專利名稱：多功能多軸向加載拉伸機的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種拉伸機，具體涉及一種可實現(xiàn)多種方式加載的多功能多軸向拉伸機。
背景技術：
目前，拉伸機主要由夾具、傳感器、電動驅(qū)動器組成，夾具夾持被測試樣，驅(qū)動器拉伸夾具，通過傳感器測得拉伸過程中的力和位移。但是，該種拉伸機多為單軸拉伸機，其對拉伸試樣形狀要求較高，而實際中很多材料尤其是軟材料(如薄膜、橡膠等)的形狀不規(guī)貝U，單一方向的拉伸實驗不能準確測出這類材料的力學性能，因此需要通過多種方式(包括多個軸向或等軸拉伸、等比拉伸等方式)的拉伸來測得載荷位移曲線。目前的拉伸機大多只能實現(xiàn)雙軸拉伸，且加載方式為手動，拉伸速度和拉伸位移量程不能調(diào)節(jié)，大大限制了拉伸試驗的效果。美國專利US7509882B2報道的多軸向拉伸機，雖然可實現(xiàn)多軸拉伸，但由于其拉伸機構均固定在加載平臺上，不能自由拆裝，且拉伸位移量程不能調(diào)節(jié)，因此對試樣尺寸要求較高，限制了試樣的范圍，并且由于其拉伸機構固定不動，導致試樣加裝不方便，影響工作效率。由于現(xiàn)有拉伸機存在的不足，導致材料無法通過多種加載方式來測量力學性能，阻礙了對材料性能作全面深入的研究，因此需要能實現(xiàn)多軸向拉伸、拉伸速度可調(diào)、結(jié)構簡單、使用方便的拉伸機。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種可實現(xiàn)多種方式加載的多功能多軸向拉伸機，該拉伸機可控制不同軸向的拉伸速度、并且能實現(xiàn)等軸拉伸或等比拉伸。為此，本實用新型采用如下的技術方案一種多功能多軸向加載拉伸機，由加載平臺和多個拉伸機構組成，所述的拉伸機構包括連接座、電動缸、支撐座、傳感器和夾具，所述的連接座能轉(zhuǎn)動，所述的拉伸機構與加載平臺能自由拆裝組合其中，所述的加載平臺上設有圓弧鍵槽導軌，所述的連接座設在圓弧鍵槽導軌上，所述的連接座底部設有與圓弧鍵槽導軌相配合的突出鍵，使所述的連接座沿圓弧鍵槽導軌轉(zhuǎn)動；所述的加載平臺上沿圓周方向設有多個可供連接座選擇安裝的安裝孔；所述連接座與支撐座連接；所述的支撐座上設有電動缸；所述傳感器的一端連接電動缸，另一端連接夾具；所述的電動缸驅(qū)動夾具拉伸試樣。本實用新型的拉伸機在加載平臺上設有圓弧鍵槽導軌，所述的連接座設在圓弧鍵槽導軌上，并且在連接座底部設有與圓弧鍵槽導軌相配合的突出鍵，使連接座能夠沿圓弧 鍵槽導軌轉(zhuǎn)動并且可在加載平臺上任意移動，同時圓弧鍵槽又能在徑向固定突出鍵，保證 了連接座只能沿圓弧鍵槽導軌運動，拉伸機構在加載平臺上的位置由連接座確定，因此保 證了各個拉伸機構能夠根據(jù)實際需要安放到相應位置。[0015]作為優(yōu)選，所述圓弧鍵槽導軌的寬度為6mm 8mm,所述突出鍵的寬度為5. 5mm 7. 5mm ο[0016]作為優(yōu)選，所述拉伸機的支撐座底部設有鍵槽，連接座上設有與鍵槽配合的突出 鍵，所述的支撐座能在所述的連接座上前后移動。通過這樣的設置，所述拉伸機的拉伸位移 量程可調(diào)，拉伸位移量程的調(diào)節(jié)范圍是O 200mm?？稍谶B接座與支撐座上對應位置布置多 個螺栓孔，根據(jù)實際需要，將支撐座在連接座上移動到合適的位置，用螺栓將支撐座固定， 支撐座與連接座不同的連接位置對應不同的拉伸位移量程?？筛鶕?jù)試樣的大小來選擇不同 的位移量程，因此本實用新型的拉伸機能測試多個尺寸的試樣，擴大了試樣的測試范圍。[0017]本實用新型的拉伸機能實現(xiàn)單軸拉伸或多軸拉伸，所述的多軸拉伸是指雙軸以上 的多個軸向的拉伸，包括雙軸拉伸、三軸拉伸、四軸以上的拉伸等。本實用新型的拉伸機設 有多個拉伸機構，可以通過改變拉伸機構的數(shù)量和位置來使拉伸機實現(xiàn)單軸拉伸或多軸拉 伸。[0018]所述的拉伸機構是拉伸測試的關鍵部件，每個拉伸機構包括連接座、電動缸、支撐 座、傳感器和夾具各一個；本實用新型拉伸機的拉伸機構與加載平臺能自由拆裝組合，每個 拉伸機構的部件也能自由拆裝組合，本實用新型的拉伸機能根據(jù)實際需要自由配置拉伸機 構的數(shù)量和位置，以實現(xiàn)單軸拉伸或多軸拉伸。例如，要進行單軸拉伸時，在加載平臺上配 置兩個拉伸機構并將其固定、調(diào)節(jié)至對稱位置，即可實現(xiàn)單軸拉伸；要進行雙軸拉伸時，在 加載平臺上配置四個拉伸機構并將其固定、調(diào)節(jié)至對稱位置，即可實現(xiàn)雙軸拉伸；要進行三 軸拉伸時，在加載平臺上配置三個拉伸機構并將其固定、調(diào)節(jié)至相應位置，即可實現(xiàn)三軸拉 伸；要進行四軸以上的拉伸時，根據(jù)實際需要，在加載平臺上配置四個以上的拉伸機構并將 其固定、調(diào)節(jié)至相應位置且四個拉伸機構轉(zhuǎn)成一定角度(不相互垂直)時，即可實現(xiàn)四軸以 上的多軸拉伸。[0019]本實用新型拉伸機的加載平臺上沿圓周方向設有多個可供連接座選擇安裝的安 裝孔，用于將連接座固定在加載平臺上，拉伸機構的位置由連接座確定。根據(jù)實際需要進 行單軸拉伸或多軸拉伸時，將相應數(shù)量的拉伸機構的連接座通過螺栓連接固定在加載平臺 上，調(diào)節(jié)拉伸機構至合適的位置，即可實現(xiàn)單軸拉伸或多軸拉伸。[0020]本實用新型拉伸機的傳感器一端連接電動缸,另一端連接夾具，當電動缸帶動傳 感器一起移動時，傳感器可以測得夾具上的拉伸力，即為試樣拉伸過程中試樣所受拉力。[0021]本實用新型的多功能多軸向拉伸機能的拉伸速度可調(diào)。由于電動缸與電機連接， 其速度可通過調(diào)節(jié)電機轉(zhuǎn)速來實現(xiàn)，本實用新型的各個拉伸機構上的電動缸及電機都相互 獨立，互不影響。采用電動缸驅(qū)動拉伸可以對拉伸速度實現(xiàn)高精度控制，使用者可以根據(jù)實 際需要設定某個拉伸速度，電動缸能以該速度進行精確拉伸。[0022]作為優(yōu)選，本實用新型拉伸機的拉伸速度范圍為lmm/min 200mm/min。[0023]作為優(yōu)選，本實用新型的拉伸機能實現(xiàn)等軸拉伸或等比拉伸；所述的等軸拉伸是 指各軸向拉伸的速度相等，所述的等比拉伸是指各軸向拉伸的速度成比例。由于各個拉伸機構的速度可調(diào)，因此通過調(diào)節(jié)各個拉伸機構的電動缸驅(qū)動拉伸的速度，就可以實現(xiàn)等軸拉伸或等比拉伸。所述的加載平臺、連接座、支撐座利用常用的金屬材料都可以制造，優(yōu)選采用不銹鋼材料制造。本實用新型拉伸機的連接座與支撐座連接，支撐座上設有電動缸，電動缸通過相應連接件與力/位移傳感器連接，力傳感器另一端連接夾具。試樣加載過程中，電動缸帶動夾具拉伸試樣，電動缸速度可調(diào)，電動缸與夾具之間的傳感器可測得拉伸過程中的力和位移，并將測得的數(shù)據(jù)傳給微機處理。當需要變換測試方式時，例如，從單軸拉伸變?yōu)殡p軸拉伸，可通過調(diào)整連接座之間的角度來實現(xiàn)，連接座可以在加載平臺上沿周向每隔10°轉(zhuǎn)動，同時支撐座在連接座上可前后移動，實現(xiàn)調(diào)節(jié)最大拉伸位移的目的。本實用新型提供的拉伸機可控制不同軸向的拉伸速度并且可實現(xiàn)多種方式的拉伸，可以測得試樣在不同拉伸方向、不同拉伸速度下的載荷位移曲線。本實用新型的有益效果在于I)本實用新型的拉伸機結(jié)構簡單、可自由拆裝，拉伸速度、拉伸位移量程可調(diào)，應用范圍廣泛；2)本實用新型的拉伸機可測試試樣在不同加載方式(包括多個軸向或等軸拉伸、等比拉伸等方式)下的力學性能，有利于更加全面深入地探究試樣的性能；3)本實用新型克服了現(xiàn)有的拉伸機存在的不能靈活調(diào)節(jié)拉伸軸方向，各驅(qū)動器不能獨立控制的缺點，并具有易維護、裝卸方便、易于改裝等優(yōu)點。

圖1是本實用新型的拉伸機實現(xiàn)單軸拉伸的結(jié)構示意圖；圖2是本實用新型的拉伸機實現(xiàn)雙軸拉伸的結(jié)構示意圖；圖3是本實用新型的拉伸機實現(xiàn)三軸拉伸的結(jié)構示意圖。圖中所示1.加載平臺，2.連接座，3.電動缸，4.支撐座，5.傳感器，6.夾具，7.加載平臺上的安裝孔，8.連接座上的安裝孔，9.圓弧鍵槽導軌。
具體實施方式
本實用新型提供一種可實現(xiàn)多種方式加載的多功能多軸向拉伸機，該拉伸機可控制不同軸向的拉伸速度、并且能實現(xiàn)等軸拉伸或等比拉伸。本實用新型的拉伸機由加載平臺I和多個拉伸機構組成，所述的拉伸機構包括連接座2、電動缸3、支撐座4、傳感器5和夾具6，所述的連接座2能轉(zhuǎn)動，所述的拉伸機構與加載平臺I能自由拆裝組合其中，所述的加載平臺I上設有圓弧鍵槽導軌9，所述的連接座設在圓弧鍵槽導軌9上，所述的連接座2底部設有與圓弧鍵槽導軌9相配合的突出鍵，使所述的連接座2沿圓弧鍵槽導軌9轉(zhuǎn)動；所述的加載平臺I上沿圓周方向設有多個可供連接座選擇安裝的安裝孔7 ；所述連接座2與支撐座4連接；所述的支撐座4上設有電動缸3 ；[0040]所述傳感器5的一端連接電動缸3,另一端連接夾具6 ；[0041]所述的電動缸3驅(qū)動夾具6拉伸試樣。[0042]本實用新型的拉伸機在加載平臺I上設有圓弧鍵槽導軌9，所述的連接座2設在 圓弧鍵槽導軌9上，并且在連接座2的底部設有與圓弧鍵槽導軌9相配合的突出鍵，使連接 座2能夠沿圓弧鍵槽導軌9轉(zhuǎn)動并且可在加載平臺I上任意移動，同時圓弧鍵槽9又能在 徑向固定突出鍵，保證了連接座2只能沿圓弧鍵槽導軌9運動，拉伸機構在加載平臺I上的 位置由連接座確定，因此保證了各個拉伸機構能夠根據(jù)實際需要安放到相應位置。[0043]作為優(yōu)選,所述圓弧鍵槽導軌的寬度為6mm 8mm,所述突出鍵的寬度為5. 5mm 7. 5mm ο[0044]作為優(yōu)選，所述拉伸機的支撐座4底部設有鍵槽，連接座2上設有與鍵槽配合的突 出鍵，所述的支撐座4能在所述的連接座2上前后移動。所述拉伸機的拉伸位移量程可調(diào)， 拉伸位移量程的調(diào)節(jié)范圍是O 200mm?？稍谶B接座2與支撐座4上對應位置布置多個螺 栓孔，根據(jù)實際需要，將支撐座4在連接座2上移動到合適的位置，用螺栓將支撐座4固定， 支撐座4與連接座2不同的連接位置對應不同的拉伸位移量程?？筛鶕?jù)試樣的大小來選擇 不同的位移量程。[0045]本實用新型的拉伸機設有多個拉伸機構，可以通過改變拉伸機構的數(shù)量和位置來 使拉伸機實現(xiàn)單軸拉伸或多軸拉伸。例如，要進行單軸拉伸時，在加載平臺I上配置兩個拉 伸機構并將其固定、調(diào)節(jié)至對稱位置，即可實現(xiàn)單軸拉伸；要進行雙軸拉伸時，在加載平臺 I上配置四個拉伸機構并將其固定、調(diào)節(jié)至對稱位置，即可實現(xiàn)雙軸拉伸；要進行三軸拉伸 時，在加載平臺I上配置三個拉伸機構并將其固定、調(diào)節(jié)至相應位置，即可實現(xiàn)三軸拉伸； 要進行四軸以上的拉伸時，根據(jù)實際需要，在加載平臺I上配置四個以上的拉伸機構并將 其固定、調(diào)節(jié)至相應位置且不對稱布置時，即可實現(xiàn)四軸以上的多軸拉伸。[0046]本實用新型拉伸機的加載平臺I上沿圓周方向設有多個可供連接座選擇安裝的 安裝孔7，用于將連接座2固定在加載平臺I上，拉伸機構的位置由連接座2確定。根據(jù)實 際需要進行單軸拉伸或多軸拉伸時，將相應數(shù)量的拉伸機構的連接座2通過螺栓連接固定 在加載平臺I上，調(diào)節(jié)拉伸機構至合適的位置，即可實現(xiàn)單軸拉伸或多軸拉伸。[0047]本實用新型拉伸機的傳感器5 —端連接電動缸3,另一端連接夾具6,當電動缸3 帶動傳感器5—起移動時，傳感器可以測得夾具6上的拉伸力，即為試樣拉伸過程中試樣所 受拉力。[0048]本實用新型的多功能多軸向拉伸機能的拉伸速度可調(diào)。由于電動缸與電機連接， 其速度可通過調(diào)節(jié)電機轉(zhuǎn)速來實現(xiàn)，本實用新型的各個拉伸機構上的電動缸及電機都相互 獨立，互不影響。采用電動缸驅(qū)動拉伸可以對拉伸速度實現(xiàn)高精度控制，使用者可以根據(jù)實 際需要設定某個拉伸速度，電動缸能以該速度進行精確拉伸。[0049]作為優(yōu)選，本實用新型拉伸機的拉伸速度范圍為lmm/min 200mm/min。[0050]作為優(yōu)選，本實用新型的拉伸機能實現(xiàn)等軸拉伸或等比拉伸；所述的等軸拉伸是 指各軸向拉伸的速度相等，所述的等比拉伸是指各軸向拉伸的速度成比例。由于各個拉伸 機構的速度可調(diào)，因此通過調(diào)節(jié)各個拉伸機構的電動缸驅(qū)動拉伸的速度，就可以實現(xiàn)等軸 拉伸或等比拉伸。[0051]所述的加載平臺1、連接座2、支撐座4利用常用的金屬材料都可以制造，優(yōu)選采用不銹鋼材料制造。本實用新型拉伸機的連接座與支撐座連接，支撐座上設有電動缸，電動缸通過相應連接件與力/位移傳感器連接，力傳感器另一端連接夾具。試樣加載過程中，電動缸帶動夾具拉伸試樣，電動缸速度可調(diào)，電動缸與夾具之間的傳感器可測得拉伸過程中的力和位移，并將測得的數(shù)據(jù)傳給微機處理。當需要變換測試方式時，例如，從單軸拉伸變?yōu)殡p軸拉伸，可通過調(diào)整連接座之間的角度來實現(xiàn)，連接座可以在加載平臺上沿周向每隔10°轉(zhuǎn)動，同時支撐座在連接座上可前后移動，實現(xiàn)調(diào)節(jié)最大拉伸位移的目的。本實用新型提供的拉伸機可控制不同軸向的拉伸速度并且可實現(xiàn)多種方式的拉伸，可以測得試樣在不同拉伸方向、不同拉伸速度下的載荷位移曲線。
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。如圖1所示，當需要實現(xiàn)單軸拉伸時，在加載平臺I上配置兩個拉伸機構并將其固定、調(diào)節(jié)至對稱位置，每個拉伸機構包括連接座2、電動缸3、支撐座4、傳感器5和夾具6各一個，將試樣(例如薄膜)兩端分別裝夾到兩個拉伸機構的夾具6上，根據(jù)實際需要設定電動機轉(zhuǎn)速，被夾持的試樣隨著電動缸的移動而被拉伸，與夾具相連的傳感器5實時記錄拉伸過程中試樣所受拉力，從而得到單軸拉伸的載荷位移曲線，同時支撐座4可在連接座2上前后移動來調(diào)節(jié)拉伸位移量程。如圖2所示，當需要實現(xiàn)雙軸拉伸時，在加載平臺I上配置四個拉伸機構并將其固定、調(diào)節(jié)至對稱位置，每個拉伸機構包括連接座2、電動缸3、支撐座4、傳感器5和夾具6各一個，將連接座2沿加載平臺I圓弧鍵槽導軌轉(zhuǎn)動，當四個拉伸機構轉(zhuǎn)成相互垂直時一定角度時與加載平臺I固定住，將試樣裝夾到四個拉伸機構的夾具6上，根據(jù)實際需要設定電動機轉(zhuǎn)速，被夾持的試樣隨著電動缸的移動而被拉伸，與夾具相連的傳感器5實時記錄拉伸過程中試樣所受拉力，從而得到雙軸拉伸的載荷位移曲線。由于各個拉伸機構的拉伸速度可調(diào)，可根據(jù)實際需要調(diào)節(jié)拉伸速度實現(xiàn)等軸拉伸或等比拉伸。支撐座4可在連接座2上前后移動來調(diào)節(jié)拉伸位移量程。如圖3所示，當需要實現(xiàn)三軸拉伸時，在加載平臺I上配置三個拉伸機構并將其固定、調(diào)節(jié)至對稱位置，每個拉伸機構包括連接座2、電動缸3、支撐座4、傳感器5和夾具6各一個，將連接座2沿加載平臺I圓弧鍵槽導軌轉(zhuǎn)動，當三個拉伸機構轉(zhuǎn)成一定角度時與加載平臺I固定住，以實現(xiàn)三軸拉伸，將試樣裝夾到拉伸機構的夾具6上，根據(jù)實際需要設定電動機轉(zhuǎn)速，被夾持的試樣隨著電動缸的移動而被拉伸，與夾具相連的傳感器5實時記錄拉伸過程中試樣所受拉力，從而得到三軸拉伸的載荷位移曲線。同時支撐座4可在連接座2上前后移動來調(diào)節(jié)拉伸位移量程。當需要實現(xiàn)四軸拉伸時，需要在加載平臺I上配置四個拉伸機構，每個拉伸機構包括連接座2、電動缸3、支撐座4、傳感器5和夾具6各一個，將連接座2沿加載平臺I圓弧鍵槽導軌轉(zhuǎn)動，當四個拉伸機構轉(zhuǎn)成一定角度(不相互垂直)時與加載平臺I固定住，以實現(xiàn)四軸拉伸，將試樣裝夾到拉伸機構的夾具6上，根據(jù)實際需要設定電動機轉(zhuǎn)速，被夾持的試樣隨著電動缸的移動而被拉伸，與夾具相連的傳感器5實時記錄拉伸過程中試樣所受拉力，從而得到四軸拉伸的載荷位移曲線。上述實施例僅用于說明本實用新型而不用于限制本實用新型的范圍。此外應理解，在閱讀了本實用新型講授的內(nèi)容之后，本領域技術人員可以對本實用新型作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權利要求書 所限定的范圍。
權利要求1.一種多功能多軸向加載拉伸機，由加載平臺(I)和多個拉伸機構組成，其特征在于所述的拉伸機構包括連接座(2)、電動缸(3)、支撐座(4)、傳感器(5)和夾具￠)，所述的連接座⑵能轉(zhuǎn)動，所述的拉伸機構與加載平臺⑴能自由拆裝組合其中，所述的加載平臺(I)上設有圓弧鍵槽導軌(9)，所述的連接座(2)設在圓弧鍵槽導軌 (9)上，所述的連接座(2)底部設有與圓弧鍵槽導軌(9)相配合的突出鍵，使所述的連接座(2)沿圓弧鍵槽導軌(9)轉(zhuǎn)動；所述的加載平臺上沿圓周方向設有多個可供連接座選擇安裝的安裝孔(7)；所述連接座(2)與支撐座(4)連接；所述的支撐座⑷上設有電動缸⑶；所述傳感器(5)的一端連接電動缸(3)，另一端連接夾具(6)；所述的電動缸(3)驅(qū)動夾具(6)拉伸試樣。
2.根據(jù)權利要求1所述的多功能多軸向加載拉伸機，其特征在于所述拉伸機的支撐座(4)底部設有鍵槽，連接座(2)上設有與鍵槽配合的突出鍵，使拉伸位移量程可調(diào)。
3.根據(jù)權利要求2所述的多功能多軸向加載拉伸機，其特征在于所述拉伸位移量程的范圍是O 200mm。
4.根據(jù)權利要求1或2所述的多功能多軸向加載拉伸機，其特征在于所述拉伸機的拉伸為單軸拉伸或多軸拉伸。
5.根據(jù)權利要求1或2所述的多功能多軸向加載拉伸機，其特征在于所述拉伸機的拉伸為等軸拉伸或等比拉伸。
6.根據(jù)權利要求1或2所述的多功能多軸向加載拉伸機，其特征在于所述拉伸機的拉伸速度可調(diào)。
7.根據(jù)權利要求1或2所述的多功能多軸向加載拉伸機，其特征在于所述拉伸機的拉伸速度范圍為lmm/min 200mm/min。
8.根據(jù)權利要求1所述的多功能多軸向加載拉伸機，其特征在于所述圓弧鍵槽導軌的寬度為 8謹。
9.根據(jù)權利要求1所述的多功能多軸向加載拉伸機，其特征在于所述突出鍵的寬度為5.5mm 7. 5mm0
10.根據(jù)權利要求1或2所述的多功能多軸向加載拉伸機，其特征在于所述的加載平臺 (I)、連接座(2)、支撐座(4)采用不銹鋼材料制造。
專利摘要本實用新型公開一種多功能多軸向加載拉伸機，由加載平臺和多個拉伸機構組成，每個拉伸機構包括連接座、電動缸、支撐座、傳感器和夾具各一個，加載平臺上設有圓弧鍵槽導軌，連接座設在圓弧鍵槽導軌上，并且可沿圓弧鍵槽導軌轉(zhuǎn)動；在加載平臺上固定拉伸機構,支撐座與拉伸機構上的連接座連接，支撐座上設有電動缸，電動缸連接傳感器一端，傳感器另一端與夾具連接，電動缸帶動夾具拉伸試樣，傳感器可實時記錄拉伸力大小，可根據(jù)實際需要進行等速拉伸或者等比拉伸。通過調(diào)整拉伸機構的數(shù)量以及固定的相應位置，即可靈活實現(xiàn)單軸拉伸或多軸拉伸。本實用新型克服了現(xiàn)有的拉伸機不能靈活調(diào)節(jié)拉伸軸方向，各驅(qū)動器不能獨立控制的缺點，并具有易維護、裝卸方便、易于改裝等優(yōu)點。
文檔編號G01N3/08GK202837101SQ20122049873
公開日2013年3月27日 申請日期2012年9月27日 優(yōu)先權日2012年9月27日
發(fā)明者李鐵風, 曲紹興, 酈科, 鄒咤南, 李振華, 呂榮坤 申請人:浙江大學