[實(shí)用新型]纖維拉伸測(cè)試裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201720330872.3
• 申請(qǐng)日: 2017-03-31
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN206683954U
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-11-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張旭;侯進(jìn);李思杰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西南交通大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N3/08
• 分類號(hào): G01N3/08
• 代理公司: 成都點(diǎn)睛專利代理事務(wù)所(普通合伙)51232
• 代理人: 敖歡,葛啟函

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于纖維拉伸測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種纖維拉伸測(cè)試裝置。

背景技術(shù)

目前有的纖維材料應(yīng)力特性測(cè)試臺(tái)種類較多，大多數(shù)試驗(yàn)臺(tái)測(cè)試?yán)爝^(guò)程中的拉力時(shí)，直接將拉力作用于測(cè)力傳感器上以采集到拉力。然而對(duì)于極細(xì)或者強(qiáng)度極低的纖維，試驗(yàn)中的拉力是非常小的，傳統(tǒng)測(cè)力傳感器難以達(dá)到極小量程且高精度的性能指標(biāo)，無(wú)法準(zhǔn)確得到極細(xì)和強(qiáng)度極低纖維的應(yīng)力特性。

此外，大多數(shù)試驗(yàn)臺(tái)夾具與測(cè)量傳感器直接進(jìn)行剛性連接且?jiàn)A具為純機(jī)械結(jié)構(gòu)需要手動(dòng)加緊，試驗(yàn)人員在使用夾具將纖維加緊時(shí)，會(huì)將因夾緊夾具而產(chǎn)生的力與力矩傳遞給測(cè)力傳感器上，對(duì)于測(cè)試?yán)w維拉力的小量程測(cè)力傳感器來(lái)說(shuō)，容易超過(guò)傳感器的最大載荷值而對(duì)傳感器造成破壞。

實(shí)用新型內(nèi)容

鑒于現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型的目的在于提供一種采用基于阿基米德杠桿原理的拉力放大結(jié)構(gòu)的纖維拉伸測(cè)試裝置。

為實(shí)現(xiàn)上述實(shí)用新型目的，本實(shí)用新型技術(shù)方案如下：

一種纖維拉伸測(cè)試裝置，包括:機(jī)座單元、力加載單元、力傳感器單元、位移調(diào)整機(jī)構(gòu)、夾具組件；

所述機(jī)座單元包括水平的底座板、垂直于底座板的前安裝板和后安裝板；

所述力加載單元設(shè)置在前安裝板上，包括豎直方向運(yùn)動(dòng)的定位電動(dòng)滑臺(tái)；

所述力傳感器單元水平設(shè)置在前安裝板和后安裝板之間，包括：與Z軸齒輪齒條直線滑臺(tái)固定連接的安裝支架、末端鉸接在安裝支架上的水平設(shè)置的杠桿梁、支撐在杠桿梁下方的用于測(cè)試杠桿梁向下壓力的測(cè)力傳感器、測(cè)力傳感器的末端固定連接在安裝支架上，所述測(cè)力傳感器、杠桿梁、安裝支架構(gòu)成省力杠桿，杠桿梁末端和安裝支架的鉸接點(diǎn)為省力杠桿的支點(diǎn)；

所述位移調(diào)整機(jī)構(gòu)包括X/Y軸調(diào)整組件、位于后安裝板上的Z軸齒輪齒條直線滑臺(tái)，X/Y軸調(diào)整組件包括與定位電動(dòng)滑臺(tái)固定連接的由電動(dòng)滑臺(tái)帶動(dòng)的直角安裝支架、固定于直角安裝支架上方的X/Y軸微調(diào)平臺(tái)、固定于X/Y軸微調(diào)平臺(tái)上方的方形安裝支架；

所述夾具組件包括：上夾具框、設(shè)置于上夾具框內(nèi)部的上夾具片組、上夾具框下方的下夾具框、設(shè)置于上夾具框和下夾具框之間的下夾具片組，下夾具框底部固定連接于方形安裝支架上，上夾具框的頂部與杠桿梁的前端固定連接，上夾具框底面和下夾具框頂面同時(shí)在中心位置開(kāi)有等大的小孔。

上夾具框與杠桿梁的連接點(diǎn)為動(dòng)力點(diǎn)，杠桿梁與安裝支架連接點(diǎn)為支點(diǎn)，杠桿梁與測(cè)力傳感器的支撐點(diǎn)為阻力點(diǎn)。上夾具框所受的拉力通過(guò)杠桿梁放大一定倍數(shù)后傳遞給測(cè)力傳感器。夾具框安裝在杠桿梁的不同位置可實(shí)現(xiàn)不同倍數(shù)拉力的放大，提高裝置對(duì)于極細(xì)纖維和低強(qiáng)度纖維的測(cè)試精度。

X/Y軸微調(diào)平臺(tái)通過(guò)市購(gòu)獲得，通過(guò)旋轉(zhuǎn)X/Y軸微調(diào)平移臺(tái)的X軸旋鈕和Y軸旋鈕，可以使得上夾具框和下夾具框的中心小孔沿拉伸方向軸線方向?qū)R。使得穿過(guò)上夾具框和下夾具框的中心小孔的試樣滿足同軸拉伸條件。

夾持時(shí)，試樣纖維首先穿過(guò)上下夾具框的中心小孔實(shí)現(xiàn)纖維的定位，然后擰緊下夾具片組，實(shí)現(xiàn)下端纖維的加緊，將上夾具片組脫離上夾具框后，擰緊上夾具框夾緊纖維上端，最后將上夾具片組放入上夾具框內(nèi)，完成纖維兩端的夾持。纖維上端因在夾具框外部夾緊，所以不會(huì)將試驗(yàn)人員擰緊夾具片而產(chǎn)生的力與力矩傳遞給上夾具框，進(jìn)而不會(huì)傳遞給杠桿梁和測(cè)力傳感器，夾持時(shí)保證了測(cè)力傳感器的安全。

作為優(yōu)選方式，測(cè)力傳感器支撐杠桿梁的支撐點(diǎn)距離杠桿梁和安裝支架的鉸接點(diǎn)四分之一個(gè)杠桿梁的長(zhǎng)度。這樣可以實(shí)現(xiàn)將傳遞給杠桿梁向下的拉力放大4倍。

作為優(yōu)選方式，下夾具片組包括兩片夾具片，一片固定于下夾具框外部上方，另一片活動(dòng)設(shè)置于下夾具框外部上方，固定的夾具片的夾持面通過(guò)下夾具框的中心。

作為優(yōu)選方式，上夾具框內(nèi)部底面中心設(shè)有平行于夾持面的用于上夾具片組定位的定位凹槽，上夾具片組的下表面中心設(shè)有與定位凹槽配合的凸起。

作為優(yōu)選方式，上夾具片組包括兩片可移動(dòng)的夾具片。

作為優(yōu)選方式，所述上夾具片組和下夾具片組的夾持面覆蓋柔性保護(hù)層。以達(dá)到加固夾持和保護(hù)試樣的作用。

作為優(yōu)選方式，還包括數(shù)據(jù)采集和測(cè)試系統(tǒng)，數(shù)據(jù)采集與測(cè)試系統(tǒng)用于采集測(cè)力傳感器和定位電動(dòng)滑臺(tái)的信號(hào)，控制定位電動(dòng)滑臺(tái)的行程和速度，完成數(shù)據(jù)的數(shù)字化處理與分析從而實(shí)現(xiàn)測(cè)試過(guò)程中的反饋與指導(dǎo)，測(cè)力傳感器和數(shù)字變送器連接，測(cè)力傳感器受力后，數(shù)字變送器把傳感器輸出的模擬量轉(zhuǎn)變成數(shù)字量，然后通過(guò)計(jì)算機(jī)讀取。數(shù)據(jù)采集與測(cè)試系統(tǒng)包括運(yùn)動(dòng)控制器、與運(yùn)動(dòng)控制器連接的電腦及上位機(jī)軟件。