专利名称：带电控传动装置的高温蠕变持久试验机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及材料力学性能的测试设备，尤其涉及一种测试金属材料拉伸蠕变持久力学性能的试验机。该试验机模拟材料试件在高温环境下，承受恒久拉力时缓慢发生蠕变，从而准确测定材料在设定工况下的力学性能。
背景技术：
为了掌握材料的有关力学性能，人们设计了各种测试材料力学性能的实验机。目前，市场上所见的测量金属材料拉伸蠕变的力学性能的高温蠕变持久试验机，主要是采用杠杆加载结构提供给试件的拉力，在试件外包一可以设定温度的加热炉来加热试件，经过一定时间拉伸后试件发生蠕变直至断裂，通过仪器可以测得材料的有关参数。这种试验机的基本结构是，一杠杆加力机构设置在机架的顶部，载荷挂在杠杆的动力臂一端的吊杆上、试件装夹挂吊在杠杆的阻力臂的一端，试件上连接有测量仪器，试件外包一可以设定温度的加热炉。即试件上端装夹固定(吊挂)在杠杆的阻力臂的一端，试件的下端装夹后连接在一传动装置上，当试件蠕变伸长，而向上延伸(试件下端被传动装置固定，不能位移)，杠杆上翘。当伸长量累积到一定时，启动电机使传动装置来调整试件夹具的上下位置，保持杠杆的平衡；杠杆的动力臂的一端吊挂载荷。这种结构的试验机存在如下缺点1、加载和卸载都是通过人力进行的，劳动强度大，工作效率低；2、加载和卸载都是通过人工掌握，操作繁琐，计时欠准确；3、人力加载，容易产生冲击、不够平稳，影响测量精度；4、试件夹具一端的传动装置由普通电机驱动，当试件蠕变伸长后，需要调整试件夹具的上下位置，电机启动时冲击力较大，使得加载力产生较大波动，影响测量精度。
实用新型内容本实用新型的目的是要解决现有高温蠕变持久试验机自动化程度低、工作效率低、测量精度欠准确的技术问题，提出一种自动化程度较高、能提高工作效率和测量精度的带电控传动装置的高温蠕变持久试验机。
为解决上述问题，本实用新型的解决方案是构造一种带电控传动装置的高温蠕变持久试验机，其包括底箱、位于所述底箱上表面的机架、设于该机架顶端的杠杆加力机构、吊挂于该杠杆加力机构中的杠杆动力臂一端的可悬挂载荷的吊杆、吊挂在所述杠杆阻力臂一端的试件装夹组件，该试件装夹组件的下端与一位于底箱内的调平传动装置连接，所述底箱正对所述吊杆的加载端下方的部位设有加载电控传动装置。
本实用新型较佳实施例中，所述的加载电控传动装置包括通过一安装板与所述底箱上板的内侧面连接的电机、设于所述安装板与所述上板之间的与所述电机连接的一对大小传动齿轮、设于所述安装板与大齿轮之间套于大齿轮轮毂上的推力轴承，所述大齿轮的孔内设有螺纹，该螺纹孔中设有与其螺纹配合的螺套杆，该螺套杆上下惯穿所述底箱的上板和所述安装板，该螺套杆的顶端设有砝码托盘，该螺套杆外圆表面轴向设有导向键，所述上板设有导套，该导套的内孔设有可与所述螺套杆的导向键配合的键槽。
所述的砝码托盘可以为一空心柱体，该砝码托盘的上表面开有一通孔；所述螺套杆和砝码托盘中设有一缓冲装置，该装置包括穿过所述螺套杆内孔和所述砝码托盘的缓冲杆、设于该缓冲杆顶端的可以穿过所述砝码托盘通孔的缓冲托盘、设于所述缓冲杆下端带有泄油孔的活塞、设于所述安装板下表面可与所述活塞配合的油缸，所述活塞与所述油缸内底面之间设有弹簧。
所述螺套杆与所述活塞之间设有一挡油板，该挡油板与所述活塞的轴向之间留有间隙，该挡油板径向大小可以遮挡所述活塞的泄油孔。
所述的调平传动装置包括一调频电机、与该电机进行电连接的变频器、与该电机顺序连接的多级减速传动装置，最后一级减速传动装置中的输出大带轮通过一对轴承与所述底箱上板的内表面连接，该大皮带轮的轴孔内安装有滚珠丝杆，该丝杆的上端穿出底箱上板与所述试件装夹组件的下端连接，该丝杆与固定在所述输出大皮带轮下端面的螺母螺纹配合并穿出该螺母与一横向设置的滑动杆的一端连接，该滑动杆的另一端空套在固定于所述底箱下板上的导向杆上。
本实用新型在悬挂载荷吊杆的下方设置一套加载电控传动装置。试验前，机器处于卸载状态，砝码托盘处于高位，靠近吊杆，将载荷(砝码)放在砝码托盘上，并与吊杆连接。此时，载荷还没有加于吊杆上(实际是托盘承载，相当于卸载)。待装夹试件等装夹完毕后，试验开始后，试验机会在需要加载时自动控制电机使砝码托盘缓慢下行并脱离载荷，最终使得载荷悬挂与吊杆上。其中的缓冲托盘在弹簧力作用下，滞后于砝码托盘而脱离载荷，可以使得载荷缓慢平稳的作用于吊杆上。通过程序自动控制托盘上下来实现加载或卸载，可以克服人力频繁上下载荷，达到减轻劳动强度，提高工作效率之目的，特别是一人操作多台机器时，效果尤其明显。平稳的加载或卸载还可以减少试验力对试件的冲击而提高测量精度。在试件装夹组件的下端的调平传动装置中采用调频电机，可以通过电脑程序控制电机的转速，减缓电机启动对试件的冲击，改善承载性能，从而提高测量精度。
以下结合附图和较佳实施例对本实用新型进行详细的说明，其中
图1是本实用新型较佳实施例的主视图；图2是图1的左视图；图3是本实用新型较佳实施例杠杆加力机构的剖切示意图；图4是本实用新型较佳实施例底箱的剖视图；图5是图4的俯视图；图6是本实用新型较佳实施例加载电控传动装置的剖视图。
具体实施方式
图1和图2示出了本实用新型较佳实施例的外部结构，所述的带电控传动装置的高温蠕变持久试验机，包括矩形底箱1、底箱1上部的机架——安装于底箱上板10四角的四根立柱2、设于所述立柱2顶端的杠杆加力机构3，该杠杆加力机构水平安装(如图1所示)。设于杠杆加力机构3中的杠杆30由固定在杠杆加力机构3外壳301上的刀刃302支撑，杠杆30的动力臂端(右端)吊挂一吊杆5，该吊杆的下端可悬挂砝码4(如图3、图1所示)。杠杆30的阻力臂端(左端)吊挂有试件装夹组件6，该试件装夹组件的下端与一位于底箱内的调平传动装置7连接(如图2、图3所示)。试件装夹组件6上连接有测量仪器和与电脑连接的信号线(图中未示出)，试件06周围设有可加热试件的高温炉部件40。所述吊杆5加载端下方的底箱1上设有加载电控传动装置8(如图4、图5所示)。
如图6所示，所述的加载电控传动装置8包括与底箱1的上板10内侧面相隔一定间隙连接的安装板9、固定于安装板9上的电机11，在安装板9与底箱的上板10之间安装有与电机11连接的一对大小传动齿轮13、12，在安装板9与大齿轮13之间安装一推力轴承14，该推力轴承套在大齿轮轮毂上，大齿轮13的轴孔中设有螺纹，孔中装有与其螺纹配合的螺套杆15，该螺套杆15上下惯穿底箱的上板10和安装板9，该螺套杆15的顶端连接砝码托盘16，该螺套杆15外圆表面轴向设有导向键17，所述上板10设有用于螺套杆15导向的导套18，该导套的内孔设有可与螺套杆15的导向键17配合的键槽。砝码托盘16为一空心圆柱体，该砝码托盘的上表面开有一通孔21；螺套杆15和砝码托盘16中设有一缓冲装置，该装置包括穿过螺套杆15的内孔和砝码托盘16的缓冲杆19、安装在该缓冲杆顶端的缓冲托盘20，该缓冲托盘的外圆正好可以穿过砝码托盘16的通孔21。还有连接在缓冲杆19下端带有轴向泄油孔25的活塞22、安装在所述安装板9下表面可与活塞22配合的油缸23，该油缸中装有润滑油，活塞22与油缸23内底面之间设有弹簧24。在另一实施例中，该加载电控传动装置8可以不安装上述缓冲装置，这种试验机可用于测量精度要求不很高的地方。螺套杆15与活塞22之间设有一挡油板26，该挡油板与活塞的轴向之间留有间隙，该挡油板径向大小可以遮挡活塞22的泄油孔25。当活塞向下移动时，泄油孔25可以导通油，挡油板26可以遮挡溅起的油避免污染上方的推力轴承14的润滑。当接通上述的电机11的电源，该电机带动上述一对大小传动齿轮13、12传动，大齿轮13转动可以驱动设于其轴孔中的螺套杆15运动，由于该螺套杆15外圆表面轴向导向键17与上板10上述导套18键槽的配合，使得螺套杆15只作上下移动，不能转动，同时也带动上述的砝码托盘16和缓冲装置一起运动。
如图4、图5所示，与所述试件装夹组件6的下端连接的调平传动装置7包括一调频电机27、与该电机电连接的变频器50、与电机连接的三级减速传动装置包括一级皮带传动装置51、与一级皮带传动装置连接的蜗杆蜗轮减速器52、与该减速器连接的二级皮带传动装置53，二级皮带传动装置的大带轮54通过一对推力轴承55及一圆螺母60与底箱上板10的内表面连接，该大皮带轮54的轴孔内安装有滚珠丝杆56，该丝杆的上端穿出底箱上板10与试件装夹组件6的下端连接，该丝杆的下端与固定在所述大皮带轮54下端面的螺母57螺纹配合并穿出该螺母与一横向设置的滑动杆58的一端连接，该滑动杆的另一端活套在固定于底箱1下板上的导向杆59上。当电脑启动调频电机27，通过一级皮带传动装置51、蜗杆蜗轮减速器52和二级皮带传动装置53的依次传动，再通过滚珠丝杆56和螺母57的相对运动，使得滚珠丝杆56可以上下运动。
测试时，先将预装了试件06的装夹组件6的上下两端分别与杠杆加力机构3的左端以及调平传动装置7连接好，并使得杠杆30大体处于水平位置(如图2、图3所示)；将所述的加载电控传动装置8中的砝码托盘16上升到卸载位置，根据试验需要将数个砝码4叠放于吊杆5的砝码盘上，并与吊挂在杠杆30右端的吊杆5挂接。此时，砝码4的重量由砝码托盘16支撑，还没有作用于杠杆30上(如图1、图3所示)，然后将高温炉40的合上。
测试开始，点击电脑，电脑可以根据预先设好的程序控制试验加热炉开始加热升温→加热到达设定温度后进入保温，电脑开始计算保温时间→到达保温时间后，电脑发出加载指令。即电机11运转加载电控传动装置8，使得螺套杆15和砝码托盘16缓慢下降，当其表面刚脱离吊杆5的砝码盘时，缓冲托盘20在弹簧24的作用下还继续支撑着吊杆5的砝码盘，而螺套杆15和砝码托盘16继续下降到一定位置时，带动缓冲装置(挡油板26、活塞22、缓冲杆19、缓冲托盘20)一起下降，使缓冲托盘20不能继续支撑放着砝码4的吊杆5的砝码盘而脱离接触(如图1、图6所示)，此时，砝码4重量通过杠杆30完全加载于试件06上，试件被加热、受拉。同时电脑开始记录试验时间和试件的变形数据直至试验结束(试件断裂或达到预定试验时间或变形速率达到预定值)时，电脑发出指令使机器卸载和加热炉断电降温，即砝码托盘16缓慢上升托起砝码的重量而卸去载荷。上述的缓冲装置还有如下作用测试中，试件06突然断裂，砝码4自由落下，首先落到缓冲托盘20上，使得缓冲托盘20和活塞22获得较大的向下运动的速度，这时活塞22上的泄油孔25泄油而迅速对活塞产生的阻尼力以及弹簧24产生的阻力，使得砝码4、缓冲托盘20、缓冲杆19、活塞22的速度迅速降低，从而使砝码4平稳地落到砝码托盘16上，避免了砝码对机器的冲击和伤害，保护了机器。
设置了加载电控传动装置8，人们不需要频繁搬上搬下载荷，只需将大部分载荷一次放到砝码托盘16上，由电脑控制传动装置来自动加载或卸载，最多人力将载荷作少量的调整。该传动装置通过电脑控制可以缓慢加载或卸载，以便保持测试的平稳，经过上述的缓冲装置可以进一步缓和加载或卸载对试件的冲击。这对于一人操作多台设备，而减轻劳动强度、提高工作效率、提高测量精度的效果相当明显。
如图2所示，试件06经过一定时间拉伸后，试件蠕变伸长而向上延伸(试件下端被固定，不能位移)，杠杆30左端上翘。当蠕变伸长量累积到一定时，电脑启动调平传动装置7中的调频电机27，驱使传动装置带动试件夹具组件6下降，并使杠杆加力机构3保持平衡。由于采用调频电机27，变频器50可以根据电脑发出的指令产生不同的电频，使得调频电机27输出不同的转速，从而可以改善承载性能，保持测试的平稳，提高测量精度。
权利要求1.一种带电控传动装置的高温蠕变持久试验机，包括底箱(1)、位于所述底箱(1)上表面的机架(2)、设于该机架(2)顶端的杠杆加力机构(3)、吊挂于该杠杆加力机构(3)中的杠杆(03)动力臂一端的可悬挂载荷(4)的吊杆(5)、吊挂在所述杠杆(30)阻力臂一端的试件装夹组件(6)，该试件装夹组件的下端与一调平传动装置(7)连接，其特征在于，所述底箱(1)正对所述吊杆(5)的加载端下方的部位设有加载电控传动装置(8)。
2.如权利要求1所述的试验机，其特征在于，所述的加载电控传动装置(8)包括通过一安装板(9)与所述底箱(1)上板(10)的内侧面连接的电机(11)、设于所述安装板(9)与所述上板(10)之间的与所述电机(11)连接的一对大小传动齿轮(13、12)、设于所述安装板(9)与大齿轮(13)之间套于大齿轮轮毂上的推力轴承(14)，所述大齿轮(13)的孔内设有螺纹，该螺纹孔中设有与其螺纹配合的螺套杆(15)，该螺套杆(15)上下惯穿所述底箱(1)的上板(10)和所述安装板(9)，该螺套杆(15)的顶端设有砝码托盘(16)，该螺套杆(15)外圆表面轴向设有导向键(17)，所述上板(10)设有导套(18)，该导套的内孔设有可与所述螺套杆(15)的导向键(17)配合的键槽。
3.如权利要求2所述的试验机，其特征在于，所述的砝码托盘(16)为一空心柱体，该砝码托盘的上表面开有一通孔(21)；所述螺套杆(15)和砝码托盘(16)中设有一缓冲装置，该装置包括穿过所述螺套杆(15)内孔和所述砝码托盘(16)的缓冲杆(19)、设于该缓冲杆顶端的可以穿过所述砝码托盘(16)通孔(21)的缓冲托盘(20)、设于所述缓冲杆(19)下端带有泄油孔(25)的活塞(22)、设于所述安装板(9)下表面可与所述活塞(22)配合的油缸(23)，所述活塞(22)与所述油缸(23)内底面之间设有弹簧(24)。
4.如权利要求3所述的试验机，其特征在于，所述螺套杆(15)与所述活塞(22)之间设有一挡油板(26)，该挡油板与所述活塞的轴向之间留有间隙，该挡油板径向大小可以遮挡所述活塞(22)的泄油孔(25)。
5.如权利要求4所述的试验机，其特征在于，所述的调平传动装置(7)包括一调频电机(27)、与该电机进行电连接的变频器(50)、与该电机顺序连接的多级减速传动装置(51、52、53)，最后一级减速传动装置(53)中的输出大带轮(54)通过一对轴承(55)与所述底箱上板(10)的内表面连接，该大皮带轮(54)的轴孔内安装有滚珠丝杆(56)，该丝杆的上端穿出所述底箱的上板(10)与所述试件装夹组件(6)的下端连接，该丝杆的下端与固定在所述输出大皮带轮(54)下端面的螺母(57)螺纹配合并穿出该螺母与一横向设置的滑动杆(58)的一端连接，该滑动杆的另一端活套在固定于所述底箱(1)下板上的导向杆(59)上。
专利摘要一种带电控传动装置的高温蠕变持久试验机，其包括底箱、位于所述底箱上表面的机架、设于该机架顶端的杠杆加力机构、吊挂于该杠杆加力机构中的杠杆动力臂一端的可悬挂载荷的吊杆、吊挂在所述杠杆阻力臂一端的试件装夹组件，该试件装夹组件的下端与一调平传动装置连接，所述底箱正对所述吊杆的加载端下方的部位设有加载电控传动装置。当测试金属材料拉伸蠕变持久的力学性能时，由电脑控制的加载传动装置自动缓慢平稳的加载或卸载，这样可以缓和加载或卸载对试件的冲击，也不需要人力频繁搬运载荷。本实用新型对于减轻劳动强度、提高工作效率、提高测量精度的效果相当明显。
文档编号G01N3/18GK2784911SQ20052005790
公开日2006年5月31日 申请日期2005年4月27日 优先权日2005年4月27日
发明者雷庆安, 尚志兴, 赵湘江, 刘俊清, 张永法 申请人:深圳市新三思材料检测有限公司