CN103424063A - 一种非金属产品刚度测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用于测量非金属产品刚度的测量装置，由加载***、测量***和连接支架构成。加载***包括测力计、加载杆和加载头，测力计安装在加载杆上端，加载头可撤换第安装在加载杆下端，测力计通过加载杆和加载头作用于被测产品上。***包括百分表、测量基准和基准支架；所述测量基准安装在基准支架上，可调节高低，百分表的测量端位于测量基准上，并与测量基准接触。百分表通过连接支架与加载杆连接，安装在测力计侧边。百分表与测力计同步运动，从而可以测量加载点区域的变形，该装置方便组装、携带方便、体积小巧、成本低廉。

Description

一种非金属产品刚度测量装置

技术领域

本发明涉及材料刚度测量技术。

背景技术

刚度是评价汽车内外饰舒适性的重要指标。舒适性要求内饰产品具有适中的刚度，过硬可能导致在碰撞中对乘员产生伤害，过软又造成低档感。从耐用角度，较好的刚度意味着较高的耐久性能。因而需要对产品的刚度（即某一点的变形力）进行控制。

传统的刚度测量装置如图1所示，利用测力计（1）测量加载的力，用百分表（2）测量被测物（8）加载点（加载点是指加载头（4）所压区域的中心，如图1中81所示）周围产生的变形。

然而测力计（1）和百分表（2）的体积都较大，无法互相靠近，导致百分表（2）只能安装在测力计周围的区域上。同时加载头（4）遮挡了加载中心。这导致百分表的测量端无法直接测量加载点（81）的变形，只能测量其周围的变形。这样测量的变形结果准确度差，难以满足需求。

传统的产品刚度测量由于测力计体积较大，百分表只能测量加载点周围区域的刚度，测量结果不够精确。

发明内容

为了解决现有技术存在的上述问题，本发明提供一种刚度测量装置，通过将百分表与测力计刚性连接，可以实现百分表与测力计的联动，测量被测产品在加载点中心的变形，从而获得较为真实的产品刚度，大大提高了测量的精度。

本发明的技术方案如下：

一种非金属产品刚度测量装置，由加载***、测量***和连接支架构成。

所述加载***包括测力计、加载杆和加载头，测力计安装在加载杆上端，加载头可撤换第安装在加载杆下端，测力计通过加载杆和加载头作用于被测产品上。

所述测量***包括百分表、测量基准和基准支架；所述测量基准安装在基准支架上，可调节高低，百分表的测量端位于测量基准上，并与测量基准接触。

所述百分表通过连接支架与加载杆连接，安装在测力计侧边；

百分表与测力计同步运动，测量被测产品在加载点的变形。

测量时，将测力计的加载头与被测产品表面接触，此时百分表的测量端应与测量基准接触。然后将百分表置零。试验人员推动测力计，时测力计与百分表同时向下运动，从测力计可以读取加载的力值，而加载点中心的变形值可以通过百分表的读数得到。

本装置可以解决传统方法百分表无法测量加载中心的问题，可以实现百分表与测力计的联动，测量被测产品在加载点中心的变形，从而获得较为真实的产品刚度，大大提高了测量的精度。该装置方便组装、携带方便、体积小巧、成本低廉。

此装置的加载***和测量***可以根据需要更换为类似的元件以适应不同的使用环境。

附图说明

图1：传统测量装置的示意图；

图2：本装置的示意图；

图3：加载***的示意图；

图4：百分表的示意图；

图5：百分表与加载***连接的示意图；

图6：三脚支架的工作原理示意图；

图7：三脚支架螺纹孔的示意图。

具体实施方式

以下结合附图详细说明本发明。

一、装置的组成

本装置由加载***、测量***和各种连接结构和支架组成。

测力计（1）与加载杆（3）、加载头（4）共同构成加载***。

核心元件是测力计（1），这是一种具有数字显示的加载仪器，可以在给定的量程内输出拉/压力，并在数字显示屏上显示力的大小。其前端有螺纹接头，可以连接测力计本身配置的各种形状的加载头（4），也可以连接自制的加载头。

加载杆（3）是一根细长的金属杆，其上端可以与测力计（1）的螺纹接口连接，其下端与各种不同规格的加载头（4）通过螺纹接口连接。参见图3，加载杆的中部设计有环槽（3.1），用于与百分表（2）连接定位。

加载头（4）是一块金属平板，形状为圆形或矩形，可根据试验需求进行选择。其背后带有螺纹，与加载杆（3）通过螺纹连接。

测量时通过人推动测力计（1），使测力计（1）的加载头接触被测物（8），就可以从测力计（1）的显示屏上读取相应的力的大小。

测量***是包括百分表（2）、测量基准（5）和三脚支架（6）组成。

参见图4，百分表（2）是一种可以测量微小位移的仪器。其表头（2.1）为一个具有数字显示屏的圆形结构，下部从金属筒（2.2）内伸出一根探头（2.3）。探头（2.1）与金属筒（2.2）相对固定，探头可以在金属筒（2.2）内伸缩。当百分表表头（2.1）与金属筒（2.2）共同向下运动时，由于探头（2.3）与测量基准（5）接触无法运动，探头（2.3）会缩入金属筒（2.2）内。表头（2.1）上的数字显示屏可以显示探头（2.3）缩入的位移数值。

为了实现百分表（2）与测力计（1）的联动。我们设计了刚性的连接支架（10）将百分表（2）连接在加载杆（3）上。参见图5，连接支架（10）与百分表（2）和加载杆（3）都通过止动螺栓（9）锁紧。这样就将测力计（1）、加载杆（3）、百分表（2）形成了一个整体。

基于上述的连接方式，当测力计（1）发生上下方向的运动时候，百分表（2）也可以随之上下运动。

测量基准（5）是一个底部带有螺纹（5.1）的平台，三脚支架（6）的顶部有一个螺纹孔（见图7中6.4）与测量基准（5）的螺纹（5.1）相配（见图6）。通过旋转测量基准（5）可以调节其在三脚支架（6）的上下高度。当测量基准（5）向上调节与百分表（2）接触并使百分表（2）刚刚产生微小读数时候，按下百分表（2）的置零键，使百分表（2）置零。

参见图6，三脚支架（6），其上部有螺纹孔与测量基准（5）的螺纹（5.1）配合。三脚支架（6）的三个脚是两根直径不同的金属螺纹管内外相套组成。粗管（6.1）通过螺纹（6.3）与支架上部连接。细管（6.2）可以在粗管（6.1）内上下调节高度，并通过止动螺栓（9）锁紧，以便在工作台面（7）上保持水平和稳定。

二、测试操作

a将三脚支架（6）置于试验台架（7）上，确保支架（6）不会发生晃动。将测量基准（5）通过螺纹（5.1）安装至三角支架（6）顶部的螺纹孔（6.4），并调整至中间位置。

b将百分表（2）通过刚性连接支架（10）与加载杆（3）连接，并旋紧止动螺栓（9）确认连接牢固。

c选择合适的加载头（4），安装至加载杆（3）上，并将加载杆（3）安装至测力计（1）上。

d使加载头（4）轻微接触被测物（8）（测力计显示较小的读数），操作者应注意使加载的方向垂直于被测物（8）表面。观察百分表（2）的探头应与测量基准（5）接触（百分表显示较小的读数）。

如果百分表（2）探头未接触测量基准（5），应旋动测量基准（5）的高度，使百分表（2）探头与之接触。

百分表（2）探头接触测量基准（5）后，操作百分表（2）使之读数置零。

e试验操作者在测力计（1）的上部施加向下的推力，直至达到要求的水平，记录此时的力的大小。根据前面所述百分表（2）的工作原理，百分表会产生一个读数，这个读数应该等于加载中心（81）的变形。

f记录加载的力和变形结果，用于后续的数据处理。

Claims (6)

1.一种非金属产品刚度测量装置，包括加载***和测量***；其特征在于：

所述加载***包括测力计（1）、加载杆（3）和加载头（4），测力计（1）安装在加载杆（3）上端，加载头（4）可撤换第安装在加载杆（3）下端，测力计（1）通过加载杆（3）和加载头（4）作用于被测产品（8）上；

所述测量***包括百分表（2）、测量基准（5）和基准支架；所述测量基准（5）安装在基准支架上，可调节高低，百分表（2）的测量端位于测量基准（5）上，并与测量基准（5）接触；

还包括连接支架（10），所述百分表（2）通过连接支架（10）与加载杆（3）连接，安装在测力计（1）侧边；

百分表（2）与测力计（1）同步运动，测量被测产品（7）在加载点的变形。

2.根据权利要求1所述的非金属产品刚度测量装置，其特征在于：所述加载头（4）是一块金属平板，形状为圆形或矩形。

3.根据权利要求2所述的非金属产品刚度测量装置，其特征在于：所述加载头（4）通过下端的螺纹部与测量基准（5）上的螺纹孔连接，安装在测量基准（5）上。

4.根据权利要求1、2或3所述的非金属产品刚度测量装置，其特征在于：所述刚性连接支架（10）与百分表（2）和加载杆（3）都通过止动螺栓（9）锁紧。

5.根据权利要求4所述的非金属产品刚度测量装置，其特征在于：所述基准支架为三脚支架（6），三脚支架（6）的支脚可调高低。

6.根据权利要求5所述的非金属产品刚度测量装置，其特征在于：所述三脚支架（6）的支脚是两根直径不同的螺纹管相套组成，粗管（6.1）通过螺纹（6.3）与支架上部连接；细管（6.2）可以在粗管（6.1）内上下调节高度，并通过止动螺栓（9）锁紧。

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