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萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)技術(shù)內(nèi)容
萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明關(guān)于材料試驗(yàn)機(jī)，更具體地說(shuō)是關(guān)于以絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)被檢測(cè)試件實(shí)施外力的材料試驗(yàn)機(jī)及檢測(cè)數(shù)值精準(zhǔn)的材料試驗(yàn)機(jī)。
萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)背景技術(shù)
現(xiàn)有已知的材料試驗(yàn)機(jī)中，一般都是采用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)液壓泵提供給液壓缸的壓力來(lái)驅(qū)動(dòng)其中一個(gè)夾爪移動(dòng)進(jìn)行對(duì)被測(cè)試件的檢測(cè)。傳統(tǒng)的材料試驗(yàn)機(jī)體積龐大整機(jī)重量在兩噸以上，被檢測(cè)的精度值誤差在±0 .5％～1 .0％，單臺(tái)價(jià)格在5～12萬(wàn)人民幣。對(duì)于被測(cè)試件的直徑為10mm，其材質(zhì)的抗拉極限強(qiáng)度為90kg/m m2時(shí)，其抗拉極限強(qiáng)度是7065kg，其精度值誤差在±0 .5％～1 .0％范圍，造成的誤差為±35 .325kg～±70 .65kg。
提高材料試驗(yàn)機(jī)的檢測(cè)精度，減少檢測(cè)的誤差，減輕整機(jī)的重量，降低其生產(chǎn)成本是人們所希望的。
萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是通過(guò)改變檢測(cè)試件設(shè)備的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)提高材料試驗(yàn)機(jī)檢測(cè)精度，減少誤差值，降低材料試驗(yàn)機(jī)的生產(chǎn)成本；設(shè)計(jì)了利用絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)被檢測(cè)試件實(shí)施外力的材料試驗(yàn)機(jī)及檢測(cè)數(shù)值精準(zhǔn)的材料試驗(yàn)機(jī)。
對(duì)于金屬材料而言，包含具有一定延伸率的金屬材料而言，在實(shí)際應(yīng)用狀態(tài)下，受到外部拉力時(shí)，是由零負(fù)荷立即提升到一定的負(fù)荷狀態(tài)的，金屬材料的極限強(qiáng)度或屈服強(qiáng)度指標(biāo)代表著零件的將被破壞或變形的極限強(qiáng)度，這是產(chǎn)品零件在工程設(shè)計(jì)時(shí)的重要參數(shù)，能夠精確的測(cè)量出材料的極限強(qiáng)度或屈服強(qiáng)度的開(kāi)始點(diǎn)是有必要的。
技術(shù)方案一：采用如說(shuō)明書(shū)附圖圖1及圖2所示利用絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)被檢測(cè)試件實(shí)施外力的裝置，所實(shí)加的外力由上吊耳上懸吊的電子吊鉤稱(chēng)顯示出來(lái)。利用絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)被檢測(cè)試件實(shí)施外力的材料試驗(yàn)機(jī)的整體結(jié)構(gòu)包含：第一部分長(zhǎng)方體外形鋼鐵材料制作的外框架、第二部分電子吊鉤秤和第三部分利用絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)被檢測(cè)試件實(shí)施外力的裝置。說(shuō)明書(shū)附圖圖1及圖2所示利用絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)被檢測(cè)試件實(shí)施外力的裝置由1～16零件所組成，固定軸套底座同長(zhǎng)方體外形鋼鐵材料制作的外框架底部十字形鋼結(jié)構(gòu)支撐的中心點(diǎn)固定聯(lián)接，在長(zhǎng)方體外形鋼鐵材料制作的外框架頂部十字形鋼結(jié)構(gòu)支撐的中心點(diǎn)下端的吊耳上懸掛有電子吊鉤秤，電子吊鉤秤的下鉤頭同利用絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)被測(cè)試樣件實(shí)施外力的裝置的上吊耳連接。第三部分利用絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)被測(cè)試件實(shí)施外力的裝置的組成零件的特征及連接方式：固定軸套底座的上端中心處設(shè)置有與下卡緊軸配合的內(nèi)軸孔，下卡緊軸的外徑與固定軸套底座的內(nèi)軸孔為間隙配合，固定軸套底座的上部、其內(nèi)軸孔的下部位置開(kāi)設(shè)了與固定第一螺栓及固定第二螺栓配合的內(nèi)螺紋通孔，在下卡緊軸的下端開(kāi)設(shè)有半圓形環(huán)狀凹槽，在下卡緊軸的上端中心處設(shè)置有與被檢測(cè)試件配合連接的內(nèi)軸孔；在下卡緊軸的上端中心處設(shè)置有與被檢測(cè)試件配合連接的內(nèi)軸孔的中部開(kāi)設(shè)有與固定第三螺栓及固定第四螺栓配合的內(nèi)螺紋通孔，上卡緊軸的上端設(shè)置有與上吊耳配合的外螺紋，上卡緊軸的中部、在上端外螺紋的下部有兩個(gè)對(duì)稱(chēng)的凸臺(tái)，在上卡緊軸兩個(gè)對(duì)稱(chēng)凸臺(tái)的下部設(shè)有一個(gè)縮小直徑的階梯凸臺(tái)，在上卡緊軸凸臺(tái)的下部的縮小直徑的階梯凸臺(tái)上開(kāi)設(shè)了與固定第五螺栓及固定第六螺栓配合的內(nèi)螺紋通孔，在上卡緊軸的下端中心處設(shè)置有與被檢測(cè)試件配合連接的內(nèi)軸孔；以固定第一螺栓及固定第二螺栓緊固定位下卡緊軸，將被檢測(cè)試件放置在下卡緊軸的內(nèi)軸孔及上卡緊軸的內(nèi)軸孔中，以固定第三螺栓及固定第四螺栓將被檢測(cè)試件的下端緊固定位在下卡緊軸的內(nèi)軸孔中，以固定第五螺栓及固定第六螺栓將被檢測(cè)試件的上端緊固定位在上卡緊軸的內(nèi)軸孔中，被檢測(cè)試件(4)的上端同上卡緊軸的內(nèi)軸孔為間隙配合，被檢測(cè)試件的下端同下卡緊軸的內(nèi)軸孔為間隙配合，下卡緊軸的內(nèi)軸孔及上卡緊軸的內(nèi)軸孔的中心線相重合；外導(dǎo)向套管的上端設(shè)置有與外導(dǎo)向套管上封套管配合的外螺紋，外導(dǎo)向套管上封套管的下部有與外導(dǎo)向套管配合的內(nèi)螺紋，外導(dǎo)向套管上封套管的上端設(shè)有向其中心線凸出的內(nèi)法蘭盤(pán)，作用是限制上卡緊軸向上移動(dòng)，在上卡緊軸的上端螺紋處連接有上吊耳，上吊耳的下端是與上卡緊軸配合的具有內(nèi)螺紋的圓環(huán)形軸套，在具有內(nèi)螺紋的圓環(huán)形軸套上方設(shè)置有半圓形吊耳；通過(guò)說(shuō)明書(shū)附圖圖1利用絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)被檢測(cè)試件實(shí)施外力的裝置及圖2利用絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)被檢測(cè)試件實(shí)施外力的裝置在A-A斷面上的剖視圖可以清晰看到上卡緊軸與外導(dǎo)向套管的結(jié)合方式，以及外導(dǎo)向套管上封套管同外導(dǎo)向套管的結(jié)合方式，利用絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)被測(cè)試件實(shí)施外力的裝置中上卡緊軸與外導(dǎo)向套管的結(jié)合方式是外導(dǎo)向套管上端設(shè)置有與上卡緊軸兩個(gè)對(duì)稱(chēng)的凸臺(tái)配合的兩個(gè)凹槽，上述凹槽和凸臺(tái)的配合，在將外導(dǎo)向套管和外導(dǎo)向套管卡緊套環(huán)擰緊后限制了上卡緊軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，外導(dǎo)向套管上封套管內(nèi)法蘭盤(pán)的下面同上卡緊軸在其上端外螺紋的下部?jī)蓚�(gè)對(duì)稱(chēng)凸臺(tái)的上面比鄰，上述結(jié)構(gòu)的組合其作用是限制上卡緊軸的轉(zhuǎn)動(dòng)和向上移動(dòng)，其目的是在被檢測(cè)試件在受到外力時(shí)只能向上有限制的移動(dòng)，限制上卡緊軸和下卡緊軸之間的相互轉(zhuǎn)動(dòng)，在被檢測(cè)試件在受到超過(guò)其極限強(qiáng)度的作用力斷裂時(shí)，防止上吊耳以上的電子吊鉤秤在受到回彈力產(chǎn)生震動(dòng)；在上吊耳順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)上卡緊軸被上吊耳內(nèi)螺紋和上卡緊軸外螺紋配合受到的轉(zhuǎn)動(dòng)作用力將向上拉伸移動(dòng)。
根據(jù)上述技術(shù)方案一所述的利用絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)被檢測(cè)試件實(shí)施外力的材料試驗(yàn)機(jī)，以滾珠絲杠組合置換上卡緊軸和上吊耳的螺紋絲杠組合形式，可以大幅度減少利用絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)被檢測(cè)試件實(shí)施負(fù)荷旋轉(zhuǎn)時(shí)的扭矩。
根據(jù)上述技術(shù)方案一所述的利用絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)被檢測(cè)試件實(shí)施外力的材料試驗(yàn)機(jī)，第一部分長(zhǎng)方體外形鋼鐵材料制作的外框架、第二部分電子吊鉤秤和第三部分利用絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)被檢測(cè)試件實(shí)施外力的裝置1～16零件結(jié)構(gòu)尺寸保持不變，將包含檢測(cè)硬度值的具有鋼珠的圓柱形壓頭基座放置在上卡緊軸下端的內(nèi)軸孔中，并用固定第五螺栓、固定第六螺栓加以緊固；將需檢測(cè)硬度的圓柱形試樣放置在下卡緊軸的內(nèi)軸孔中，并用固定第三螺栓、固定第四螺栓加以緊固；調(diào)整上卡緊軸兩個(gè)對(duì)稱(chēng)凸臺(tái)的頂面高于外導(dǎo)向套管兩個(gè)對(duì)稱(chēng)的凹槽的頂面，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)外導(dǎo)向套管上封套管，造成外導(dǎo)向套管上封套管內(nèi)法蘭盤(pán)的底面對(duì)上卡緊軸的兩個(gè)對(duì)稱(chēng)凸臺(tái)頂面施加壓力，縮小被檢測(cè)硬度的圓柱形試樣頂面與檢測(cè)硬度值的具有鋼珠的圓柱形壓頭的鋼珠底面之間的距離為零時(shí)，第二部分電子吊鉤秤的負(fù)荷顯示為零，繼續(xù)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)外導(dǎo)向套管上封套管(16)，加大壓頭的鋼珠對(duì)被檢測(cè)硬度的圓柱形試樣的壓力至所需負(fù)載壓力值時(shí)，停止繼續(xù)加大其壓力，保持被檢測(cè)硬度的圓柱形試樣在所需壓力值持續(xù)受壓的所需時(shí)間后，停止對(duì)被檢測(cè)硬度的圓柱形試樣的壓力，逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)外導(dǎo)向套管上封套管，消除對(duì)被檢測(cè)硬度的圓柱形試樣的壓力；取出被檢測(cè)硬度的圓柱形試樣后用具有尺寸刻度的放大鏡檢測(cè)上述試件頂面被壓頭的鋼珠所壓陷的直徑尺寸，經(jīng)過(guò)換算，得知被檢測(cè)試件的表面硬度值。
上述的利用旋轉(zhuǎn)外導(dǎo)向套管上封套管內(nèi)螺紋同外導(dǎo)向套管的外螺紋的連接對(duì)被檢測(cè)硬度值的圓柱形試樣施加壓力檢測(cè)硬度的方法，其特征是在上卡緊軸兩個(gè)對(duì)稱(chēng)凸臺(tái)的頂面開(kāi)設(shè)弧狀凹槽，在開(kāi)設(shè)的弧狀凹槽內(nèi)放置滾珠，改變前外導(dǎo)向套管上封套管內(nèi)法蘭盤(pán)的底面對(duì)上卡緊軸的兩個(gè)對(duì)稱(chēng)凸臺(tái)頂面施加壓力轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)為面接觸的摩擦轉(zhuǎn)動(dòng)，改變后外導(dǎo)向套管上封套管內(nèi)法蘭盤(pán)的底面對(duì)上卡緊軸的兩個(gè)對(duì)稱(chēng)凸臺(tái)頂面施加壓力轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，成為滾珠頂面同外導(dǎo)向套管上封套管內(nèi)法蘭盤(pán)的底面點(diǎn)接觸的滾動(dòng)，可以大幅度減少旋轉(zhuǎn)外導(dǎo)向套管上封套管轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)被檢測(cè)試件實(shí)施負(fù)荷旋轉(zhuǎn)時(shí)的扭矩。
技術(shù)方案二：上述利用絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)被測(cè)試樣件實(shí)施外力的方式制作的材料試驗(yàn)機(jī)，其精度值的主要影響因素取決于電子吊鉤秤的精度值，其誤差為±2kg～±5kg；傳統(tǒng)的材料試驗(yàn)機(jī)對(duì)被檢測(cè)試件進(jìn)行拉力檢測(cè)時(shí)的誤差會(huì)增加十幾倍。利用上述技術(shù)方案一中的第三部分利用絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)被測(cè)試樣件實(shí)施外力的裝置，加以改進(jìn)后能夠精確檢測(cè)試件進(jìn)行拉力的數(shù)值。具體方法如下：
利用第三部分絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)被檢測(cè)試件實(shí)施外力的裝置的結(jié)構(gòu)，將固定軸套底座的下端增設(shè)懸掛下吊耳，其余零件結(jié)構(gòu)不變；制作一個(gè)儲(chǔ)水箱，在儲(chǔ)水箱的下端設(shè)置有一個(gè)放水閥門(mén)，在儲(chǔ)水箱的上端平均分布有四根長(zhǎng)度相等的鐵錨鏈，四根鐵錨鏈的上端設(shè)置有一個(gè)鐵環(huán)，鐵環(huán)懸掛在利用絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)被測(cè)試件實(shí)施外力的裝置新增設(shè)的懸掛下吊耳上，儲(chǔ)水箱加上四根鐵錨鏈及鐵環(huán)、利用絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)被測(cè)試件實(shí)施外力的裝置的總重量應(yīng)小于被測(cè)試件所能承受的極限屈服強(qiáng)度的承載重力。檢測(cè)試驗(yàn)開(kāi)始后，將利用絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)被測(cè)試件實(shí)施外力的裝置連接儲(chǔ)水箱懸空吊起，調(diào)節(jié)利用絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)被測(cè)試件實(shí)施外力的裝置的外導(dǎo)向套管上封套管內(nèi)法蘭盤(pán)的底面同上卡緊軸在其上端外螺紋的下部?jī)蓚�(gè)對(duì)稱(chēng)凸臺(tái)的頂面的距離，預(yù)留出被測(cè)試件的變化量，保證被測(cè)試樣件斷裂的需要；向儲(chǔ)水箱放入水，逐漸增加對(duì)被檢測(cè)試件的拉力，控制進(jìn)入儲(chǔ)水箱水的流入量及流速，調(diào)整外導(dǎo)向套管上封套管對(duì)被檢測(cè)試件所受負(fù)荷的限制，可以清楚準(zhǔn)確的觀察到在不同負(fù)荷作用下被檢測(cè)試件的變化，在對(duì)被檢測(cè)試樣的總負(fù)荷超過(guò)其最大承載重力的時(shí)，被檢測(cè)試件將會(huì)被拉斷，由于絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)被測(cè)試件實(shí)施外力的裝置的外導(dǎo)向套管上封套管內(nèi)法蘭盤(pán)的底面對(duì)上卡緊軸在其上端外螺紋的下部?jī)蓚�(gè)對(duì)稱(chēng)凸臺(tái)頂面的限制，儲(chǔ)水箱平穩(wěn)下落，停止向儲(chǔ)水箱注入水。
水是最廉價(jià)的可調(diào)整重量大小的砝碼，其精度在克以?xún)?nèi)。制作上述兩個(gè)相同結(jié)構(gòu)尺寸的儲(chǔ)水箱配合使用，一個(gè)是用于檢測(cè)試件拉力的儲(chǔ)水箱，另一個(gè)是用于放水的儲(chǔ)水箱，測(cè)試結(jié)束后將兩個(gè)儲(chǔ)水箱置換位置，可以繼續(xù)進(jìn)行檢測(cè)試驗(yàn)。
本發(fā)明的有益效果：采用技術(shù)方案一具有絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)或以滾珠絲杠組合轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)被檢測(cè)試件實(shí)施外力的裝置配合電子吊鉤秤及長(zhǎng)方體外形鋼鐵材料制作的外框架進(jìn)行拉力試驗(yàn)，其檢測(cè)精度值顯著提高，其檢測(cè)誤差不到傳統(tǒng)材料試驗(yàn)機(jī)檢測(cè)誤差的十分之一，生產(chǎn)制作成本也只有傳統(tǒng)材料試驗(yàn)機(jī)的十分之一，整機(jī)重量?jī)H為傳統(tǒng)材料試驗(yàn)機(jī)檢測(cè)重量的五分之一；技術(shù)方案二利用絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)被檢測(cè)試件實(shí)施外力的裝置的下吊耳上懸吊儲(chǔ)水箱注入水對(duì)被測(cè)試件實(shí)施外力的裝置，由于6～8滴水的重量?jī)H為一克，因此該種檢測(cè)試驗(yàn)機(jī)的精度更高，對(duì)于材料試驗(yàn)機(jī)及電子吊鉤秤的精度能夠進(jìn)行校核。
附圖說(shuō)明：
圖1是利用絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)被檢測(cè)試件實(shí)施外力的裝置的主視圖。
圖2是利用絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)被檢測(cè)試件實(shí)施外力的裝置在A-A斷面上的剖視圖。
附圖標(biāo)記說(shuō)明：1為固定軸套底座，2為下卡緊軸，3為上卡緊軸，4為被檢測(cè)試件，5為上吊耳，6為固定第一螺栓，7為固定第二螺栓，8為固定第三螺栓，9為固定第四螺栓，10為固定第五螺栓，11為固定第六螺栓，12為下導(dǎo)向套管，13為上導(dǎo)向套管，14為外導(dǎo)向套管，15為外導(dǎo)向套管卡緊套環(huán)，16為外導(dǎo)向套管上封套管。
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