端26通过主动对中孔32，放入楔形卡块8中，顶杆I压向楔形夹板2，使其沿着楔形夹角β两边合拢，同时楔形卡块8在其带动下沿着楔形夹角α合拢，夹持端26和主动对中连接杆10被定位和锁紧。
[0060]第二步:金属拉伸试样19的主动螺纹端18与主动对中连接杆10的主动内螺纹连接孔12配合，主动锁紧扣14和主动锁紧垫片31消除主动螺纹端18端面与主动对中连接杆10端面之间的间隙；从动螺纹端20与从动对中连接杆11的从动内螺纹连接孔13配合，从动锁紧扣15和从动锁紧垫片17消除从动螺纹端18端面与从动对中连接杆11端面之间的间隙；此时，主动对中连接杆1、金属拉伸试样19、从动对中连接杆11三者形成一个整体，处于同一轴线上，从动对中连接杆11末端的万向球27为浮动自由状态。
[0061 ]第三步:半球形槽35靠近浮动万向球27，半球形槽环形压力传感器39被触发，控制器47接受半球形槽环形压力传感器39信号，Y向步进电机38和X向步进电机42分别带动Y向丝杠轴41和X向丝杠轴52，控制半球形槽35在XY平面内运动，直至半球形槽环形压力传感器39信号保持平稳；左锁紧螺栓36和右锁紧螺栓37把半球形槽35和万向球锁扣34锁紧，同时让万向球锁扣环形压力传感器39信号保持平稳。
[0062]第四步:温度传感器25把低温箱内的温度信号传递给控制器47，控制系统按照疲劳试验预设的温度值，对低温箱24箱内温度进行控制，使其达到试验要求的温度;温度信号和对中信号都满足试验要求后，控制器47控制液压缸活塞48按照试验给定的信号运动。
[0063]第五步:低温引伸计25检测金属拉伸试样轴向位移的变化;金属拉伸试样疲劳断裂后，低温引伸计21把位移信号反馈给控制器47，控制系统终止电磁阀的运动，液压缸活塞48停止，试验完成，对试验数据进行记录。
[0064]具体实施中的控制器47为32位单片机，半球形槽的位置中心被限制在一个大致的范围内，由实验获得，并事先存储于控制器内部RAM固定地址空间，步进电机带动丝杠轴对半球形槽位置进行微调时，可以有由控制器直接调用。
[0065]由此可见，本实用新型结构简单实用，具有突出显著的技术效果，能精确地实现金属拉伸试样的自动找正和对中，减少人工对中的误差，并能有效减少环境试验箱内的能量消耗，节省成本，可用于动态疲劳试验。
【主权项】
1.一种低温环境试验箱内金属拉伸试样的自动对中装置，其特征在于: 包括夹持自动调心机构、联接机构、锁紧机构和浮动自动对中机构，金属拉伸试样(19)装夹在联接机构中通过锁紧机构锁紧，联接机构上下端分别连接夹持自动调心机构和浮动自动对中机构，浮动自动对中机构安装在底座(46)上，夹持自动调心机构顶端与液压缸活塞(48)连接，液压缸活塞(48)在液压缸带动下上下运动，液压缸活塞(48)经滑动杆连接两端的滑块(51)，滑块(51)装在圆柱形导轨(50)并上下移动，圆柱形导轨(50)固定在底座(46); 所述的浮动自动对中机构包括万向球锁扣(34)、半球形槽(35)和XY向滑台机构；万向球(27)装夹在万向球锁扣(34)和半球形槽(35)之间形成的球形腔中，万向球锁扣(34)和半球形槽(35)之间通过左锁紧螺栓(36)和右锁紧螺栓(37)固定，万向球(27)上部表面与万向球锁扣(34)内壁之间沿同一圆周间隔均布安装有万向球锁扣环形压力传感器(40)，万向球(27)下部表面与半球形槽(35)内壁之间沿同一圆周间隔均布安装有半球形槽环形压力传感器(39);半球形槽(35)底部与半球形槽底座(45)固定连接，半球形槽底座(45)连接到可沿水平相垂直两个方向移动的XY向滑台机构。2.根据权利要求1所述的一种低温环境试验箱内金属拉伸试样的自动对中装置，其特征在于:所述的夹持自动调心机构包括夹体(9)、顶杆(I)和自动调心组件，夹体(9)上端嵌入到液压缸活塞(48)的孔槽内形成固定连接，夹体(9)下部设有燕尾形腔，腔内端大于外端，腔内的两侧对称装有结构相同的两个自动调心组件，联接机构的上端被夹持在自动调心组件中，自动调心组件与顶杆(I)通过杠杆结构连接，通过顶杆(I)的上下摆动实现自动调心组件的上下运动。3.根据权利要求2所述的一种低温环境试验箱内金属拉伸试样的自动对中装置，其特征在于:所述的自动调心组件包括楔形卡块(8)、楔形夹板(2)和导向杆(6)，楔形卡块(8)安装在楔形夹板(2)内侧，楔形夹板(2)外侧壁连接到夹体(9)燕尾形腔的内壁;楔形夹板(2)的内侧面开有凹槽，楔形卡块(8)的外侧设有凸缘，凸缘嵌入到凹槽中；凸缘设有沿竖直方向的阶梯孔，导向杆(6)贯穿装在阶梯孔中，凹槽的上下顶面设有用于导向杆(6)插入径向定位的定位槽(5)，导向杆(6)中套有压簧(7)，导向杆(6)底部设有杆凸缘，压簧(7)顶端和底端分别顶在阶梯孔和杆凸缘的台阶面上。4.根据权利要求1所述的一种低温环境试验箱内金属拉伸试样的自动对中装置，其特征在于:所述的联接机构包括低温箱(24)和置于低温箱(24)中的主动对中连接杆(10)、从动对中连接杆(11);低温箱(24)顶面和底面中心分别开有主动对中孔(33)和从动对中孔(32)，主动对中连接杆(10)的顶端穿过主动对中孔(33)后被夹持在所述自动调心组件中两个楔形卡块(8)之间，金属拉伸试样(19)顶端通过锁紧机构安装到主动对中连接杆(10)底端的中心孔中，金属拉伸试样(19)底端通过锁紧机构安装到从动对中连接杆(11)顶端的中心孔中，从动对中连接杆(11)的底部穿过从动对中孔(32)后与万向球(27)同轴固定连接；低温箱内壁(23)安装有照明灯(49)和温度传感器(25)，低温箱(24)内装有朝向金属拉伸试样(19)拉伸部位的低温引伸计(21)。5.根据权利要求4所述的一种低温环境试验箱内金属拉伸试样的自动对中装置，其特征在于:所述的低温箱(24)侧壁内置有用于保温的玻璃纤维保温棉(22)。6.根据权利要求4所述的一种低温环境试验箱内金属拉伸试样的自动对中装置，其特征在于:所述的锁紧机构包括主动锁紧扣(14)、从动锁紧扣(15)、主动锁紧垫片(31)和从动锁紧垫片(30);金属拉伸试样(19)的顶端为金属拉伸试样主动螺纹端(18)，主动对中连接杆(1)底端的中心孔为主动内螺纹连接孔(12)，金属拉伸试样主动螺纹端(18)螺纹装到主动内螺纹连接孔(12)内，并通过主动锁紧扣(14)螺纹连接锁紧;金属拉伸试样(19)的底端为金属拉伸试样从动螺纹端(20)，从动对中连接杆(11)顶端的中心孔为从动内螺纹连接孔(13)，金属拉伸试样从动螺纹端(20)螺纹装到从动内螺纹连接孔(13)内，并通过从动锁紧扣(15)螺纹连接锁紧。7.根据权利要求1所述的一种低温环境试验箱内金属拉伸试样的自动对中装置，其特征在于:所述的XY向滑台机构具体为:底座(46)上安装有Y向步进电机(38)，Y向步进电机(38)的输出轴同轴连接Y向丝杠轴(41)，￥向丝杠轴(41)上螺纹套有Y向螺纹块(55)，Y向螺纹块(55)固定在X向导轨座(57)底面，X向导轨座(57)安装在Y向导轨(56)上沿导轨水平移动;X向导轨座(57)上通过X向丝杠轴固定架(53)安装有X向步进电机(42)，X向步进电机(42)的输出轴同轴连接X向丝杠轴(52)，X向丝杠轴(52)上螺纹套有X向螺纹块(54)，X向螺纹块(54)固定在半球形槽底座(45)底部，半球形槽底座(45)安装在X向导轨(58)上沿导轨水平移动。8.根据权利要求3所述的一种低温环境试验箱内金属拉伸试样的自动对中装置，其特征在于:两侧所述的楔形卡块(8)外侧壁之间形成的楔形夹角α小于燕尾形腔两侧内壁之间的楔形夹角β。
【文档编号】G01N3/02GK205426642SQ201521039436
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2015年12月15日
【发明人】陈文华, 韩俊昭, 周迅, 钱萍, 赵永翔
【申请人】浙江大学