CN212483174U - 材料性能实验装置 - Google Patents

Abstract

一种材料性能实验装置，包括支撑框架、变速箱、微调升降机构和应变计，变速箱和微调升降机构均设置在支撑框架上，微调升降机构与变速箱的输出端连接，微调升降机构上设置有应变计和位移传感器，应变计与力传感器连接，力传感器和位移传感器均与数据采集器连接。所述微调升降机构包括联动架、螺杆、移动座和导轨；螺杆连接在联动架上并与所述变速箱的输出端连接，移动座连接在联动架上，移动座安装在导轨上，导轨固定在所述支撑框架上。该装置能够测量不同材质、及规格的材料或材料结构件的力学性能，可直观显示材料刚性性能以及分析其之间的对应关系。

Description

材料性能实验装置

技术领域

本实用新型涉及一种用于对材料性能进行教学实验的装置，属于材料性能实验技术领域。

背景技术

材料的力学性能实验是教学中的常规实验。现有材料性能实验装置中材料固定方式单一，试验效率低，不直观。不能实现不同材质、不同规格材料或材料结构件的力学性能的测试，也不能直观地材料刚性性能以及分析其之间的对应关系。

CN110530733A公开了不同温度环境的MPC复合材料力学性能实验装置，包括温度控制机构、位移机构、加压板、夹具、位移计、承压板和控制单元，控制单元电连接位移计、温度控制机构和位移机构；位移机构包括能够沿相反方向行进的第一位移部和第二位移部，第一位移部固定连接加压板，第二位移部固定连接承压板，承压板连接夹具，承压板与位移机构的底侧保持固定的距离；温度控制机构能够改变位夹具周侧的温度；位移计能够与夹具夹持的MPC复合材料试件或承压板相抵，当夹具夹持的MPC复合材料试件与加压板相抵后，位移计向控制单元发送其测得的数据。

上述实验装置结构复杂，是对单一MPC复合材料力学性能的测试，结构复杂，不适用于常规的材料力学性能教学实验。

实用新型内容

本实用新型针对现有教学实验中材料性能实验技术存在的不足，提供一种结构合理、使用方便的材料性能实验装置。

本实用新型的材料性能实验装置，采用以下技术方案：

该装置，包括支撑框架、变速箱、微调升降机构和应变计，变速箱和微调升降机构均设置在支撑框架上，微调升降机构与变速箱的输出端连接，微调升降机构上设置有应变计和位移传感器，应变计与力传感器连接，力传感器和位移传感器均与数据采集器连接。

所述变速箱的输入端安装有摇轮和编码器，

所述变速箱的传动比为1:25，以实现精细微调。

所述微调升降机构包括联动架、螺杆、移动座和导轨；螺杆连接在联动架上并与所述变速箱的输出端连接，移动座连接在联动架上，移动座安装在导轨上，导轨固定在所述支撑框架上。变速箱带动螺杆转动，螺杆转动带动移动座沿导轨上下移动，螺杆转动转换为移动座的直线运动。

所述应变计上连接有固定被测材料的备件，所述备件为环形或平面形。环形备件可对材料做拉力实验，平面形备件可对材料做压力实验。

变速箱输入轴的转动转变为微调升降机构的上下移动，通过编码器记录变速箱输入轴的转动圈数，编码器输出连接位移传感器，记录微调升降机构的上下移动距离的数据。应变计输出连接力传感器。位移传感器、力传感器连接到数据采集器，数据采集器收集到信息向计算机单元发送测得的数据。

本实用新型将功能模块及机械控制部分合理布局在同一支撑框架结构中，安装方便，节省空间，配件更换操作方便，实验操作简单，可独立使用。能够测量不同材质、及规格的材料或材料结构件的力学性能，可直观显示材料刚性性能以及分析其之间的对应关系。

本实用新型结构简单，仅需要将要测试的材料或结构部件固定到支撑框架上，连接好测量传感器，将传感器连接到电脑端；通过摇动摇轮，即可测得材料发生形变产生的位移以及力的大小，在电脑端可以实时显示力与位移的变化曲线。

附图说明

图1是本实用新型材料性能实验装置的结构原理示意图。

图2是本实用新型材料性能实验装置的实验原理示意图。

图3是展示了三种不同备件下的测试状态示意图。

图中：1.支撑框架，2.变速箱，3.摇轮，4.联动架，5.应变计，6.编码器，7.力传感器，8.位移传感器，9.螺杆，10.移动座，11.导轨，12.备件，13.数据采集器，14.电脑终端，15.被测材料。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型的材料性能实验装置，包括支撑框架1，支撑框架1由横向和纵向的金属结构杆连接而成。支撑框架1的底部安装有变速箱2，变速箱2为齿轮传动变速箱，变速箱2的输入轴上设置有摇轮3，变速箱2的输出轴与联动架4连接。变速箱2的输入轴上设置有编码器6，以记录输出轴的转动圈数，应变计5与力传感器7连接，编码器6与位移传感器8连接。变速箱2的输入轴为螺杆9，螺杆9与联动架4中的螺母连接，联动架4连接移动座10，移动座10通过两侧的滑块安装在导轨11上，导轨11固定在支撑框架1上。转动摇轮3，通过变速箱2变速后，带动螺杆9转动，通过螺旋传动使联动架4及移动座10在导轨11上移动，根据变速箱2的输入轴转数(也就是摇轮3的转数)、变速箱传动比、螺旋传动的传动比可得到移动座10的移动距离(位移)。

变速箱2的传动比为1:25，再通过螺杆9的螺旋传动，可以实现移动座10的上下精细微调。

如图2，力传感器7与位移传感器8与数据采集器13连接，数据采集器13连接到电脑终端14。

本实用新型中配备不同用途的备件12，备件12固定到应变计5上。参见图1和图3，可以是为环形的备件或平面形的备件等，根据具体被测材料15的形状选择合适的备件。环形的备件可对材料做拉力实验，平面形的备件可对材料做压力实验。实验用的被测材料15放置在支撑框架1与备件12之间。不同的测试方式需要更换不同的备件12，移动座10都是通过备件12将测试力上下传动给被测材料15，图3分别展示了三种不同备件下的测试状态。

本实用新型通过手动摇***作，全时全面地记录材料变化过程，适用于教学中单一材料及结构部件的力学性能实验。正反转两种运行方式，分别代表力与位移的两个方向。

顺时针摇动摇轮3，带动变速箱2内的齿轮转动，变速箱2的输出端通过螺杆9的螺旋传动带动联动架4向下直线运动，最终实现将摇轮3的转动转换为移动座10的直线运动。编码器6通过记录摇轮3的转动圈数，移动座10向下移动的距离，通过位移传感器8发送给数据采集器13，移动座10向下移动的同时，应变计5产生反向的拉力，通过力传感器7发送给数据采集器13；数据采集器13将收集的各路数据发送给电脑终端14显示。

逆时针摇动摇轮3，带动变速箱2内齿轮转动，齿轮带动外部联动架4向上直线运动，编码器6通过记录摇轮3转动圈数，得到移动座10向上移动距离，通过位移传感器8发送给数据采集器13，移动座10向上移动的同时，应变计5产生正向的压力，通过力传感器7发送给数据采集器13。数据采集器13将收集的各路数据发送给电脑终端14显示。

Claims (6)

1.一种材料性能实验装置，其特征是，包括支撑框架、变速箱、微调升降机构和应变计，变速箱和微调升降机构均设置在支撑框架上，微调升降机构与变速箱的输出端连接，微调升降机构上设置有应变计和位移传感器，应变计与力传感器连接，力传感器和位移传感器均与数据采集器连接。

2.根据权利要求1所述的材料性能实验装置，其特征是，所述变速箱的输入端安装有编码器。

3.根据权利要求1所述的材料性能实验装置，其特征是，所述变速箱的传动比为1:25。

4.根据权利要求1所述的材料性能实验装置，其特征是，所述微调升降机构包括联动架、螺杆、移动座和导轨；螺杆连接在联动架上并与所述变速箱的输出端连接，移动座连接在联动架上，移动座安装在导轨上，导轨固定在所述支撑框架上。

5.根据权利要求1所述的材料性能实验装置，其特征是，所述应变计上连接有固定被测材料的备件。

6.根据权利要求5所述的材料性能实验装置，其特征是，所述备件为环形或平面形。

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