专利名称：试验机用加荷装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于试验机的加荷装置，它主要由下述结构组成支撑杆、横杆、力杆、加荷机构、传感器、压头以及控制系统等，属试验机加荷系统的改进。
公知的各种试验机(例如摩擦、磨损试验机，划痕试验机)的加荷装置普遍采用杠杆原理。为了对待测试块施加负荷，在试验机力杆的一侧或两侧对力杆施加负荷，通过力杆即可对试块施加负荷，显然施加于待测试块上的力与力矩有关。为了使施加于待测试块上的力呈线性，在试验机工作时，首先，要调整加荷装置的力杆成水平状态并使压头接触待测试块，同时使施加于试块上的力为零，然后，再对试块施加负荷，在试验机工作过程中，要求力杆始终呈水平状态，不因施加负荷变化而改变。
上述公知试验机加荷装置的加荷方式主要有下列几种在力杆的一侧或两侧施加不同重量的法码；改变法码在力杆上的位置；采用液压加荷机构等等。法码加荷方式又分为连续式和间断式两种，以适应于不同的试验机。
但是，上述的公知技术有明显的不足，(1)法码加荷方式一般为手工操作，不仅试验周期长，而且会造成一定的误差，(2)法码加荷方式很不适用于做连续加荷试验，(3)液压加荷方式虽然可连续加荷并容易自动控制，但液压系统结构复杂，制造困难，特别是小型精密试验机更不容易制造，而且，液压系统还需经常维护。
本发明的目的在于避免上述现有技术中的不足之处而提供一种试验机用加荷装置，该装置采用连续加荷结构，既可以自动加荷，也可以手动加荷，加荷速度和负荷量可由微机控制，该装置结构合理，实施方便。
本发明的目的可以通过以下措施来达到本发明的加荷装置采用杠杆原理，加荷装置由支撑杆、横杆、力杆、加荷系统，压头、传感器以及控制系统等构成，其中加荷系统包括电机、螺杆、顶丝、限位槽、加荷弹簧、手动加荷旋钮等。加荷系统装配在横杆上并可以对力杆施加力，通过力杆对待测试块施加负荷。
本发明的目的还可以通过如下措施来实现上述的试验机用加荷装置装配成一整体，其中加荷系统装配在横杆上并与加荷装置的其它结构配合。
属于加荷系统的螺杆垂直于横杆和力杆，螺杆的两头或一头可分别与电机或手动加荷旋钮联接。电机或手动加荷旋钮可使螺杆延顺时针或逆时针方向转动。
顶丝以螺旋方式装配在上述螺杆上，在顶丝上至少有一个以上的限位销，限位销与防护罩上的限位孔配合，防护罩罩在螺杆上并与螺杆同心，防护罩以螺旋方式固定在横杆上。当螺杆旋转时，顶丝上的限位销和防护罩上的限位限制了顶丝随螺杆的转动并迫使顶丝上下移动。
加荷弹簧被安置在上述的顶丝上，处于螺杆和防护罩之间，即弹簧的内外径分别大于和小于螺杆的外径和防护罩的内径。加荷弹簧的上端恰好与力杆接触。当螺杆旋转时，顶丝上(下)移动，加荷弹簧被压缩(放松)，弹簧的弹力即可施加在力杆上。弹簧弹力的大小视试验机所需负荷的大小而定。
当加荷系统对力杆施加了力，通过力杆和压头，即可对待测试块施加负荷。负荷的大小由传感器给出，由微机控制。
上述的加荷系统作为一个整体被安装在横杆上，安装的方式有多种，可通过螺杆把加荷系统安装在横杆上，也可通过电机把加荷系统安装在横杆上，例如通过轴承把螺杆固定在横杆上，或通过螺杆把电机固定在横杆上。
上述螺杆的螺纹可以是各种螺纹，但最好为细螺纹，当要求施加的负荷较大时，可以采用方螺纹。
电机和手动加荷旋钮分别与螺杆的下端或上端相联。电机最好为步进电机。
螺杆与电机及手动加荷旋钮的联接方式可以是蜗杆蜗轮式；皮带传动式；齿轮传动式；直接联接式。可视不同情况予以选择。
在力杆的另一侧或同侧分别装配了压头系统，它包括加荷传感器、支撑弹簧和压头等，还应该包括钢球、压杆、声发射传感器等。把上述部件从上至下依次按钢球、加荷传感器、支撑弹簧、压杆、声发射传感器、压头安装，其中除钢球和支撑弹簧余各部分联接为一整体，但要求装卸方便，尤其是压头与压杆或声发射传感器的联接。
上述支撑弹簧被安置在横杆上，弹簧的弹力以恰好支撑上述钢球、加荷传感器、压杆、声发射传感器及压头等组成的压头系统的。当加荷系统不再对力杆施加力，支撑弹簧即发挥支撑作用。
钢球被安置在加荷传感器上，钢球与力杆的点接触保障了在试验过程中力矩不发生变化。
上述加荷装置的结构可以是双臂式，也可以是单臂式。当加荷装置为双臂式时，加荷系统部分和压系统部分可分别安装在横杆的两侧；当加荷装置为单臂式时，加荷系统和压头系统安装在横杆的同侧。
下面通过附图对本发明作进一步的说明
图1为试验机用加荷装置。电机(1)以螺旋形式安装在横杆(3)上，螺杆(2)的下端穿过横杆通过联接器(20)与电机联接，螺杆(2)的上端穿过力杆(9)与手动加荷旋钮联接，顶丝(4)以旋转方式装配在螺杆(2)上，顶丝上的限位销(5)被安置在防护罩(6)的长形限位孔(7)上，加荷弹簧(8)被安置在顶丝(4)上，其上端与力杆恰好接触，加荷传感器(13)、压杆(15)、声发射传感器(16)、压头(17)被联接为一整体，但可以折卸，支撑弹簧(14)套在压杆(15)上被安置在横杆(3)上，并通过对加荷传感器(13)的支撑，支撑起整个压头系统。钢珠(12)被安置在加荷传感器(13)上。
当电机(1)转动时，首先带动螺杆(2)一起转动，由于限位销(5)和限位孔(7)的作用，迫使顶丝(4)上(下)移动，顶丝(4)压缩(放松)加荷弹簧(8)，加荷弹簧压迫力杆(9)并对力杆施加了力，通过支撑点(11)和压头系统即对试块(18)施加了负荷，负荷的大小由加荷传感器(13)给出，声发射传感器反映了在试验过程中试块的状态，工作台(19)可上下调节。当加荷系统不再对力杆施加力后，支撑弹簧(14)即可支撑起压头系统，使施加于试块上的负为零。
显然，只旋转手动加荷旋钮(10)也可同样达到上述目的。
图2为螺杆直接联接在横杆上的情形。螺杆(2)通过轴承(21)固定在横杆(3)上，螺杆可相对于横杆转动，螺杆下端从横杆穿出并通过一传动联接系统(22)直接与电机(1)或手动加荷旋钮(10)联接。其余同图1。
本例的传动联接系统(22)还可以是齿轮传动联接，蜗轮蜗杆传动联接等。
图3为另一种加荷方式。电机(1)或手动加荷旋钮(10)转动时，通过加荷弹簧(8)和钢丝(23)，即可通过压头(17)对试块施加负荷，负荷的大小由传感器(13)给出。
上述试验机用加荷装置的加荷范围可由加荷弹簧确定，加荷速度可由电机或手动加荷旋钮的转速控制。
本发明与已有技术相比具有如下特点(1)结构简单合理；(2)可连续自动加荷，而且加荷的范围宽，适合于连续加荷试验机；(3)用本发明制成的试验机，工作效率大大提高。
(4)本发明的加荷机构特别适应于划痕试验机。
权利要求1.一种用于试验机自动加荷装置，由支撑杆、横杆、力杆、加荷系统、传感器等构成，其特征在于，加何装置由加荷系统和压头系统组成，其中加荷系统由电机、螺杆、顶丝、限位销、防护罩、加荷弹簧、手动加荷旋钮构成，压头系统由钢珠、加荷传感器、压杆、压头、声发射传感器、支撑弹簧构成。
2.如权利要求1所述的自动加荷装置，其特征在于，电机和螺杆的联接方式为直接联接，皮带轮传动联接，齿轮传动联接，蜗杆蜗轮联接，以直接联接为好。
3.如权利要求1所述的自动加荷装置，其特征在于，顶丝以螺旋配合装配在螺杆上，顶丝上有至少一个限位销并与防护罩上的限位孔配合。
4.如权利要求1所述的自动加荷装置，其特征在于，加荷弹簧装配在顶丝上，其上端可与力杆接触。
5.如权利要求1所述的自动加荷装置，其特征在于，手动加荷旋钮联接在螺杆上。
6.如权利要求1所述的自动加荷装置，其特征在于，压头系统的加荷传感器、压杆、声发射传感器、压头等联为一体，钢珠安置在加荷传感器上，支撑弹簧安置在横杆上。
7.如权利要求1或2所述的自动加荷装置，其特征在于，电机最好为步进电机。
专利摘要试验机用加荷装置，属试验机加荷系统的改进，其结构包括支撑杆、力杆、传感器、电机，螺杆、顶丝、加荷弹簧等。该加荷装置可自动连续加荷，加荷范围由加荷弹簧确定，本发明的结构特别适应于连续加荷试验机或作连续加荷试验。
文档编号G01N3/00GK2035473SQ8821469
公开日1989年4月5日 申请日期1988年10月5日 优先权日1988年10月5日
发明者侯企贤 申请人:中国科学院兰州化学物理所