万能材料试验机技术领域

本发明关于材料试验机，更具体地说是关于以丝杠转动对被检测试件实施外力的材料试验机及检测数值精准的材料试验机。

万能材料试验机背景技术

现有已知的材料试验机中，一般都是采用电动机驱动液压泵提供给液压缸的压力来驱动其中一个夹爪移动进行对被测试件的检测。传统的材料试验机体积庞大整机重量在两吨以上，被检测的精度值误差在±0 .5％～1 .0％，单台价格在5～12万人民币。对于被测试件的直径为10mm，其材质的抗拉极限强度为90kg/m m2时，其抗拉极限强度是7065kg，其精度值误差在±0 .5％～1 .0％范围，造成的误差为±35 .325kg～±70 .65kg。

提高材料试验机的检测精度，减少检测的误差，减轻整机的重量，降低其生产成本是人们所希望的。

万能材料试验机发明内容

本发明的目的是通过改变检测试件设备的结构实现提高材料试验机检测精度，减少误差值，降低材料试验机的生产成本；设计了利用丝杠转动对被检测试件实施外力的材料试验机及检测数值精准的材料试验机。

对于金属材料而言，包含具有一定延伸率的金属材料而言，在实际应用状态下，受到外部拉力时，是由零负荷立即提升到一定的负荷状态的，金属材料的极限强度或屈服强度指标代表着零件的将被破坏或变形的极限强度，这是产品零件在工程设计时的重要参数，能够精确的测量出材料的极限强度或屈服强度的开始点是有必要的。

技术方案一：采用如说明书附图图1及图2所示利用丝杠转动对被检测试件实施外力的装置，所实加的外力由上吊耳上悬吊的电子吊钩称显示出来。利用丝杠转动对被检测试件实施外力的材料试验机的整体结构包含：第一部分长方体外形钢铁材料制作的外框架、第二部分电子吊钩秤和第三部分利用丝杠转动对被检测试件实施外力的装置。说明书附图图1及图2所示利用丝杠转动对被检测试件实施外力的装置由1～16零件所组成，固定轴套底座同长方体外形钢铁材料制作的外框架底部十字形钢结构支撑的中心点固定联接，在长方体外形钢铁材料制作的外框架顶部十字形钢结构支撑的中心点下端的吊耳上悬挂有电子吊钩秤，电子吊钩秤的下钩头同利用丝杠转动对被测试样件实施外力的装置的上吊耳连接。第三部分利用丝杠转动对被测试件实施外力的装置的组成零件的特征及连接方式：固定轴套底座的上端中心处设置有与下卡紧轴配合的内轴孔，下卡紧轴的外径与固定轴套底座的内轴孔为间隙配合，固定轴套底座的上部、其内轴孔的下部位置开设了与固定第一螺栓及固定第二螺栓配合的内螺纹通孔，在下卡紧轴的下端开设有半圆形环状凹槽，在下卡紧轴的上端中心处设置有与被检测试件配合连接的内轴孔；在下卡紧轴的上端中心处设置有与被检测试件配合连接的内轴孔的中部开设有与固定第三螺栓及固定第四螺栓配合的内螺纹通孔，上卡紧轴的上端设置有与上吊耳配合的外螺纹，上卡紧轴的中部、在上端外螺纹的下部有两个对称的凸台，在上卡紧轴两个对称凸台的下部设有一个缩小直径的阶梯凸台，在上卡紧轴凸台的下部的缩小直径的阶梯凸台上开设了与固定第五螺栓及固定第六螺栓配合的内螺纹通孔，在上卡紧轴的下端中心处设置有与被检测试件配合连接的内轴孔；以固定第一螺栓及固定第二螺栓紧固定位下卡紧轴，将被检测试件放置在下卡紧轴的内轴孔及上卡紧轴的内轴孔中，以固定第三螺栓及固定第四螺栓将被检测试件的下端紧固定位在下卡紧轴的内轴孔中，以固定第五螺栓及固定第六螺栓将被检测试件的上端紧固定位在上卡紧轴的内轴孔中，被检测试件(4)的上端同上卡紧轴的内轴孔为间隙配合，被检测试件的下端同下卡紧轴的内轴孔为间隙配合，下卡紧轴的内轴孔及上卡紧轴的内轴孔的中心线相重合；外导向套管的上端设置有与外导向套管上封套管配合的外螺纹，外导向套管上封套管的下部有与外导向套管配合的内螺纹，外导向套管上封套管的上端设有向其中心线凸出的内法兰盘，作用是限制上卡紧轴向上移动，在上卡紧轴的上端螺纹处连接有上吊耳，上吊耳的下端是与上卡紧轴配合的具有内螺纹的圆环形轴套，在具有内螺纹的圆环形轴套上方设置有半圆形吊耳；通过说明书附图图1利用丝杠转动对被检测试件实施外力的装置及图2利用丝杠转动对被检测试件实施外力的装置在A-A断面上的剖视图可以清晰看到上卡紧轴与外导向套管的结合方式，以及外导向套管上封套管同外导向套管的结合方式，利用丝杠转动对被测试件实施外力的装置中上卡紧轴与外导向套管的结合方式是外导向套管上端设置有与上卡紧轴两个对称的凸台配合的两个凹槽，上述凹槽和凸台的配合，在将外导向套管和外导向套管卡紧套环拧紧后限制了上卡紧轴的转动，外导向套管上封套管内法兰盘的下面同上卡紧轴在其上端外螺纹的下部两个对称凸台的上面比邻，上述结构的组合其作用是限制上卡紧轴的转动和向上移动，其目的是在被检测试件在受到外力时只能向上有限制的移动，限制上卡紧轴和下卡紧轴之间的相互转动，在被检测试件在受到超过其极限强度的作用力断裂时，防止上吊耳以上的电子吊钩秤在受到回弹力产生震动；在上吊耳顺时针转动时上卡紧轴被上吊耳内螺纹和上卡紧轴外螺纹配合受到的转动作用力将向上拉伸移动。

根据上述技术方案一所述的利用丝杠转动对被检测试件实施外力的材料试验机，以滚珠丝杠组合置换上卡紧轴和上吊耳的螺纹丝杠组合形式，可以大幅度减少利用丝杠转动对被检测试件实施负荷旋转时的扭矩。

根据上述技术方案一所述的利用丝杠转动对被检测试件实施外力的材料试验机，第一部分长方体外形钢铁材料制作的外框架、第二部分电子吊钩秤和第三部分利用丝杠转动对被检测试件实施外力的装置1～16零件结构尺寸保持不变，将包含检测硬度值的具有钢珠的圆柱形压头基座放置在上卡紧轴下端的内轴孔中，并用固定第五螺栓、固定第六螺栓加以紧固；将需检测硬度的圆柱形试样放置在下卡紧轴的内轴孔中，并用固定第三螺栓、固定第四螺栓加以紧固；调整上卡紧轴两个对称凸台的顶面高于外导向套管两个对称的凹槽的顶面，顺时针旋转外导向套管上封套管，造成外导向套管上封套管内法兰盘的底面对上卡紧轴的两个对称凸台顶面施加压力，缩小被检测硬度的圆柱形试样顶面与检测硬度值的具有钢珠的圆柱形压头的钢珠底面之间的距离为零时，第二部分电子吊钩秤的负荷显示为零，继续顺时针旋转外导向套管上封套管(16)，加大压头的钢珠对被检测硬度的圆柱形试样的压力至所需负载压力值时，停止继续加大其压力，保持被检测硬度的圆柱形试样在所需压力值持续受压的所需时间后，停止对被检测硬度的圆柱形试样的压力，逆时针旋转外导向套管上封套管，消除对被检测硬度的圆柱形试样的压力；取出被检测硬度的圆柱形试样后用具有尺寸刻度的放大镜检测上述试件顶面被压头的钢珠所压陷的直径尺寸，经过换算，得知被检测试件的表面硬度值。

上述的利用旋转外导向套管上封套管内螺纹同外导向套管的外螺纹的连接对被检测硬度值的圆柱形试样施加压力检测硬度的方法，其特征是在上卡紧轴两个对称凸台的顶面开设弧状凹槽，在开设的弧状凹槽内放置滚珠，改变前外导向套管上封套管内法兰盘的底面对上卡紧轴的两个对称凸台顶面施加压力转动时为面接触的摩擦转动，改变后外导向套管上封套管内法兰盘的底面对上卡紧轴的两个对称凸台顶面施加压力转动时，成为滚珠顶面同外导向套管上封套管内法兰盘的底面点接触的滚动，可以大幅度减少旋转外导向套管上封套管转动对被检测试件实施负荷旋转时的扭矩。

技术方案二：上述利用丝杠转动对被测试样件实施外力的方式制作的材料试验机，其精度值的主要影响因素取决于电子吊钩秤的精度值，其误差为±2kg～±5kg；传统的材料试验机对被检测试件进行拉力检测时的误差会增加十几倍。利用上述技术方案一中的第三部分利用丝杠转动对被测试样件实施外力的装置，加以改进后能够精确检测试件进行拉力的数值。具体方法如下：

利用第三部分丝杠转动对被检测试件实施外力的装置的结构，将固定轴套底座的下端增设悬挂下吊耳，其余零件结构不变；制作一个储水箱，在储水箱的下端设置有一个放水阀门，在储水箱的上端平均分布有四根长度相等的铁锚链，四根铁锚链的上端设置有一个铁环，铁环悬挂在利用丝杠转动对被测试件实施外力的装置新增设的悬挂下吊耳上，储水箱加上四根铁锚链及铁环、利用丝杠转动对被测试件实施外力的装置的总重量应小于被测试件所能承受的极限屈服强度的承载重力。检测试验开始后，将利用丝杠转动对被测试件实施外力的装置连接储水箱悬空吊起，调节利用丝杠转动对被测试件实施外力的装置的外导向套管上封套管内法兰盘的底面同上卡紧轴在其上端外螺纹的下部两个对称凸台的顶面的距离，预留出被测试件的变化量，保证被测试样件断裂的需要；向储水箱放入水，逐渐增加对被检测试件的拉力，控制进入储水箱水的流入量及流速，调整外导向套管上封套管对被检测试件所受负荷的限制，可以清楚准确的观察到在不同负荷作用下被检测试件的变化，在对被检测试样的总负荷超过其最大承载重力的时，被检测试件将会被拉断，由于丝杠转动对被测试件实施外力的装置的外导向套管上封套管内法兰盘的底面对上卡紧轴在其上端外螺纹的下部两个对称凸台顶面的限制，储水箱平稳下落，停止向储水箱注入水。

水是最廉价的可调整重量大小的砝码，其精度在克以内。制作上述两个相同结构尺寸的储水箱配合使用，一个是用于检测试件拉力的储水箱，另一个是用于放水的储水箱，测试结束后将两个储水箱置换位置，可以继续进行检测试验。

本发明的有益效果：采用技术方案一具有丝杠转动或以滚珠丝杠组合转动对被检测试件实施外力的装置配合电子吊钩秤及长方体外形钢铁材料制作的外框架进行拉力试验，其检测精度值显著提高，其检测误差不到传统材料试验机检测误差的十分之一，生产制作成本也只有传统材料试验机的十分之一，整机重量仅为传统材料试验机检测重量的五分之一；技术方案二利用丝杠转动对被检测试件实施外力的装置的下吊耳上悬吊储水箱注入水对被测试件实施外力的装置，由于6～8滴水的重量仅为一克，因此该种检测试验机的精度更高，对于材料试验机及电子吊钩秤的精度能够进行校核。

附图说明：

图1是利用丝杠转动对被检测试件实施外力的装置的主视图。

图2是利用丝杠转动对被检测试件实施外力的装置在A-A断面上的剖视图。

附图标记说明：1为固定轴套底座，2为下卡紧轴，3为上卡紧轴，4为被检测试件，5为上吊耳，6为固定第一螺栓，7为固定第二螺栓，8为固定第三螺栓，9为固定第四螺栓，10为固定第五螺栓，11为固定第六螺栓，12为下导向套管，13为上导向套管，14为外导向套管，15为外导向套管卡紧套环，16为外导向套管上封套管。