CN212181748U - 一种双轴同步拉伸实验教学装置 - Google Patents
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Abstract
一种双轴同步拉伸实验教学装置，其属于材料力学拉伸试验装置的技术领域。该装置包括加载结构、导向结构及数据采集***，导向结构采用滑动导轨穿过夹具的导轨孔，夹具的尾端设置夹具导向轮，横向支架上还设置有角点导向轮、第一中间导向轮和第二中间导向轮。通过钢丝绳穿过四组导向结构的导向轮，并将其两端都固定到固定滑轮上。夹具及导向轮、力传感器在同一根钢丝绳连接，保证了四个夹具施加的载荷相等；通过加载手轮施加轴向拉力，加载手轮与水平支架通过螺纹连接，依靠螺纹的自锁功能可实现持荷。该装置结构简单造价低廉，且体积较小，适用于材料力学实验教学测定双轴拉伸的主应力测定及平面应力状态分析。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种双轴同步拉伸实验教学装置，其属于材料力学拉伸试验装置的技术领域，特别涉及双轴同步拉伸试验。
背景技术
材料的拉伸力学性能指标是实际工程中应用最多的技术指标。拉伸力学性能的测试分为单轴拉伸、双轴拉伸及多轴拉伸。双轴拉伸是指在法向和切向两个方向的拉伸。现有的材料力学实验拉伸实验仅有单轴拉伸实验，未涉及双轴拉伸，而在实际工程中，构件的受力基本都是双轴拉伸或多轴拉伸的形式。
现有的双轴拉伸试验机为了实现双轴拉伸，往往在两个方向布置驱动***，这样的结构不能实现两个方向的同步拉伸，即切线方向和法线方向的力值相等。并且现有的双轴拉伸试验机结构复杂造价昂贵，仅仅为橡胶拉伸采购设备成本较大，经济性较差。且现有双轴拉伸试验机体积较大，不适用于本科生教学实验。因此，需要一种结构简单，造价低廉的材料双轴同步拉伸实验教学装置，能够实现双轴同步拉伸，可适用于本科生教学。
发明内容
传统的材料力学拉伸试验装置多为单轴拉伸实验装置。而在实际工程中，构件的受力基本都是双轴或多轴形式，这种复杂的受力状态会夹具材料的失效。为解决现有技术中存在的问题，本申请的目的是提供一种结构简单，造价低廉且适用于本科生教学的双轴同步拉伸实验教学装置，对当前材料力学拉伸试验进行补充。以适用于材料力学实验的教学，测定材料双轴拉伸的主应力并验证平面应力状态。
本申请采用的技术方案为：
一种双轴同步拉伸实验教学装置，它包括水平支架和竖向支架，竖向支架底端设置调节螺丝。该装置还包括加载结构和四组导向结构，导向结构包括两条滑动导轨、夹具、第一中间导向轮和第二中间导向轮，所述滑动导轨的一端安装在水平支架上，滑动导轨的另一端穿过夹具的导轨孔后与导轨支架连接，第一中间导向轮和第二中间导向轮在水平方向置于两条滑动导轨的中间，第一中间导向轮和第二中间导向轮在竖直方向置于两条滑动导轨的上方；所述夹具采用夹具主体的两边设置导轨孔，夹具主体的尾端设有夹具导向轮，夹具上还设置有夹片、弹簧和夹持拉手；所述加载结构包括加载手轮、固定滑轮、内螺纹连接块及螺纹连接杆，所述内螺纹连接块固定在水平支架上；加载手轮与固定滑轮设置在螺纹连接杆的两端，螺纹连接杆与内螺纹连接块相作用；水平支架的夹角处设有角点导向轮，水平支架上还设置有力传感器，力传感器连接数据采集***；所述夹具导向轮、角点导向轮、第一中间导向轮与第二中间导向轮处于同一水平面。
所述夹片的夹持面设置有用于加大摩擦力的凸起或波纹。
该装置包括固定架、加载结构、导向结构、数据采集***。固定架由水平支架、竖向支架、滑动导轨、导轨支架组成。水平支架上有滑动导轨及导向滑轮等，竖向支架底端有调节螺丝，可调节支架的水平度。
加载结构由加载手轮、固定滑轮及带螺纹的连接杆组成。螺纹连接杆与固定架通过螺纹连接，通过转动加载手轮使固定滑轮转动，由于螺纹的自锁功能可实现力的持荷。
分布在水平支架上的12个导向轮及分布于夹具尾端的4个导向轮。
数据采集***包括数据采集仪及相应的软件、电脑等。
横向夹具及纵向夹具均可沿滑动导轨滑动，夹具尾部固定导向轮。
滑动导轨与导向轮不应在同一平面，应错位设置，以保证钢丝绳可顺利缠绕于导向轮上。
夹具具有配套且可更换的夹片，且夹片的夹持面应分布有用于加大摩擦力的凸起或波纹。
进一步，双轴同步拉伸实验教学装置，通过加载手轮施加轴向拉力，加载手轮与固定架通过螺纹连接，依靠螺纹的自锁功能可实现持荷；横向夹具及纵向夹具均可沿滑动导轨滑动，夹具尾部固定导向轮。
进一步，为了实现双轴同步拉伸，夹具及导向轮、力传感器用同一根钢丝绳连接，根据滑轮的原理，四个夹具施加的载荷相等。钢丝绳具体缠绕方案如下：钢丝绳的一端设置在固定滑轮上，另一端穿过角点导向轮，再穿过第一中间导向轮、夹具导向轮以及第二中间导向轮，重复以上过程将另外三组的导向轮持续缠绕，最后将钢丝绳的另一端也固定到固定滑轮上，钢丝绳上连接有力传感器，力传感器连接数据采集***。
本发明的有益结果：该装置包括加载结构、导向结构及数据采集***等，加载结构采用加载手轮、固定滑轮等，导向结构采用滑动导轨穿过夹具的导轨孔，夹具的尾端设置夹具导向轮，横向支架上还设置有角点导向轮、第一中间导向轮和第二中间导向轮。通过钢丝绳穿过四组导向结构的导向轮，并将其两端都固定到固定滑轮上。夹具及导向轮、力传感器在同一根钢丝绳连接，保证了四个夹具施加的载荷相等；通过加载手轮施加轴向拉力，加载手轮与水平支架通过螺纹连接，依靠螺纹的自锁功能可实现持荷。该装置结构简单造价低廉，且体积较小，适用于材料力学实验教学测定双轴拉伸的主应力测定及平面应力状态分析。夹具将会在钢丝绳的牵引力作用下沿滑动导轨滑动以实现双轴拉伸的实验效果。
附图说明
图1是一种双轴同步拉伸实验教学装置的结构图。
图2是夹具的结构图。
图3是加载结构的结构图。
图中：1、水平支架，2、滑动导轨，3、夹具，31、夹具主体，32、夹片，33、弹簧，34、夹持拉手，35、导轨孔，4、加载手轮，5、固定滑轮，6、角点导向轮，7、竖向支架，8、调节螺丝，9、第一中间导向轮，10、夹具导向轮，11、第二中间导向轮，12、导轨支架，13、力传感器，14、数据采集***，15、内螺纹连接块，16、螺纹连接杆。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明：
图1、图2和图3示出了一种双轴同步拉伸实验教学装置，它包括水平支架1和竖向支架7，竖向支架7底端设置调节螺丝8，该装置还包括加载结构和四组导向结构，导向结构包括两条滑动导轨2、夹具3、第一中间导向轮9和第二中间导向轮11，所述滑动导轨2的一端安装在水平支架1上，滑动导轨2的另一端穿过夹具3的导轨孔35后与导轨支架12连接，第一中间导向轮9和第二中间导向轮11在水平方向置于两条滑动导轨2的中间，第一中间导向轮9和第二中间导向轮11在竖直方向置于两条滑动导轨2的上方；所述夹具3采用夹具主体1的两边设置导轨孔35，夹具主体1的尾端设有夹具导向轮10，夹具3上还设置有夹片32、弹簧33和夹持拉手34，向下拉动夹持拉手34，夹片32张开，此时弹簧33处于压缩状态，试样安装完成后松开夹持拉手34，夹片32在弹簧33的作用下夹紧试样；所述加载结构包括加载手轮4、固定滑轮5、内螺纹连接块15及螺纹连接杆16，所述内螺纹连接块15固定在水平支架1上；加载手轮4与固定滑轮5设置在螺纹连接杆16的两端，螺纹连接杆16与内螺纹连接块15相作用；水平支架1的夹角处设有角点导向轮6，水平支架1上还设置有力传感器13，力传感器13连接数据采集***14；所述夹具导向轮10、角点导向轮6、第一中间导向轮9与第二中间导向轮11处于同一水平面。
所述夹片32的夹持面设置有用于加大摩擦力的凸起或波纹。
水平支架上有滑动导轨及导向滑轮等，竖向支架底端有调节螺丝，可调节支架的水平度。加载结构由加载手轮、固定滑轮及带螺纹的连接杆组成。螺纹连接杆与固定在水平支架上的内螺纹连接块通过螺纹连接，通过转动加载手轮使固定滑轮转动，由于螺纹的自锁功能可实现力的持荷。
该装置通过加载手轮施加轴向拉力，加载手轮与固定架通过螺纹连接，依靠螺纹的自锁功能可实现持荷；横向夹具及纵向夹具均可沿滑动导轨滑动，夹具尾部固定导向轮。
采用上述技术方案工作时，为了实现双轴同步拉伸，夹具及导向轮、力传感器用同一根钢丝绳连接，根据滑轮的原理，四个夹具施加的载荷相等。钢丝绳具体缠绕方案如下：钢丝绳的一端设置在固定滑轮5上，另一端穿过第一组导向结构中的角点导向轮6，再穿过第一中间导向轮9、夹具导向轮10以及第二中间导向轮11，重复以上过程将第二组、第三组及第四组中的导向轮依次缠绕，最后将钢丝绳的另一端也固定到固定滑轮5上，钢丝绳上连接有力传感器13，力传感器13连接数据采集***14。为了避免滑动导轨与导向轮相互干涉，导轨和导向轮错位设置。
Claims (2)
1.一种双轴同步拉伸实验教学装置，它包括水平支架（1）和竖向支架（7），竖向支架（7）底端设置调节螺丝（8），其特征在于：该装置还包括加载结构和四组导向结构，导向结构包括两条滑动导轨（2）、夹具（3）、第一中间导向轮（9）和第二中间导向轮（11），所述滑动导轨（2）的一端安装在水平支架（1）上，滑动导轨（2）的另一端穿过夹具（3）的导轨孔（35）后与导轨支架（12）连接，第一中间导向轮（9）和第二中间导向轮（11）在水平方向置于两条滑动导轨（2）的中间，第一中间导向轮（9）和第二中间导向轮（11）在竖直方向置于两条滑动导轨（2）的上方；所述夹具（3）采用夹具主体（31）的两边设置导轨孔（35），夹具主体（31）的尾端设有夹具导向轮（10），夹具（3）上还设置有夹片（32）、弹簧（33）和夹持拉手（34）；所述加载结构包括加载手轮（4）、固定滑轮（5）、内螺纹连接块（15）及螺纹连接杆（16），所述内螺纹连接块（15）固定在水平支架（1）上；加载手轮（4）与固定滑轮（5）设置在螺纹连接杆（16）的两端，螺纹连接杆（16）与内螺纹连接块（15）相作用；水平支架（1）的夹角处设有角点导向轮（6），水平支架（1）上还设置有力传感器（13），力传感器（13）连接数据采集***（14）；所述夹具导向轮（10）、角点导向轮（6）、第一中间导向轮（9）与第二中间导向轮（11）处于同一水平面。
2.根据权利要求1所述的一种双轴同步拉伸实验教学装置，其特征在于：所述夹片（32）的夹持面设置有用于加大摩擦力的凸起或波纹。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113820115A (zh) * | 2021-09-24 | 2021-12-21 | 无锡威孚力达催化净化器有限责任公司 | 一种双轴吊耳疲劳性能测试装置 |
| CN117825122A (zh) * | 2023-12-31 | 2024-04-05 | 中国人民解放军国防科技大学 | 一种面向介电弹性体的多形状样品双轴预拉伸装置及其方法 |
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2020
- 2020-05-06 CN CN202020716184.2U patent/CN212181748U/zh not_active Expired - Fee Related
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