一种万能试验机用夹具装置的制作方法

本发明属于海洋防污性能试验机具技术领域，具体涉及一种万能试验机用夹具装置，与万能试验机配合使用，精确控制力施加角度和速度，实现宏观甲壳类污损生物附着力的可靠测量。

背景技术：

海洋生物污损是海洋中生物在结构物表面附着生长的现象，污损一旦发生会带来极大的危害：造成船舶航行阻力增大、管道阻塞、换热器导热性降低、海水养殖渔获量降低等，是海洋经济活动必须面对的重要问题之一。随着环保法规的日趋严苛，发展不依赖有毒化学物质、绿色环保的污损释放型防污材料已成为海洋防污技术发展的重要方向。污损释放型防污材料一般是通过降低污损生物在其表面的附着力，使污损生物难以附着或附着不牢来实现防污的目的。

如何评价污损生物在污损释放型防污材料表面的附着力是污损释放型防污材料防污性能评价、配方研制优选的重要方法。对于硅藻、细菌、石莼孢子等微观污损生物，公开号为102023130的中国专利：一种流道式海洋生物附着力测试装置，利用大宽高比的矩形测试腔在测试样品表面形成稳定发展的湍流，并利用压差传感器测试样品表面不同位点的压力差，通过软件自动计算获得材料表面污损生物的附着力数据，为海洋污损生物附着力测试提供可靠工具，完善防污材料防污性能评价技术；装置的主体结构由水循环系统和自动控制系统组成，水循环系统包括沉降室、测试腔、光源和水槽；自动控制系统包括差压变送器、变频泵、流量计、压力变送器、可编程控制器和计算机，其特征在于箱盒式结构的沉降室内上侧自右向左依次分别制有进水口、开孔不锈钢板、蜂窝状聚碳酸酯板、不锈钢筛板和排气阀，沉降室左端横向制有测试腔，测试腔左端侧边上制有差压变送器，测试腔中置有真空泵，测试腔的左侧端置有水槽，水槽的顶端制有光源，水槽底部引出管道经过多端阀门控制与进水口连通，其连通的管道中依次分别制有变频泵、流量计和压力变送器；可编程控制器、计算机电信息连通后分别与差压变送器、真空泵、变频泵、流量计和压力变送器电信息连通，通过变频泵在测试腔内产生湍流对试样表面进行冲刷，根据冲刷时水流的流速、压差、冲刷时间和试样表面污损海生物脱附率之间的关系，可较为可靠的评价材料防污性能。而对于藤壶、牡蛎、盘管虫等宏观甲壳类污损生物，现有技术一般采用或参考astmd5618(standardtestmethodformeasurementofbarnacleadhesionstrengthinshear)方法进行测试，astmd5618方法通过手持式推力计对试样表面已附着的藤壶进行附着力测试，要求将推力计的探头对准藤壶底部，尽量保持与试样表面平行，并以大约4.5n/s的力施加速度进行测试。由于astmd5618方法采用手动测量，难以控制推力计与试样表面的平行性和距离，更难以对力的施加速度进行精确控制，这会影响附着力测试数据的准确性和可靠性。因此，需要针对宏观甲壳类污损生物，研发设计一种可精确控制力施加角度和速度的夹具装置，与万能试验机(万能试验机也叫万能材料试验机，集拉伸、弯曲、压缩、剪切、环刚度等功能于一体，具有精度高、调速范围宽、结构紧凑、操作方便、性能稳定等优点)配合使用对污损释放型防污材料的性能进行评价。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点，研发设计一种万能试验机用夹具装置，与万能试验机配合使用，能够精确调节与试样表面的间距，充分发挥万能试验机力施加速度控制和力测量精确的优势，减少宏观甲壳类污损生物附着力的测量误差，提高数据可靠性。

为了实现上述目的，本发明涉及的万能试验机用夹具装置由下夹具和上夹具组成，下夹具由承载单元、位置调节单元和试样夹持单元构成，承载单元的主体结构包括下安装座、紧固板和支撑板；位置调节单元的主体结构包括前后滑动轴、下安装块、下滑动块、前后制动旋钮、滑动板、连接块、左右滑动轴、左右制动旋钮和上安装块；试样夹持单元的主体结构包括上夹具的主体结构包括载物台、背板连接板、夹持螺栓连接板、背板和夹持螺栓；上夹具的主体结构包括上安装座、刀柄和刀头。

本发明涉及的夹持螺栓的夹持范围为0-40mm，满足厚度小于40mm待测试样的夹持固定；位置调节单元左右调节刀头对待测试样表面污损生物剥离作用的区域，前后调节背板与刀头的平行间距，左右调节的范围为±300mm，前后调节的范围为±80mm；刀头通过万能试验机的控制能够实现的运动方式包括恒速运动和恒力施加速度运动，同步记录铲刀运动过程中作用力的变化，测试污损生物附着力数值，在恒速运动方式下，通过刀头与污损生物接触到剥离的作用时间长短表征生物胶的韧性和弹性。

本发明涉及的万能试验机用夹具装置使用时，通过旋紧夹持螺栓将待测试样贴紧并固定于背板上，通过万能试验机控制刀头向下运动，使刀头与待测试样表面宏观甲壳类污损生物的底部接触进行测试使得污损生物脱离待测试样表面；某一区域测试完毕后，通过万能试验机控制刀头向上运动，使刀头回到待测试样上方，通过位置调节单元调节载物台的位置，对其他区域逐一进行污损生物附着力的测试。

本发明涉及的万能试验机用夹具装置能够用于胶粘剂和涂层的附着力和剪切力测试。

本发明与现有技术相比，包括与万能试验机连接的上夹具和下夹具，其中下夹具包含承载单元、位置调节单元和试样夹持单元，位置调节单元能够精确调节刀头与待测试样表面的平行间距，通过万能试验机精确控制力施加速度，减少宏观甲壳类污损生物附着力的测量误差，提高数据可靠性和可重现性，通过万能试验机使刀头进行恒速运动或恒力施加速度运动，同步记录刀头运动过程中作用力的变化，既能测试污损生物附着力数值，又能表征生物胶的韧性和弹性；其结构简单、控制精确、测量结果可靠。

附图说明：

图1为本发明的主体结构原理示意图。

图2为本发明涉及的下夹具的正面透视图。

图3为本发明涉及的下夹具的侧面透视图。

图4为本发明涉及的下夹具的底面透视图。

具体实施方式：

下面通过实施例并结合附图对本发明做进一步描述。

实施例1：

本实施例涉及的万能试验机用夹具装置的主体结构包括下安装座1、紧固板2、支撑板3、前后滑动轴4、下安装块5、下滑动块6、前后制动旋钮7、滑动板8、连接块9、左右滑动轴10、左右制动旋钮11、上安装块12、载物台13、背板连接板14、夹持螺栓连接板15、背板16、夹持螺栓17、上安装座18、刀柄19和刀头20；与万能试验机下横梁连接的下安装座1通过紧固板2与支撑板3螺栓式连接，支撑板3的上表面两条纵向边线上设置有两根平行的前后滑动轴4，前后滑动轴4通过下安装块5与支撑板3螺栓式连接，前后滑动轴4上套设有下滑动块6，其中一个下滑动块6上设置有前后制动旋钮7，下滑动块6的顶部设置有滑动板8，滑动板8的顶部设置有连接块9，连接块9中套设有两根平行的左右滑动轴10，连接块9的一端面设置有左右制动旋钮11，左右滑动轴10的端部通过上安装块12与载物台13螺栓式连接，载物台13的上表面设置有一个背板连接板14和两个夹持螺栓连接板15，背板连接板14的一端与载物台13螺栓式连接，另一端与背板16螺栓式连接，夹持螺栓连接板15的一端与载物台13螺栓式连接，另一端设置有两个夹持螺栓17，与万能试验机上横梁上的传感器连接的上安装座18通过刀柄19与刀头20连接。

本实施例涉及的下安装座1、紧固板2、支撑板3、前后滑动轴4、下安装块5、下滑动块6、前后制动旋钮7、滑动板8、连接块9、左右滑动轴10、左右制动旋钮11、上安装块12、载物台13、背板连接板14、夹持螺栓连接板15、背板16和夹持螺栓17构成下夹具；上安装座18、刀柄19和刀头20构成上夹具。

本实施例涉及的载物台13与背板16垂直，背板16与刀头20平行；刀柄19为半圆柱形结构，平面一侧朝向背板16；刀头20通过内沉式螺栓固定于刀柄19的底端，刀头20的宽度为40mm；刀柄19和刀头20的总长度为200mm。

实施例2：

本实施例涉及的万能试验机用夹具装置测试时，使用圆柱销将下安装座1与instron3366型万能试验机下横梁连接，再将待测试样放置于背板16与夹持螺栓17之间，旋紧夹持螺栓17使待测试样贴紧背板16并固定，使用圆柱销将上安装座18与万能试验机上横梁上的传感器连接，调节上横梁使刀头20与待测试样的顶部对齐，调节前后滑动轴4和左右滑动轴10，控制刀头20与待测试样表面的平行间距，并旋紧前后制动旋钮7和左右制动旋钮11，通过万能试验机控制刀头20与待测试样表面宏观甲壳类污损生物底部接触，控制刀头20的运动速度或力施加速度，实时采集使得污损生物脱离试样表面的作用力；测试完毕后，利用万能试验机控制刀头20回到试样上方，松弛左右制动旋钮11，改变左右滑动轴10的位置，重复以上步骤进行新区域宏观甲壳类污损生物附着力的测试，依据所获得的附着力数据对待测试样防污性能进行评价。