一种用于聚合物拉伸测试的多方式拉伸设备制造技术

本发明专利技术公开了一种用于聚合物拉伸试验的多方式拉伸装置，可实现对试验材料的单轴拉伸，双轴均匀拉伸和多轴均匀拉伸，并且其工作过程可实现电动控制和手动控制。拉伸装置由传动结构，导轨底盘结构，旋转升降结构和可调夹具装置组成。传动结构由机架，伺服电机，蜗轮蜗杆减速器，传动主轴，轴套组成。导轨底盘结构由支撑座、支撑板、导轨、导轨滑块和数据采集器组成。旋转升降结构由圆盘外圈大齿轮，手动摇把小齿轮，旋转圆盘，升降装置组成。除此之外，拉伸装置在传动轴设置角度传感器，可根据转动角度来计算水平拉伸长度。本发明专利技术结构简单，操作便捷，由于结构的对称性，大部分在使用所出现的水平载荷和竖直载荷可以相互抵消，能保证结构安全。构安全。构安全。

【技术实现步骤摘要】
一种用于聚合物拉伸测试的多方式拉伸设备


[0001]本专利技术属于聚合物拉伸装备领域，具体是应用在聚合物拉伸测试试验中的设备，可便捷的切换拉伸方式，可实现手动，自动控制的转换。

技术介绍

[0002]随着工业的发展，聚合物类材料在各个领域的应用越来越广泛。在这些聚合物类制品的设计与开发过程中，对其特有的力学行为的表征是必不可少的一个环节。在实际应用过程中，这些聚合物类材料经常处于复杂的多轴加载条件下。传统的材料力学拉伸试验装置多为单轴拉伸实验装置。对于聚合物类超弹性材料，由于其本构模型的多样性，其具体的本构模型需要通过相应的大量实验得到，其中多轴拉伸是聚合物类材料重要的实验。因此，对聚合物材料在多轴拉伸载荷作用下进行力学性能试验越来越被研究人员所重视，故对于能进行多轴拉伸试验的装置的需求也越来越强烈。
[0003]目前的多轴拉伸试验机研发相对较少，实际使用中承受多向拉伸应力的构件，往往是根据单轴拉伸试验获得力学性能参数，推导出设计准则，但这样的方法得到的结果是不可靠的。除此之外，聚合物制品的拉伸试验往往需要加载不同的载荷，采用不同的方式进行拉伸。因此，为了便捷的切换拉伸方式，同时使聚合物试件在多轴拉伸的情况下得到均匀的拉伸，本案由此产生。

技术实现思路

[0004]本专利技术需要解决的问题是克服现有技术的不足，提供一种能够均匀拉伸聚合物试件的多方式拉伸试验装置。此设备结构简单，而且便捷高效。
[0005]为实现上述本专利技术采用以下技术方案：
[0006]一种用于聚合物拉伸试验的多方式拉伸设备，可实现对试验材料的单轴拉伸，双轴均匀拉伸和多轴均匀拉伸，并且其工作过程可实现电动控制和手动控制。其特征在于：拉伸装置自下而上由传动结构，导轨底盘结构，旋转升降结构和可调夹具装置组成；其中，所述传动结构位于装置底部平面，由机架(1)，伺服电机(2)，蜗轮蜗杆减速器(3)，传动主轴(4)，轴套(5)组成；伺服电机与蜗轮蜗杆减速器位于机架平面，所述导轨底盘结构位于装置中部平面，由支撑座(6)、支撑板(7)、导轨(8)、导轨滑块(9)和数据采集器(10)组成；所述旋转升降结构由圆盘外圈大齿轮(11)，手动摇把小齿轮(12)，旋转圆盘(13)，升降装置组成；其中，升降装置包括底座(14)，升降移动轴套(15)，调节蜗杆轴(16)，蜗轮(17)，蜗轮轴(18)；所述可调夹具装置由夹具头(19)，燕尾型连接杆(20)，力学传感器(21)，水平伸缩装置(22)，竖直连接杆(23)组成；其中，水平伸缩装置包括调节螺栓(24)，方形块(25)，水平移动轴套(26)；此外，拉伸装置在传动轴底部设置角度传感器(27)。
[0007]优选的，导轨支撑座呈正方形，左右两端均通过3个支撑板螺栓与支撑板(7)连接固定，如图3所示，在导轨底盘内部设置有12个相同规格的导轨(8)周向均匀分布在导轨支撑板上，导轨为工字形导轨，并且每个导轨的首尾通过两个导轨螺钉将其固定在支撑板
(7)，导轨(8)与工字型导轨滑块(9)相啮合进行直线滑动；同时，如图2所示，旋转圆盘(13)将内部均匀切割出12个弧形区域(28)，弧形区域(28)与导轨(8)呈对应关系，当导轨处于极限位置时，弧形区域同样处于极限位置；旋转圆盘(13)运动从而带动夹具装置运动，使聚合物实验品可以承受相同的力进行拉伸试验；弧形区域公式采用圆心弧长公式：L＝θ*π*R/180，式中，θ为圆心角，R为半径；通常θ取值范围为30
°
到50
°
。
[0008]优选的，伺服电机(2)连接蜗轮蜗杆减速器(3)，蜗轮蜗杆减速器(3)连接传动轴(4)将动力通过轴套(5)传递到升降装置所在平面，同时升降装置上端平面通过双头螺栓连接旋转圆盘(13)；旋转圆盘弧形区域(28)的宽度W1与竖直轴轴毂(29)的轴径D1相同，并进行间隙配合，当传动轴带动旋转圆盘转动时，动力通过弧形区域传递到竖直轴，竖直轴将旋转运动变为夹具装置的直线运动；同时，升降装置可以调节旋转圆盘(13)的高度，其行程为竖直轴的轴毂(29)的长度H；升降装置由底座(14)，升降移动轴套(15)，调节蜗杆轴(16)，蜗轮(17)，蜗杆轴(18)组成；通过手动调节蜗杆轴将动力传递到蜗轮，蜗轮与蜗轮轴通过键进行连接，蜗轮轴上端带有螺纹，与升降移动轴套的螺纹孔配合，升降移动轴套利用底座的卡槽，实现上下移动，此结构设计各装置之间未发生干涉。
[0009]优选的，夹具头(19)呈钳型，分为上下两部分，中间通过横轴连接，上下夹具头末端开燕尾通槽，可根据末端燕尾槽部分进行啮合程度的调节，其啮合曲线为连续半圆曲线，上夹头上端设置一个通孔，同时下夹头位置设置一个起到阻挡作用的空心圆柱形结构，通过内六角螺栓将上夹头与下夹头固定，其啮合程度可根据实验材料的厚度，利用内六角螺栓进行调节；同时，燕尾型连接杆(20)末端设置为燕尾型，与夹具末端燕尾槽进行配合，当夹具收到拉力时，此结构可使夹具形成自锁效应。
[0010]优选的，竖直连接轴(23)轴径D1等于弧形槽的宽度W1，竖直连接轴(23)下端带有螺纹，与导轨底盘上的导轨滑块(9)通过螺纹进行连接，滑动时可以带动竖直轴移动；导轨滑块呈工字型，与工字型导轨进行配合；竖直连接轴与方形块进行焊接，且通过将竖直轴上端设置为L型，调节螺栓穿过方形块与水平移动轴套(26)进行螺纹连接，通过此结构实现夹具的水平距离调节。
[0011]优选的，旋转圆盘(13)与圆盘外围大齿轮(11)通过螺栓连接，圆盘外围大齿轮大齿轮与摇把小齿轮(12)进行齿轮传动，主动轮为小齿轮，其传动比为5：1——10:1，小齿轮与大齿轮齿数比为1：5——1:10，当摇把小齿轮运动(12)时带动圆盘外围大齿轮(11)，圆盘外围大齿轮带动旋转圆盘(13)进行运动。
[0012]优选的，旋转圆盘圆心处设置一个螺纹沉孔(30)；通过将夹具装置放置在中心处，实现拉伸装置的单轴拉伸功能；通过周向180
°
排列的弧形区域安装两组夹具装置，实现拉伸装置的等双轴拉伸功能；通过周向均匀排列的弧形区域安装多组夹具装置，实现拉伸装置的多轴均匀拉伸功能；同时，此处螺纹孔还可设置校准装置，校准各组可调夹具装置与中心点的水平距离。
附图说明
[0013]图1为本专利技术实施例的主视图。
[0014]图2为本专利技术实施例的俯视图。
[0015]图3为导轨布置图及导轨滑块结构图。
[0016]图4为旋转圆盘曲线图。
[0017]图5为升降装置结构图。
[0018]图6夹具结构图及水平调节装置局部图。
具体实施方式
[0019]为让本专利技术的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图，作详细说明如下。
[0020]如图1～6所示：一种用于聚合物拉伸试验的多方式拉伸装置，其特征在于：拉伸装置自下而上由传动结构，导轨底盘结构，旋转升降结构和可调夹具装置组成；其中，所述传动结构位于装置底部平面，由机架(1)，伺服电机(2)，蜗轮蜗杆减速器(本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于聚合物拉伸试验的多方式拉伸设备，其特征在于：拉伸装置自下而上由传动结构，导轨底盘结构，旋转升降结构和可调夹具装置组成；导轨底盘结构和旋转升降结构进行配合，旋转圆盘旋转，通过曲线槽将动力传递给夹具竖直杆，夹具竖直杆底部螺纹连接导轨滑块，导轨滑块呈工字型通过与导轨进行配合实现直线运动，实际上是通过曲线槽将曲线运动转化为直线运动；其中，所述传动结构位于装置底部平面，由机架(1)，伺服电机(2)，蜗轮蜗杆减速器(3)，传动主轴(4)，轴套(5)组成；伺服电机与蜗轮蜗杆减速器位于机架平面，传动主轴呈竖直方向与与蜗轮蜗杆减速器进行配合；所述导轨底盘结构位于装置中部平面，由支撑座(6)、支撑板(7)、导轨(8)、导轨滑块(9)和数据采集器(10)组成；导轨设置在支撑座平面，通过螺栓进行固定，导轨滑块与导轨进行配合，可实现导轨滑块的直线运动，数据采集器设置在支撑座平面，通过螺纹孔进行固定；所述旋转升降结构由圆盘外圈大齿轮(11)，手动摇把小齿轮(12)，旋转圆盘(13)，升降装置组成；圆盘外圈大齿轮(11)和旋转圆盘(13)采用双头螺栓进行连接，手动摇把小齿轮(12)和圆盘外圈大齿轮(11)通过齿轮传动方式进行动力的传递；其中，升降装置包括底座(14)，升降移动轴套(15)，调节蜗杆轴(16)，蜗轮(17)，蜗轮轴(18)；升降装置的功能是实现旋转圆盘结构的升降，位于旋转圆盘平面和导轨平面之间；升降装置的底座与传动轴轴套通过螺栓进行连接，调节蜗杆轴和蜗轮、蜗轮轴调节蜗杆轴呈十字型分布；升降移动轴套与旋转圆盘通过螺栓进行连接，圆盘外圈大齿轮和旋转圆盘通过双头螺栓进行连接，圆盘外圈大齿轮与手动摇把小齿轮通过齿轮啮合；所述可调夹具装置由夹具头(19)，燕尾型连接杆(20)，力学传感器(21)，水平伸缩装置(22)，竖直连接杆(23)组成；其中，夹具头(19)呈钳状，分为上下两部分，末端通过横轴连接，上下夹具头末端开燕尾通槽，其啮合曲线为连续半圆曲线，上夹头上端设置一个通孔，同时下夹头位置设置一个起到阻挡作用的空心圆柱形结构，通过内六角螺栓将上夹头与下夹头固定；同时，燕尾型连接杆(20)末端设置为燕尾型，与夹具末端燕尾槽进行配合，当夹具收到拉力时，此结构可使夹具形成自锁效应；其中，水平伸缩装置包括调节螺栓(24)，方形块(25)，水平移动轴套(26)，通过螺纹的旋转实现轴套的移动；方形块内部开沉孔，上下平面开槽，水平移动轴套内部带有螺纹孔，在圆周外部设置周向180
°
设置花键，调节螺栓穿过方形块与水平移动轴套进行螺纹连接，通过调节螺纹实现水平移动轴套的移动，从而实现水平调节夹具装置的功能；拉伸装置在传动轴底部设置角度传感器(27)。2.根据权利要求1所述的聚合物拉伸试验的多方式拉伸设备，其特征在于：导轨支撑座呈正方形，左右两端均通过3个支撑板螺栓与支撑板(7)连接固定，如图3所示，在导轨底盘内部设置有12个相同规格的导轨(8)周向均匀分布在导轨支撑板上，导轨为工字形导轨，并且每个导轨的首尾通过两个导轨螺钉将其固定在支撑板(7)，导轨(8)与工字型导轨滑块(9)相啮合进行直线滑动；同时，如图2所示，旋转圆盘(13)将内部均匀切割出12个弧形区域(28)，弧形区域(28)与导轨(8)呈对...

【专利技术属性】
技术研发人员：张冰，张文强，卢裕铭，辛瑞峰，耿煜，江英杰，宫正文，彭沛，杨帅，
申请(专利权)人：北京化工大学，
类型：发明
国别省市：