材料试验机自动加卸载控制装置转让专利
申请号 : CN200710022214.9
文献号 : CN100593112C
文献日 : 2010-03-03
发明人 : 张大春 , 吴朝林 , 金瑞娟 , 莫锦林
申请人 : 南京天相软件有限公司
摘要 :
本发明涉及一种材料试验机自动加卸载控制装置。安装在材料试验机的加卸载调节轴上，包括电机、驱动套筒、浮动套筒、固定套筒、拉簧、行程开关，驱动套筒套接在浮动套筒中，其两端分别连接电机轴和所述材料试验机的加卸载调节轴，固定套筒套接浮动套筒，其一端固定在材料试验机上，固定套筒的筒壁上设有沿径向的限位槽，行程开关固定在固定套筒外侧，且置于限位槽一侧，浮动套筒的外侧设有限位销钉，该限位销钉置于限位槽中，拉簧一端连接浮动套筒一端连接固定套筒。优点是：结构简单，但自动化程度高，能精确测定试件材料拉伸、压缩、弯曲、剪切等力学实验数值，杜绝了人为控制检测数据的可能，加载均匀，测试冲击力小，使检测的数据更加精确可靠。
权利要求 :
1.材料试验机自动加卸载控制装置，其特征在于安装在所述材料试验机的 加卸载调节轴上，包括电机、驱动套筒、浮动套筒、固定套筒、拉簧、行程开 关，所述驱动套筒套接在浮动套筒中，驱动套筒两端分别连接电机轴和所述材 料试验机的加卸载调节轴，固定套筒套接浮动套筒，固定套筒一端固定在所述 材料试验机上，固定套筒的筒壁上设有沿径向的限位槽，行程开关固定在固定 套筒外侧，且置于限位槽一侧，浮动套筒的外侧设有限位销钉，该限位销钉置 于限位槽中，拉簧一端连接浮动套筒一端连接固定套筒。
2.根据权利要求1所述的材料试验机自动加卸载控制装置，其特征在于所 述驱动套筒紧配在电机轴上。
3.根据权利要求1所述的材料试验机自动加卸载控制装置，其特征在于所 述驱动套筒与所述材料试验机的加卸载调节轴滑动连接。
4.根据权利要求3所述的材料试验机自动加卸载控制装置，其特征在于所 述驱动套筒一端的对称两筒壁上设有沿轴向的滑槽，所述材料试验机的加卸载 调节轴一端设有沿径向的孔，一销轴紧配在该孔中，其两端伸出孔外分别置于 驱动套筒上所述的两对称滑槽中。
说明书 :
技术领域
本发明及材料测试设备，尤其涉及一种材料试验机自动加卸载控制装置。
背景技术
压力机、万能压力试验机等材料试验机是一般材料测试、鉴定机构常用的 材料测试设备，用于一般材料特别是建筑材料的抗压和拉伸极限值的试验，它 通过材料试验机内的液压油缸内不断增压对测试材料不断加载，直至材料被破 坏后卸载，使油缸内失压。
目前的材料试验机在对试验材料加载时是通过手动调节液压油缸上的的增 压阀来实现的。对测试材料的加载应是缓慢均衡的，这样才能准确找出材料的 极限值，否则加载过快就会形成冲击，导致压力数据失真。所以，现有这种手 动调节的材料试验机，其检测的结果误差较大。
另一方面，试件极限值是材料在受到较大压缩或拉伸载荷作用下被破坏导 致卸载使液压油缸失压而产生的数据。但现有这种手动调节材料试验机可通过 人工控制手柄，在获取压力数据后，在试件未破坏时，采取主动卸荷获得失真 的试件极限值。这对于相关材料产品质量监督检验机构，就有可能给个别受利 益驱使的操作者出具不公正产品质量检测数据的机会。
因此，为了保证材料相关数据测试的准确性，消除人为影响，人们试图对 现有的材料试验机进行改进，采用全程自动加、卸载，用电磁阀来控制液压油 缸的压力。但这种方法的不足是油路设计相对复杂，改进成本高，同时对液压 系统所用油液的质量要求高，且油液要经常过滤，否则会影响电磁阀的正常工 作，增加了维护成本。
目前的材料试验机在对试验材料加载时是通过手动调节液压油缸上的的增 压阀来实现的。对测试材料的加载应是缓慢均衡的，这样才能准确找出材料的 极限值，否则加载过快就会形成冲击，导致压力数据失真。所以，现有这种手 动调节的材料试验机，其检测的结果误差较大。
另一方面，试件极限值是材料在受到较大压缩或拉伸载荷作用下被破坏导 致卸载使液压油缸失压而产生的数据。但现有这种手动调节材料试验机可通过 人工控制手柄，在获取压力数据后，在试件未破坏时，采取主动卸荷获得失真 的试件极限值。这对于相关材料产品质量监督检验机构，就有可能给个别受利 益驱使的操作者出具不公正产品质量检测数据的机会。
因此，为了保证材料相关数据测试的准确性，消除人为影响，人们试图对 现有的材料试验机进行改进，采用全程自动加、卸载，用电磁阀来控制液压油 缸的压力。但这种方法的不足是油路设计相对复杂，改进成本高，同时对液压 系统所用油液的质量要求高，且油液要经常过滤，否则会影响电磁阀的正常工 作，增加了维护成本。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，设计一种使材料试验机检测 数据准确性高且能消除人为影响的一种材料试验机自动加卸载控制装置，它通 过以下技术方案来实现：
安装在所述材料试验机的加卸载调节轴上，包括电机、驱动套筒、浮动套 筒、固定套筒、拉簧、行程开关，所述驱动套筒套接在浮动套筒中，其两端分 别连接电机轴和所述材料试验机的加卸载调节轴，固定套筒套接浮动套筒，其 一端固定在所述材料试验机上，固定套筒的筒壁上设有沿径向的限位槽，行程 开关固定在固定套筒外侧，且置于限位槽一侧，浮动套筒的外侧设有限位销钉， 该限位销钉置于限位槽中，拉簧一端连接浮动套筒一端连接固定套筒。
所述驱动套筒紧配在电机轴上。
所述驱动套筒与所述材料试验机的加卸载调节轴滑动连接。
所述驱动套筒一端的对称两筒壁上设有沿轴向的滑槽，所述材料试验机的 加卸载调节轴一端设有沿径向的孔，一销轴紧配在该孔中，其两端伸出孔外分 别置于驱动套筒上所述的两对称滑槽中。
本发明的有益效果是：结构简单，但自动化程度可与目前采用电磁阀具有 复杂油路的类似控制装置相媲美，并通过一弹性系数适当的弹簧使阀门闭合适 度，不会出现过度闭合而使阀门锁死，使得步进电机能精准控制加卸栽调节轴 上的阀门，从而精确测试出试件材料的拉伸、压缩、弯曲、剪切等力学实验的 极限数值，杜绝了人为控制检测数据的可能，加载均匀，测试冲击力小，使检 测的数据更加精确可靠。
安装在所述材料试验机的加卸载调节轴上，包括电机、驱动套筒、浮动套 筒、固定套筒、拉簧、行程开关，所述驱动套筒套接在浮动套筒中，其两端分 别连接电机轴和所述材料试验机的加卸载调节轴，固定套筒套接浮动套筒，其 一端固定在所述材料试验机上，固定套筒的筒壁上设有沿径向的限位槽，行程 开关固定在固定套筒外侧，且置于限位槽一侧，浮动套筒的外侧设有限位销钉， 该限位销钉置于限位槽中，拉簧一端连接浮动套筒一端连接固定套筒。
所述驱动套筒紧配在电机轴上。
所述驱动套筒与所述材料试验机的加卸载调节轴滑动连接。
所述驱动套筒一端的对称两筒壁上设有沿轴向的滑槽，所述材料试验机的 加卸载调节轴一端设有沿径向的孔，一销轴紧配在该孔中，其两端伸出孔外分 别置于驱动套筒上所述的两对称滑槽中。
本发明的有益效果是：结构简单，但自动化程度可与目前采用电磁阀具有 复杂油路的类似控制装置相媲美，并通过一弹性系数适当的弹簧使阀门闭合适 度，不会出现过度闭合而使阀门锁死，使得步进电机能精准控制加卸栽调节轴 上的阀门，从而精确测试出试件材料的拉伸、压缩、弯曲、剪切等力学实验的 极限数值，杜绝了人为控制检测数据的可能，加载均匀，测试冲击力小，使检 测的数据更加精确可靠。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是驱动套筒与材料试验机加卸载调节轴的连接结构示意图。
图3是本发明的结构示意图的俯视图。
图4是本发明装置拆分后各组件的轴侧图。
图中，1步进电机，2步进电机轴，3驱动套筒，4螺栓，5浮动套筒，6限 位销钉，7拉簧片，8拉簧，9行程开关，10固定套筒，11限位槽，12触片， 13滑槽，14销轴，20材料试验机，21材料试验机的加卸载调节轴，22六角螺 母，23油管，24液压油缸，25油管中油的流向，26阀门。
图2是驱动套筒与材料试验机加卸载调节轴的连接结构示意图。
图3是本发明的结构示意图的俯视图。
图4是本发明装置拆分后各组件的轴侧图。
图中，1步进电机，2步进电机轴，3驱动套筒，4螺栓，5浮动套筒，6限 位销钉，7拉簧片，8拉簧，9行程开关，10固定套筒，11限位槽，12触片， 13滑槽，14销轴，20材料试验机，21材料试验机的加卸载调节轴，22六角螺 母，23油管，24液压油缸，25油管中油的流向，26阀门。
具体实施方式
下面将结合附图和实施例对本发明及其优点作进一步说明。
对照图1、图4，本发明装置安装在所述材料试验机的加卸载(增压阀)调 节轴上，它主要由步进电机1、驱动套筒3、浮动套筒5、固定套筒10、拉簧8、 行程开关9组成。驱动套筒3套接在浮动套筒5中，驱动套筒3的一端紧配在 电机轴2上，其另一端与材料试验机的加卸载调节轴21滑动连接。在驱动套筒 3与加卸载调节轴21连接一端的对称两筒壁上设有沿轴向的滑槽13，加卸载调 节轴21对应一端设有沿径向的孔，一销轴14紧配在该孔中，其两端伸出孔外 分别置于驱动套筒上的两对称滑槽中13中，请再参见图2。当步进电机轴2转 动时，通过驱动套筒3上的滑槽13和加卸载调节轴上的销轴14使加卸载调节 轴21转动，加卸载调节轴21在转动时同时由于有螺旋连接还要沿轴向移动， 这样，连接加卸载调节轴上的销轴14两端分别沿驱动套筒上的两对称滑槽13 滑动。固定套筒10套接浮动套筒5，它的一端设有六角孔，该孔正好插接在六 角螺母22的外侧。六角螺母22固定在材料试验机20上，加卸载调节轴从该六 角螺母22中穿出。
对照图3，固定套筒10的筒壁上设有沿径向的限位槽11，行程开关9固定 在固定套筒10的外侧，且置于限位槽11的一侧，浮动套筒5的外侧设有限位 销钉6，该限位销钉置于限位槽11中，当浮动套筒5相对固定套筒10转动时限 位销钉6相对限位槽11滑动，滑动到行程开关9一侧时，触接行程开关的触片 12。关拉簧8一端连接在连接步进电机1与浮动套筒5的螺栓4上，一端连接 固定在固定套筒上的拉簧片7上。
材料试验机20工作时，由其上控制装置输出的信号使步进电机1转动，通 过步进电机轴2带动加卸载调节轴21转动，使阀门26逐渐打开，材料试验机 内的液压油缸压力不断增大，试件上的载荷不断加大，当加载到试件所能承受 的极限值时，试件被破坏，控制装置输出信号使步进电机1反向转动，阀门26 开始闭合，当阀门26闭合时，步进电机轴2和加卸载调节轴21的转动应停止， 不然会使阀门锁死，再次打开需要较大的转矩要，步进电机1几乎再无法带动， 本实施例中采用了一弹性适当的拉簧8，可以克服这一现象。如阀门26关闭后， 电机轴2继续输出转距，则步进电机轴2和步进电机1及与之连接的浮动套筒5 成为一体欲继续向原转动方向转动，受到拉簧8阻碍，拉簧8被拉伸，浮动套 筒5相对固定套筒10转动，浮动套筒5上的限位销钉6沿限位槽11滑动，滑 动到限位槽11一端时，触接到行程开关9上的触片12，行程开关9发出位置信 号指令，控制装置接受到该信号指令后进行数据处理，对步进电机1发出控制 信号，使其停止转动或停止转动后稍后再转动使阀门打开进行新一轮的试件测 试。
所以只要通过试验选择适当的拉簧8，本发明装置就能很灵敏、准确地测试 出试件材料抗拉、抗压极限值，结构简单但自动化程度高，杜绝了人为控制检 测数据的可能，加载均匀，测试冲击力小，检测数据精确性高。
对照图1、图4，本发明装置安装在所述材料试验机的加卸载(增压阀)调 节轴上，它主要由步进电机1、驱动套筒3、浮动套筒5、固定套筒10、拉簧8、 行程开关9组成。驱动套筒3套接在浮动套筒5中，驱动套筒3的一端紧配在 电机轴2上，其另一端与材料试验机的加卸载调节轴21滑动连接。在驱动套筒 3与加卸载调节轴21连接一端的对称两筒壁上设有沿轴向的滑槽13，加卸载调 节轴21对应一端设有沿径向的孔，一销轴14紧配在该孔中，其两端伸出孔外 分别置于驱动套筒上的两对称滑槽中13中，请再参见图2。当步进电机轴2转 动时，通过驱动套筒3上的滑槽13和加卸载调节轴上的销轴14使加卸载调节 轴21转动，加卸载调节轴21在转动时同时由于有螺旋连接还要沿轴向移动， 这样，连接加卸载调节轴上的销轴14两端分别沿驱动套筒上的两对称滑槽13 滑动。固定套筒10套接浮动套筒5，它的一端设有六角孔，该孔正好插接在六 角螺母22的外侧。六角螺母22固定在材料试验机20上，加卸载调节轴从该六 角螺母22中穿出。
对照图3，固定套筒10的筒壁上设有沿径向的限位槽11，行程开关9固定 在固定套筒10的外侧，且置于限位槽11的一侧，浮动套筒5的外侧设有限位 销钉6，该限位销钉置于限位槽11中，当浮动套筒5相对固定套筒10转动时限 位销钉6相对限位槽11滑动，滑动到行程开关9一侧时，触接行程开关的触片 12。关拉簧8一端连接在连接步进电机1与浮动套筒5的螺栓4上，一端连接 固定在固定套筒上的拉簧片7上。
材料试验机20工作时，由其上控制装置输出的信号使步进电机1转动，通 过步进电机轴2带动加卸载调节轴21转动，使阀门26逐渐打开，材料试验机 内的液压油缸压力不断增大，试件上的载荷不断加大，当加载到试件所能承受 的极限值时，试件被破坏，控制装置输出信号使步进电机1反向转动，阀门26 开始闭合，当阀门26闭合时，步进电机轴2和加卸载调节轴21的转动应停止， 不然会使阀门锁死，再次打开需要较大的转矩要，步进电机1几乎再无法带动， 本实施例中采用了一弹性适当的拉簧8，可以克服这一现象。如阀门26关闭后， 电机轴2继续输出转距，则步进电机轴2和步进电机1及与之连接的浮动套筒5 成为一体欲继续向原转动方向转动，受到拉簧8阻碍，拉簧8被拉伸，浮动套 筒5相对固定套筒10转动，浮动套筒5上的限位销钉6沿限位槽11滑动，滑 动到限位槽11一端时，触接到行程开关9上的触片12，行程开关9发出位置信 号指令，控制装置接受到该信号指令后进行数据处理，对步进电机1发出控制 信号，使其停止转动或停止转动后稍后再转动使阀门打开进行新一轮的试件测 试。
所以只要通过试验选择适当的拉簧8，本发明装置就能很灵敏、准确地测试 出试件材料抗拉、抗压极限值，结构简单但自动化程度高，杜绝了人为控制检 测数据的可能，加载均匀，测试冲击力小，检测数据精确性高。