一种球形轴承联动的拉扭引伸计的制作方法

本发明属于材料性能测试的试验技术领域，特别是一种球形轴承联动的拉扭引伸计。

背景技术：

引伸计是测量构件及其他物体两点之间线变形的一种仪器。在拉扭试验中，试样会发生轴向的长度变化和产生环向的扭转，在此过程中，试样两测量点之间的距离会发生变化，这个变化是由于拉伸和扭转共同造成的，试验中需要测量的是单纯由拉伸或扭转而产生的形变，这就需要引伸计可以完成轴向方向的长度形变测量和环向方向的角度形变测量。现有的引伸计仅能够采集轴向拉伸的变形量，对同时产生的扭转角度变形则无法测量。另外，在高温测试箱内对被测量构件进行检测时，现有测距器因高温会造成测量数据不精确的问题。

因此，希望有一种技术方案来实现被测物体轴向方向的长度形变测量和环向方向的角度形变测量。并且，能够完成高温环境下拉扭试验中对于材料形变的测量。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种球形轴承联动的拉扭引伸计，可以实现被测物体轴向方向的长度形变测量和环向方向的角度形变测量。

本发明解决其技术问题是通过以下技术方案实现的：

一种球形轴承联动的拉扭引伸计，其特征在于：包括上机身板、下机身板、陶瓷顶针、中轴杆、水平感应片、垂直感应片、电涡流测距器，上机身板与下机身板平行设置，在上、下机身板的前端分别固定安装一个陶瓷顶针，上、下机身板上安装位置对应的球形轴承，所述中轴杆的两端分别与上、下机身板的球形轴承的内套固定，在上机身板或下机身板的尾部设置有水平感应片及垂直感应片，在上机身板或下机身板的尾部设置分别与所述水平感应片及垂直感应片对应的水平电涡流测距器及垂直电涡流测距器。

所述的陶瓷顶针卡装于上、下机身板前端所制的弧形槽内，并通挡板进行卡装固定。

所述挡板为劣弧桥形挡板。

所述的中轴杆的中部固定安装一水平支柱。

所述的中轴杆位于陶瓷顶针与上、下机身板的整体水平长度的中心位置。

所述的中轴杆的两端制有定位销孔，该定位销孔与上、下机身板上的定位销孔相水平对应，并通过定位销进行定位。

所述的水平感应片通过隔离柱与上机身板或下机身板平行固定连接。

所述的水平电涡流测距器、垂直电涡流测距器均通过垂直支架固定安装于上机身板或下机身板的尾端。

本发明的优点和有益效果为：

1、本发明球形轴承联动的拉扭引伸计，采用了球形轴承同时承担环向和轴向的位移，测试时，先将陶瓷顶针与试样接触，利用机架施加一预紧力使得陶瓷顶针与试样紧密接触，保证在测量过程中，顶针针尖不会与试样测量点发生相对运动；试验过程中，拉扭机对试样施加轴向的拉伸载荷和环向的扭转载荷，使得试样发生形变，而两测量点之间的距离发生变化；由于两顶针针尖与两测量点保持相对静止，顶针便随着测量点移动，从而将测量点的位移转换为引伸计的运动；从而实现被测物体轴向方向的长度形变测量和环向方向的角度形变测量。

2、本发明球形轴承联动的拉扭引伸计，陶瓷顶针卡装于上、下机身板前端所制的弧形槽内，并通挡板进行卡装固定，劣弧桥形挡板及相应紧固件可使顶针固定在机身板上，不发生环向和轴向的位移，陶瓷顶针能够将其位移变形传递至上、下机身板，从而引起尾部垂直涡流测距器、水平涡流测距器与其对应的感应片之间的信号采集。

3、本发明球形轴承联动的拉扭引伸计，中轴杆的中部固定安装一水平支柱，使用时将与拉扭机的机架连接以承担引伸计重量，同时承受机架预紧装置施加的预紧力并传递给引伸计顶针，使其固定在试样上，避免引伸计顶针与试样测量点发生相对运动，提高准确度。

4、本发明球形轴承联动的拉扭引伸计，中轴杆位于陶瓷顶针与上、下机身板的整体水平长度的中心位置，以中轴杆部位作为引伸计的中间支点，引伸计机身板作为杠杆，保证测量数据不被缩放。

5、本发明球形轴承联动的拉扭引伸计，中轴杆的两端制有定位销孔，该定位销孔与上、下机身板上的定位销孔相水平对应，并通过定位销进行定位，在安装过程中，引伸计上、下机身板的转动会给引伸计的安装造成一定困难，采用定位销对中轴杆与上、下机身板进行定位后，再与拉扭机安装，安装后再取出定位销进行测试，从而使测试过程更加易于操作。

6、本发明球形轴承联动的拉扭引伸计，其陶瓷顶针为耐高温陶瓷顶针，其能够直接与高温试样接触，而测量用的电涡流测距器在上引伸计机或下机身板的后端，远离高温环境，实现高温试样的测量。

7、本发明球形轴承联动的拉扭引伸计，使用电涡流测距器代替传统的应变片结构，弃用了对安装精度和温度都极其敏感的多轴应变片，选用了对安装要求和环境要求较小的电涡流测距器。电涡流测距器应经过精度、灵敏度及线性度检定，选择线性度较好的距离作为安装距离。

8、本发明结构设计科学合理，采用了球形轴承同时承担环向和轴向的位移，可以实现被测物体轴向方向的长度形变测量和环向方向的角度形变测量，采用耐高温陶瓷顶针与电涡流测距器，对安装要求和环境要求较小，适用于高温试样的测量。

附图说明

图1是本发明的引伸计的结构示意图；

图2是本发明的引伸计的尾端的放大图。

附图标记：

1-陶瓷顶针、2-中轴杆、3-上机身板、4-隔离柱、5-水平感应片、6-垂直支架、7-垂直感应片、8-垂直电涡流测距器、9-定位销、10-下机身板、11-盖板、12-球形轴承、13-水平支柱、14-挡板、15-水平电涡流测距器。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。

一种球形轴承联动的拉扭引伸计，其包括上机身板3、下机身板10、陶瓷顶针1、中轴杆2、水平感应片5、垂直感应片7、电涡流测距器，上机身板与下机身板平行设置，在上、下机身板的前端分别固定安装一个陶瓷顶针，上、下机身板上安装位置对应的球形轴承12。球形轴承上、下端面通过盖板11与上机身板或下机身板固定连接。中轴杆的两端分别与上、下机身板的球形轴承的内套固定，在上机身板或下机身板的尾部设置有水平感应片及垂直感应片，在上机身板或下机身板的尾部设置分别与所述水平感应片及垂直感应片对应的水平电涡流测距器15及垂直电涡流测距器8。

陶瓷顶针卡装于上、下机身板前端所制的弧形槽内，并通挡板14进行卡装固定。所述挡板为劣弧桥形挡板。劣弧桥形挡板及相应紧固件可使顶针固定在机身板上，不发生环向和轴向的位移，陶瓷顶针能够将其位移变形传递至上、下机身板，从而引起尾部垂直涡流测距器、水平涡流测距器与其对应的感应片之间的信号采集。

中轴杆的中部固定安装一水平支柱13。使用时将与拉扭机的机架连接以承担引伸计重量，同时承受机架预紧装置施加的预紧力并传递给引伸计顶针，使其固定在试样上，避免引伸计顶针与试样测量点发生相对运动，提高准确度。

中轴杆位于陶瓷顶针与上、下机身板的整体水平长度的中心位置。水平感应片通过隔离柱4与上机身板或下机身板平行固定连接。水平电涡流测距器、垂直电涡流测距器均通过垂直支架6固定安装于上机身板或下机身板的尾端。

中轴杆的两端制有定位销孔，该定位销孔与上、下机身板上的定位销9孔相水平对应，并通过定位销进行定位。由于球形轴承的灵活性，在安装过程中，上、下引伸计机身板的转动会给引伸计的安装造成一定困难，因此设计了一个定位销9，在中轴杆和引伸计机身板的配合处，各开有一同轴定位销孔，将定位销插入可使得引伸计机身板在安装时不再转动，安装完成后再将定位销拔出，进行测量。

测试时，先将陶瓷顶针与试样接触，利用机架施加一预紧力使得陶瓷顶针与试样紧密接触，保证在测量过程中，顶针针尖不会与试样测量点发生相对运动；试验过程中，拉扭机对试样施加轴向的拉伸载荷和环向的扭转载荷，使得试样发生形变，而两测量点之间的距离发生变化；由于两顶针针尖与两测量点保持相对静止，顶针便随着测量点移动，从而将测量点的位移转换为引伸计的运动；从而实现被测物体轴向方向的长度形变测量和环向方向的角度形变测量。

该引伸计机身板作为杠杆，中轴杆处作为杠杆的支点，由于球形轴承可以实现绕多轴转动的特性，引伸计机身板和球形轴承的中轴杆所组成的杠杆结构就可以实现在竖直平面和水平平面内转动。而由于陶瓷顶针顶尖与测量点的相对静止，两顶针在竖直平面内的张角变化就对应着测量点在轴向的长度变化，在水平平面上的张角变化就对应着测量点在环向的转角变化。然后通过杠杆机构，两顶针的运动传递到机身板后半部，引起水平感应片、垂直感应片与水平电涡流测距器、垂直电涡流测距器之间的位置变化，从而测量出具体的位移变化量，经过一系列的计算可以得到最初两测量点发生的轴向形变和环向形变。

由于球形轴承的灵活性，在安装过程中，上、下引伸计机身板的转动会给引伸计的安装造成一定困难，因此设计了一个定位销9，在中轴杆和引伸计机身板的配合处，各开有一同轴定位销孔，将定位销插入可使得引伸计机身板在安装时不再转动，安装完成后再将定位销拔出，进行测量。

尽管为说明目的公开的本发明的实施例和附图，但是本领域的技术人员可以理解，在不脱离本发明及所附权利要求的精神和范围内，各种替换、变化和修改都是可能的，因此本发明的范围不局限于实施例和附图所公开的内容。