萬能材料試驗機技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明關(guān)于材料試驗機，更具體地說是關(guān)于以絲杠轉(zhuǎn)動對被檢測試件實施外力的材料試驗機及檢測數(shù)值精準(zhǔn)的材料試驗機。

萬能材料試驗機背景技術(shù)

現(xiàn)有已知的材料試驗機中，一般都是采用電動機驅(qū)動液壓泵提供給液壓缸的壓力來驅(qū)動其中一個夾爪移動進行對被測試件的檢測。傳統(tǒng)的材料試驗機體積龐大整機重量在兩噸以上，被檢測的精度值誤差在±0 .5％～1 .0％，單臺價格在5～12萬人民幣。對于被測試件的直徑為10mm，其材質(zhì)的抗拉極限強度為90kg/m m2時，其抗拉極限強度是7065kg，其精度值誤差在±0 .5％～1 .0％范圍，造成的誤差為±35 .325kg～±70 .65kg。

提高材料試驗機的檢測精度，減少檢測的誤差，減輕整機的重量，降低其生產(chǎn)成本是人們所希望的。

萬能材料試驗機發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是通過改變檢測試件設(shè)備的結(jié)構(gòu)實現(xiàn)提高材料試驗機檢測精度，減少誤差值，降低材料試驗機的生產(chǎn)成本；設(shè)計了利用絲杠轉(zhuǎn)動對被檢測試件實施外力的材料試驗機及檢測數(shù)值精準(zhǔn)的材料試驗機。

對于金屬材料而言，包含具有一定延伸率的金屬材料而言，在實際應(yīng)用狀態(tài)下，受到外部拉力時，是由零負(fù)荷立即提升到一定的負(fù)荷狀態(tài)的，金屬材料的極限強度或屈服強度指標(biāo)代表著零件的將被破壞或變形的極限強度，這是產(chǎn)品零件在工程設(shè)計時的重要參數(shù)，能夠精確的測量出材料的極限強度或屈服強度的開始點是有必要的。

技術(shù)方案一：采用如說明書附圖圖1及圖2所示利用絲杠轉(zhuǎn)動對被檢測試件實施外力的裝置，所實加的外力由上吊耳上懸吊的電子吊鉤稱顯示出來。利用絲杠轉(zhuǎn)動對被檢測試件實施外力的材料試驗機的整體結(jié)構(gòu)包含：第一部分長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)動對被檢測試件實施外力的裝置。說明書附圖圖1及圖2所示利用絲杠轉(zhuǎn)動對被檢測試件實施外力的裝置由1～16零件所組成，固定軸套底座同長方體外形鋼鐵材料制作的外框架底部十字形鋼結(jié)構(gòu)支撐的中心點固定聯(lián)接，在長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)動對被測試樣件實施外力的裝置的上吊耳連接。第三部分利用絲杠轉(zhuǎn)動對被測試件實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)置有與被檢測試件配合連接的內(nèi)軸孔的中部開設(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對稱的凸臺，在上卡緊軸兩個對稱凸臺的下部設(shè)有一個縮小直徑的階梯凸臺，在上卡緊軸凸臺的下部的縮小直徑的階梯凸臺上開設(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試件的上端緊固定位在上卡緊軸的內(nèi)軸孔中，被檢測試件(4)的上端同上卡緊軸的內(nèi)軸孔為間隙配合，被檢測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，作用是限制上卡緊軸向上移動，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；通過說明書附圖圖1利用絲杠轉(zhuǎn)動對被檢測試件實施外力的裝置及圖2利用絲杠轉(zhuǎn)動對被檢測試件實施外力的裝置在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)動對被測試件實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對稱的凸臺配合的兩個凹槽，上述凹槽和凸臺的配合，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，外導(dǎo)向套管上封套管內(nèi)法蘭盤的下面同上卡緊軸在其上端外螺紋的下部兩個對稱凸臺的上面比鄰，上述結(jié)構(gòu)的組合其作用是限制上卡緊軸的轉(zhuǎn)動和向上移動，其目的是在被檢測試件在受到外力時只能向上有限制的移動，限制上卡緊軸和下卡緊軸之間的相互轉(zhuǎn)動，在被檢測試件在受到超過其極限強度的作用力斷裂時，防止上吊耳以上的電子吊鉤秤在受到回彈力產(chǎn)生震動；在上吊耳順時針轉(zhuǎn)動時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)動作用力將向上拉伸移動。

根據(jù)上述技術(shù)方案一所述的利用絲杠轉(zhuǎn)動對被檢測試件實施外力的材料試驗機，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)動對被檢測試件實施負(fù)荷旋轉(zhuǎn)時的扭矩。

根據(jù)上述技術(shù)方案一所述的利用絲杠轉(zhuǎn)動對被檢測試件實施外力的材料試驗機，第一部分長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)動對被檢測試件實施外力的裝置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)整上卡緊軸兩個對稱凸臺的頂面高于外導(dǎo)向套管兩個對稱的凹槽的頂面，順時針旋轉(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)法蘭盤的底面對上卡緊軸的兩個對稱凸臺頂面施加壓力，縮小被檢測硬度的圓柱形試樣頂面與檢測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，第二部分電子吊鉤秤的負(fù)荷顯示為零，繼續(xù)順時針旋轉(zhuǎn)外導(dǎo)向套管上封套管(16)，加大壓頭的鋼珠對被檢測硬度的圓柱形試樣的壓力至所需負(fù)載壓力值時，停止繼續(xù)加大其壓力，保持被檢測硬度的圓柱形試樣在所需壓力值持續(xù)受壓的所需時間后，停止對被檢測硬度的圓柱形試樣的壓力，逆時針旋轉(zhuǎn)外導(dǎo)向套管上封套管，消除對被檢測硬度的圓柱形試樣的壓力；取出被檢測硬度的圓柱形試樣后用具有尺寸刻度的放大鏡檢測上述試件頂面被壓頭的鋼珠所壓陷的直徑尺寸，經(jīng)過換算，得知被檢測試件的表面硬度值。

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被檢測硬度值的圓柱形試樣施加壓力檢測硬度的方法，其特征是在上卡緊軸兩個對稱凸臺的頂面開設(shè)弧狀凹槽，在開設(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)法蘭盤的底面對上卡緊軸的兩個對稱凸臺頂面施加壓力轉(zhuǎn)動時為面接觸的摩擦轉(zhuǎn)動，改變后外導(dǎo)向套管上封套管內(nèi)法蘭盤的底面對上卡緊軸的兩個對稱凸臺頂面施加壓力轉(zhuǎn)動時，成為滾珠頂面同外導(dǎo)向套管上封套管內(nèi)法蘭盤的底面點接觸的滾動，可以大幅度減少旋轉(zhuǎn)外導(dǎo)向套管上封套管轉(zhuǎn)動對被檢測試件實施負(fù)荷旋轉(zhuǎn)時的扭矩。

技術(shù)方案二：上述利用絲杠轉(zhuǎn)動對被測試樣件實施外力的方式制作的材料試驗機，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)的材料試驗機對被檢測試件進行拉力檢測時的誤差會增加十幾倍。利用上述技術(shù)方案一中的第三部分利用絲杠轉(zhuǎn)動對被測試樣件實施外力的裝置，加以改進后能夠精確檢測試件進行拉力的數(shù)值。具體方法如下：

利用第三部分絲杠轉(zhuǎn)動對被檢測試件實施外力的裝置的結(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；制作一個儲水箱，在儲水箱的下端設(shè)置有一個放水閥門，在儲水箱的上端平均分布有四根長度相等的鐵錨鏈，四根鐵錨鏈的上端設(shè)置有一個鐵環(huán)，鐵環(huán)懸掛在利用絲杠轉(zhuǎn)動對被測試件實施外力的裝置新增設(shè)的懸掛下吊耳上，儲水箱加上四根鐵錨鏈及鐵環(huán)、利用絲杠轉(zhuǎn)動對被測試件實施外力的裝置的總重量應(yīng)小于被測試件所能承受的極限屈服強度的承載重力。檢測試驗開始后，將利用絲杠轉(zhuǎn)動對被測試件實施外力的裝置連接儲水箱懸空吊起，調(diào)節(jié)利用絲杠轉(zhuǎn)動對被測試件實施外力的裝置的外導(dǎo)向套管上封套管內(nèi)法蘭盤的底面同上卡緊軸在其上端外螺紋的下部兩個對稱凸臺的頂面的距離，預(yù)留出被測試件的變化量，保證被測試樣件斷裂的需要；向儲水箱放入水，逐漸增加對被檢測試件的拉力，控制進入儲水箱水的流入量及流速，調(diào)整外導(dǎo)向套管上封套管對被檢測試件所受負(fù)荷的限制，可以清楚準(zhǔn)確的觀察到在不同負(fù)荷作用下被檢測試件的變化，在對被檢測試樣的總負(fù)荷超過其最大承載重力的時，被檢測試件將會被拉斷，由于絲杠轉(zhuǎn)動對被測試件實施外力的裝置的外導(dǎo)向套管上封套管內(nèi)法蘭盤的底面對上卡緊軸在其上端外螺紋的下部兩個對稱凸臺頂面的限制，儲水箱平穩(wěn)下落，停止向儲水箱注入水。

水是最廉價的可調(diào)整重量大小的砝碼，其精度在克以內(nèi)。制作上述兩個相同結(jié)構(gòu)尺寸的儲水箱配合使用，一個是用于檢測試件拉力的儲水箱，另一個是用于放水的儲水箱，測試結(jié)束后將兩個儲水箱置換位置，可以繼續(xù)進行檢測試驗。

本發(fā)明的有益效果：采用技術(shù)方案一具有絲杠轉(zhuǎn)動或以滾珠絲杠組合轉(zhuǎn)動對被檢測試件實施外力的裝置配合電子吊鉤秤及長方體外形鋼鐵材料制作的外框架進行拉力試驗，其檢測精度值顯著提高，其檢測誤差不到傳統(tǒng)材料試驗機檢測誤差的十分之一，生產(chǎn)制作成本也只有傳統(tǒng)材料試驗機的十分之一，整機重量僅為傳統(tǒng)材料試驗機檢測重量的五分之一；技術(shù)方案二利用絲杠轉(zhuǎn)動對被檢測試件實施外力的裝置的下吊耳上懸吊儲水箱注入水對被測試件實施外力的裝置，由于6～8滴水的重量僅為一克，因此該種檢測試驗機的精度更高，對于材料試驗機及電子吊鉤秤的精度能夠進行校核。

附圖說明：

圖1是利用絲杠轉(zhuǎn)動對被檢測試件實施外力的裝置的主視圖。

圖2是利用絲杠轉(zhuǎn)動對被檢測試件實施外力的裝置在A-A斷面上的剖視圖。

附圖標(biāo)記說明：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。