專利名稱：一種為陶瓷材料力學(xué)性能測(cè)試提供壓力的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種為陶瓷材料力學(xué)性能測(cè)試提供壓力的裝置，屬于材料力學(xué)性能測(cè)試領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
陶瓷材料的致命弱點(diǎn)是脆性、低可靠性和低重復(fù)性，這些不足嚴(yán)重影響了陶瓷材料的廣泛應(yīng)用，材料的脆性主要表現(xiàn)為斷裂韌性低。目前，陶瓷材料的增韌主要是從材料本身的角度出發(fā)，通過改變成分，組織，結(jié)構(gòu)等提高韌性，比如纖維/晶須增韌、相變?cè)鲰g、納米增韌等，這些增韌措施雖然取得了一定的成就，但效果仍不顯著。另外，先進(jìn)陶瓷材料因具有高抗壓強(qiáng)度、高硬度、低密度等突出特性而越來越廣泛地應(yīng)用于抗彈防護(hù)領(lǐng)域，但純陶瓷靶板在彈體的沖擊作用下會(huì)發(fā)生破碎和飛濺，這將大幅度降低靶板的抗彈性能?，F(xiàn)有的 陶瓷力學(xué)性能(抗彎強(qiáng)度、斷裂韌性)測(cè)試主要在萬能材料試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行，但萬能材料試驗(yàn)機(jī)可進(jìn)行拉伸、壓縮、抗彎實(shí)驗(yàn)等幾乎所用的材料性能測(cè)試，結(jié)構(gòu)復(fù)雜、設(shè)備龐大，因此需要一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、靈活輕便的測(cè)試陶瓷材料力學(xué)性能的裝置。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供了一種為陶瓷材料力學(xué)性能測(cè)試提供壓力的裝置，所述裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、靈活輕便，實(shí)現(xiàn)了陶瓷材料的力學(xué)性能測(cè)試。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下一種為陶瓷材料力學(xué)性能測(cè)試提供壓力的裝置，所述裝置包括交流電機(jī)、減速器、第一支撐架、第二支撐架、支撐板、軸承、聯(lián)軸器、滾珠絲杠、移動(dòng)螺母、傳動(dòng)平臺(tái)、施力壓頭、工作平臺(tái)、底座、壓力傳感器和外圍設(shè)備數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)；其中，底座為矩形平臺(tái)，支撐板通過第一支撐架和第二支撐架與底座固定連接，其中第一支撐架對(duì)稱支持支撐板的兩端，第二支撐架支持支撐板的中部；工作平臺(tái)兩端開有通孔，第一支撐架穿過工作平臺(tái)兩端的通孔，將工作平臺(tái)限位在底座和支撐板之間，工作平臺(tái)可在垂直方向上運(yùn)動(dòng)；在工作平臺(tái)和底座之間設(shè)有壓力傳感器，壓力傳感器與數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)連接；優(yōu)選壓力傳感器上的彈性體與施力壓頭的中軸線重合；交流電機(jī)和減速器固定在支撐板頂部，交流電機(jī)和減速器之間通過轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)連接；減速器輸出軸上套有軸承，通過軸承支座將軸承固定在第二支撐架上；軸承的作用為，防止減速器輸出軸在工作過程中發(fā)生偏移，起限位作用；通過聯(lián)軸器，將減速器輸出軸的下端和滾珠絲杠連接；在滾珠絲杠上套有移動(dòng)螺母，移動(dòng)螺母與滾珠絲杠通過螺紋配合，在第二支撐架上開有沿豎直方向的滑道，移動(dòng)螺母一側(cè)與滑道滑動(dòng)配合，另一側(cè)與傳動(dòng)平臺(tái)固連，通過移動(dòng)螺母帶動(dòng)傳動(dòng)平臺(tái)沿垂直方向上下移動(dòng)；傳動(dòng)平臺(tái)底部與施力壓頭固定連接；[0012]優(yōu)選減速器輸出軸和滾珠絲杠的中軸線在同一條直線上；所述裝置工作時(shí)，交流電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)經(jīng)減速器減速后，通過減速器輸出軸將交流電機(jī)的轉(zhuǎn)矩傳遞給聯(lián)軸器，再通過聯(lián)軸器傳動(dòng)到滾珠絲杠，使?jié)L珠絲桿與減速器輸出軸共同旋轉(zhuǎn)；通過移動(dòng)螺母和傳動(dòng)平臺(tái)在滾珠絲杠上的直線運(yùn)動(dòng)，進(jìn)一步帶動(dòng)傳動(dòng)平臺(tái)和施力壓頭在垂直方向上的運(yùn)動(dòng)；通過施力壓頭對(duì)陶瓷試樣施加向下的作用力，進(jìn)行試樣斷裂韌性和抗彎強(qiáng)度測(cè)試；通過壓力傳感器測(cè)試施力壓頭對(duì)樣品施加的壓力，并通過數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)，記錄試樣斷裂時(shí)的最大壓力和計(jì)算試樣的斷裂韌性。有益效果本實(shí)用新型所述的為陶瓷材料力學(xué)性能測(cè)試提供壓力的裝置，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、靈活輕 便；所述裝置通過聯(lián)軸器、滾珠絲杠和移動(dòng)螺母、將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為移動(dòng)螺母的直線運(yùn)動(dòng)，進(jìn)一步帶動(dòng)傳動(dòng)平臺(tái)和施力壓頭沿垂直方向的上下運(yùn)動(dòng)，通過施力壓頭對(duì)陶瓷試樣施加向下的作用力，實(shí)現(xiàn)了陶瓷材料的力學(xué)性能測(cè)試。

圖I為本實(shí)用新型所述為陶瓷材料力學(xué)性能測(cè)試提供壓力的裝置的正視圖；圖2為本實(shí)用新型所述為陶瓷材料力學(xué)性能測(cè)試提供壓力的裝置的側(cè)視圖；圖3為本實(shí)用新型所述為陶瓷材料力學(xué)性能測(cè)試提供壓力的裝置的俯視圖；其中，I-交流電機(jī)、2-減速器、3-支撐板、4-減速器輸出軸、5-軸承、6_聯(lián)軸器、7-滾珠絲杠、8-移動(dòng)螺母、9-滑道、10-傳動(dòng)平臺(tái)、11-施力壓頭、12-工作平臺(tái)、13-底座、14-壓力傳感器、15-第一支撐架、16-第二支撐架。
具體實(shí)施方式
下面通過實(shí)施例來詳細(xì)描述本實(shí)用新型。實(shí)施例如圖I 3所示的為陶瓷材料力學(xué)性能測(cè)試提供壓力的裝置，所述裝置包括交流電機(jī)I、減速器2、第一支撐架15、第二支撐架16、支撐板3、軸承5、聯(lián)軸器6、滾珠絲杠7、移動(dòng)螺母8、傳動(dòng)平臺(tái)10、施力壓頭11、工作平臺(tái)12、底座13、壓力傳感器14和外圍設(shè)備數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)；其中，底座13為矩形平臺(tái)，支撐板3通過第一支撐架15和第二支撐架16與底座13固定連接，其中第一支撐架15對(duì)稱支持支撐板3的兩端，第二支撐架16支持支撐板3的中部；工作平臺(tái)12兩端開有通孔，第一支撐架15穿過工作平臺(tái)12兩端的通孔，將工作平臺(tái)12限位在底座13和支撐板3之間，工作平臺(tái)12可在垂直方向上運(yùn)動(dòng)；在工作平臺(tái)12和底座13之間設(shè)有壓力傳感器14，壓力傳感器14與數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)連接；壓力傳感器14上的彈性體與施力壓頭11的中軸線重合；其中，壓力傳感器14為CH-400輪輻式壓力傳感器，包括彈性體和金屬電阻應(yīng)變片，其中彈性體作為彈性敏感元件，將被測(cè)物體的壓力轉(zhuǎn)化為彈性體的形變值；金屬電阻應(yīng)變片作為傳感元件，將彈性體的應(yīng)變同步轉(zhuǎn)換為電阻值的變化；金屬電阻應(yīng)變片粘貼在彈性體上并以適當(dāng)?shù)姆绞浇M成電橋，在力的作用下彈性體發(fā)生形變，導(dǎo)致金屬電阻應(yīng)變片的電阻增加，將作用力轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，由此計(jì)算出力的大小。[0026]交流電機(jī)I和減速器2固定在支撐板3頂部，交流電機(jī)I和減速器2之間通過轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)連接；減速器輸出軸4上套有軸承5，通過軸承支座將軸承5固定在第二支撐架16上；通過聯(lián)軸器6，將減速器輸出軸4的下端和滾珠絲杠7連接；在滾珠絲杠7上套有移動(dòng)螺母8，移動(dòng)螺母8與滾珠絲杠7通過螺紋配合，在第二支撐架16上開有沿豎直方向的滑道9，移動(dòng)螺母8 一側(cè)與滑道9滑動(dòng)配合，另一側(cè)與傳動(dòng)平臺(tái)10固連，通過移動(dòng)螺母8帶動(dòng)傳動(dòng)平臺(tái)10沿垂直方向上下移動(dòng)；傳動(dòng)平臺(tái)10底部與施力壓頭11固定連接；減速器輸出軸4和滾珠絲杠7的中軸線在同一條直線上；其中，所述測(cè)試陶瓷材料力學(xué)性能的裝置工作過程如下步驟一、將陶瓷試樣固定在工作平臺(tái)12上；試樣的幾何中心與施力壓頭11的中心
軸重合；步驟二、開啟交流電機(jī)1，交流電機(jī)I的輸出轉(zhuǎn)矩經(jīng)減速器2減速后，通過聯(lián)軸器6、滾珠絲杠7、傳動(dòng)平臺(tái)10傳給施力壓頭11,施力壓頭11以O(shè). 5mm/min的速度向下運(yùn)動(dòng)，對(duì)試樣施加作用力至試樣斷裂；通過壓力傳感器14記錄試樣斷裂時(shí)的最大壓力，并將數(shù)據(jù)傳到數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)，計(jì)算得到試樣的斷裂韌性和抗彎強(qiáng)度。綜上所述，以上僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并非用于限定本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種為陶瓷材料力學(xué)性能測(cè)試提供壓力的裝置，其特征在于所述裝置包括交流電機(jī)(I)、減速器(2)、第一支撐架(15)、第二支撐架(16)、支撐板(3)、軸承(5)、聯(lián)軸器(6)、滾珠絲杠(7)、移動(dòng)螺母(8)、傳動(dòng)平臺(tái)(10)、施力壓頭(11)、工作平臺(tái)(12)、底座(13)、壓力傳感器(14)和外圍設(shè)備數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)； 其中，底座(13)為矩形平臺(tái)，支撐板(3)通過第一支撐架(15)和第二支撐架(16)與底座(13)固定連接，其中第一支撐架(15)對(duì)稱支持支撐板(3)的兩端，第二支撐架(16)支持支撐板(3)的中部；工作平臺(tái)(12)兩端開有通孔，第一支撐架(15)穿過工作平臺(tái)(12)兩端的通孔，將工作平臺(tái)(12)限位在底座(13)和支撐板(3)之間； 在工作平臺(tái)(12)和底座(13)之間設(shè)有壓力傳感器(14)，壓力傳感器(14)與數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)連接； 交流電機(jī)⑴和減速器⑵固定在支撐板⑶頂部，交流電機(jī)⑴和減速器⑵之間通過轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)連接；減速器輸出軸(4)上套有軸承(5)，通過軸承支座將軸承(5)固定在第二支撐架(16)上； 通過聯(lián)軸器￠)，將減速器輸出軸(4)的下端和滾珠絲杠(7)連接； 在滾珠絲杠(7)上套有移動(dòng)螺母(8)，移動(dòng)螺母(8)與滾珠絲杠(7)通過螺紋配合，在第二支撐架(16)上開有沿豎直方向的滑道(9)，移動(dòng)螺母(8) —側(cè)與滑道(9)滑動(dòng)配合，另一側(cè)與傳動(dòng)平臺(tái)(10)固連，通過移動(dòng)螺母(8)帶動(dòng)傳動(dòng)平臺(tái)(10)沿垂直方向上下移動(dòng)；傳動(dòng)平臺(tái)(10)底部與施力壓頭(11)固定連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種為陶瓷材料力學(xué)性能測(cè)試提供壓力的裝置，其特征在于壓力傳感器上的彈性體(14)與施力壓頭(11)的中軸線重合。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種為陶瓷材料力學(xué)性能測(cè)試提供壓力的裝置，其特征在于減速器輸出軸(4)和滾珠絲杠(7)的中軸線在同一條直線上。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種為陶瓷材料力學(xué)性能測(cè)試提供壓力的裝置，屬于材料力學(xué)性能測(cè)試領(lǐng)域。所述裝置包括交流電機(jī)、減速器、第一支撐架、第二支撐架、支撐板、軸承、聯(lián)軸器、滾珠絲杠、移動(dòng)螺母、傳動(dòng)平臺(tái)、施力壓頭、工作平臺(tái)、底座、壓力傳感器和外圍設(shè)備數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)；其中，支撐板通過第一支撐架和第二支撐架與底座固定連接，在工作平臺(tái)和底座之間設(shè)有壓力傳感器；交流電機(jī)和減速器固定在支撐板頂部，聯(lián)軸器連接減速器輸出軸和滾珠絲杠；移動(dòng)螺母與滾珠絲杠通過螺紋配合，移動(dòng)螺母一側(cè)與第二支撐架上的滑道滑動(dòng)配合，另一側(cè)與傳動(dòng)平臺(tái)固連，傳動(dòng)平臺(tái)底部與施力壓頭固定連接；所述裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、靈活輕便，實(shí)現(xiàn)了陶瓷材料的力學(xué)性能測(cè)試。
文檔編號(hào)G01N3/16GK202583012SQ20122009620
公開日2012年12月5日 申請(qǐng)日期2012年3月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月14日
發(fā)明者李云凱, 朱靈波, 萬明明, 李樹奎, 劉曉東, 姜全振, 王云飛 申請(qǐng)人:北京理工大學(xué)