[發明專利]一種由單電機驅動的自平衡式雙向拉伸試驗裝置

有效

• 申請號: 201810103620.6
• 申請日: 2018-02-01
• 公開（公告）號: CN108414366B
• 公開（公告）日: 2019-12-27
• 發明（設計）人: 常穎;王治文;韓碩;王寧;李曉東;王寶堂;王存宇;李揚
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: G01N3/16
• 分類號: G01N3/16
• 代理公司: 21212 大連東方專利代理有限責任公司
• 代理人: 李馨

本發明提供一種由單電機驅動的自平衡式雙向拉伸試驗裝置，包括主體框架，由固定底板和支架組成，固定底板上設有用來固定兩組齒輪軸的軸承座；左側齒輪軸組用于連接動力輸入部的錐齒輪傳動裝置，右側齒輪軸組用于連接加載拉伸部的中心齒輪組；錐齒輪傳動裝置由電動機牽引帶動上下兩個齒輪軸Ⅰ反向轉動，從而帶動左側傳動大齒輪反向轉動，進而驅動右側傳動大齒輪進行方向相反的轉動；工作狀態下，上下兩組中心齒輪組進行方向相反的轉動，帶動與其嚙合的齒條聯動夾具一起沿著支架上設置的導槽向外滑動，從而對雙向拉伸試件進行雙向拉伸，得到實驗過程中的應力應變數據。本發明具有結構簡單，使用方便，經濟實用，可減小試驗誤差等優點。

技術領域

本發明涉及材料力學與性能試驗研究技術領域，尤其涉及一種由單電機驅動的自平衡式雙向拉伸試驗裝置。

背景技術

板殼理論創立以來，其理論不斷發展進步，在航天、汽車等領域應用廣泛，多數板材的受力狀態都屬于雙向受力狀態。但是，當前對板材成形性能的探究和檢測在多數情況下仍采用單向拉伸試驗對其進行定性的評價，而單向拉伸試驗并不能同時檢測板材不同方向上線性或非線性加載路徑下的彈塑性成形特征和斷裂規律，因此其缺陷十分明顯，并不能滿足對汽車板材成型性能探究和檢測的實驗要求。因此，需要對板材進行雙向拉伸試驗來探究板材的受力狀態和成型性能，進而模擬在實際沖壓過程中板料的變形過程。

目前，十字形試件雙向拉伸試驗是一種相對簡單而直觀的雙向受力狀態試驗方式，其實驗設備主要有兩大類，即液壓式和機械式。其中，液壓式實驗裝置需要外加一套閉環控制系統，而且要實現變加載比例，導致其結構相對復雜，從而造價昂貴；機械式雙向拉伸試驗裝置中也有一些專用的大型設備，其費用也相對較高；在此討論相對較為簡單的機械式雙向拉伸試驗裝置，其中的一些甚至可以直接在萬能試驗機上應用，但都存在不同程度的缺陷。例如，中國專利(申請號為87205653)機械式雙向拉伸試驗儀，公開了一種利用萬向頭、緩沖彈簧以及鉸鏈等結構而實現對板材雙向拉伸性能進行測試的試驗裝置，但是，該實驗裝置在工作過程中不能保證相同的應變率，而且其緩沖彈簧也將造成拉壓傳感器所測得的數據偏小；中國專利(申請號為201010240086)變比例加載的機械式雙向拉伸試驗儀，公開了一種利用倒置四棱臺斜滑塊、斜撐桿、拉壓傳感器以及夾頭等結構，可以實現在不同加載比例下對板材的雙向拉伸試驗，而且應變率可以保持恒定，但是因為該裝置的斜撐桿與水平面之間的夾角需要在有限的角度范圍之內，其倒置四棱臺斜滑塊斜面角度變化范圍同樣有限，所以其變加載比例范圍有限，而且其加載的行程范圍也受到了限制；此外，中國專利(申請號為201710623586)一種齒輪齒條結構式的萬能試驗機變加載比例雙向拉伸試驗裝置，公開了一種采用齒輪結構，使用太陽輪、行星齒輪和齒條聯動夾具等機構實現變比例加載的雙向拉伸試驗，但齒輪齒條機構會產生附加彎矩，增加摩擦，從而影響實驗結果。

綜上，經過對諸多雙向拉伸試驗裝置的分析和對比，本發明提出了一種新的齒輪齒條結構式的雙向拉伸試驗裝置，用以完成板材的變加載比例雙向拉伸試驗，該裝置能很好地彌補上述缺陷。

發明內容

根據上述提出的現有雙向拉伸試驗設備所存在的諸多問題的基礎之上，例如成本高、實現變加載比例操作繁瑣及變加載比例范圍有限、應變率不恒定、附加彎矩等，而提供一種采用齒輪齒條結構，針對金屬板材，由單電機驅動的自平衡式雙向拉伸試驗裝置。本發明采用中心齒輪組和齒條聯動夾具均可根據需要選擇相應的模數，從而實現試件橫向和縱向不同比例的拉伸位移，可以實現雙軸方向任意比例的拉伸變形；采用上下雙層結構，使齒輪齒條機構所產生的附加彎矩完全得到平衡減小摩擦，提高試驗精度。本發明具有結構簡單，使用方便，經濟實用，可減小試驗誤差等優點，能夠保證準確試驗結果的獲取。

本發明采用的技術手段如下：

一種由單電機驅動的自平衡式雙向拉伸試驗裝置，其特征在于，包括：