一种100吨拉扭设备的制作方法

本实用新型涉及拉扭设备领域，特别涉及一种100吨拉扭设备。

背景技术：

随着现代工业的发展,对材料的安全测试变得尤为重要，为了检测材料在各种复杂环境(高温、高压、真空、腐蚀等)下的具体参数,就要进行精确的抗拉压扭转试验以便得到较好的机械性能、工艺性能、结构强度等,从而控制产品质量。

现有对材料进行拉力测试，需要使用到砝码吊载使用，对测量者的安全有较大的威胁，同时在钢丝绳进行测量时，拉力测量的同时会使钢丝绳同时产生一个旋转力，在需要停止测量时没有结构对其扭矩进行卸载，为此，我们提出一种100吨拉扭设备。

技术实现要素：

本实用新型的主要目的在于提供一种100吨拉扭设备，可以有效解决背景技术中的问题。

为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案为：

一种100吨拉扭设备，从下而上依次包括底座、加载横梁、上横梁以及反力梁，所述底座与上横梁之间的四角处均设置有立柱固定连接，所述加载横梁活动设置在底座与上横梁之间的立柱表面，所述加载横梁与反力梁之间通过设置两组拉杆固定连接，所述底座的上表面活动设置有转盘，且转盘表面固定设置有下夹具座，所述加载横梁的下表面固定设置有上夹具座，且上夹具座和下夹具座规格相同，并在夹具座内嵌入式设置有两块夹具，所述夹具的一侧均螺旋设置有吊环，其中一个所述夹具的顶端安装有扭矩传感器，且两个夹具之间夹设有铅块，所述铅块固定设置于试样的两端，所述底座的内部安装有伺服电机，且伺服电机的输出轴一端与转盘的下表面通过螺丝固定连接，并在伺服电机的另一端设置有旋转编码器，所述上横梁的中部安装有加载油缸，所述反力梁的下表面安装有负荷传感器。

优选的，所述负荷传感器、扭矩传感器以及旋转编码器均通过导线与外界的显示屏连接。

优选的，在同一平面内，所述负荷传感器、加载油缸、上夹具座以及下夹具座均位于同一垂线上，且加载油缸的输出轴与负荷传感器的下表面相互贴合。

优选的，所述上横梁与加载横梁之间形成标定空间，且该标定空间的高度为650mm，所述加载横梁与底座之间形成加载空间，且该加载空间的高度为1600mm。

优选的，所述底座上表面位于转盘四周的位置处固定设置有环状的角度盘，所述下夹具座通过螺丝固定设置在转盘的表面，且下夹具座的内部开设有倒“t”形的凹槽，并在下夹具座内位于凹槽的底端开设有预留槽，两块所述夹具与凹槽配套契合，所述下夹具座与上夹具座呈上下对称分布。

优选的，对于试样两端设置的铅块的制备还包括以下步骤：

a、初步制型：在距试样两端一个夹持长度处用软铁丝等材料牢固捆扎，去掉端头捆扎丝，制成帚头状，在任何情况下不得对裸露的钢丝进行校直，但允许弯曲成钩型；

b、清洁处理：制成帚头状钢丝绳试样应将纤维芯切至捆扎处，为了浇铸牢固，应清除帚头钢丝表面油污，可沾浸少量助镀剂，但不得损伤钢丝表面；

浸渍后的钢丝放置到灌铅模具的内腔中，然后从灌铅口灌入铅锡合金或其他合金浇铸成圆锥形的铅块，但不得改变钢丝性能。

优选的，在所述步骤c中灌铅模具的使用方法包括以下步骤：

c-1、将试样的一端放入模具中，等分的两半模具合起后通过螺栓锁紧；

c-2、将模具扶稳后用勺子将铅液从灌铅口倒入模具中；

c-3、待模具内铅液冷却后，即可打开模具，得到圆锥形的铅块。

与现有技术相比，本实用新型提供了一种100吨拉扭设备，具有如下有益效果：

1、本实用新型采用一种立式的框架机构，避免挂载砝码进行测量，从而提高了设备使用的安全性，使用加载油缸进行反向加压，改变加载横梁与底座之间的距离，通过负荷传感器检测拉力的大小，保证试样产生拉力的准确性；

2、本实用新型使用夹具座和夹具的结构设计，方便拆装检测的同时，确保试样轴向上的稳定，两组夹具对试样一端的铅块实现限位作用的同时，再将两组夹具嵌入到夹具座内进行二次限位，起到双重保障作用。

3、本实用新型通过设置角度盘、扭矩传感器以及旋转编码器，在试样释放后，转盘相当于自由端，可径向无限旋转，扭转角度直接反映到角度盘的同时，加装的扭矩传感器和旋转编码器可进行实时观测，所得参数在外接屏上显示，同时设置的伺服电机可卸载扭矩。

该装置中未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。

附图说明

图1为本实用新型一种100吨拉扭设备的整体结构示意图；

图2为本实用新型一种100吨拉扭设备的电缆浇铸夹具使用方法示意图；

图3为本实用新型一种100吨拉扭设备的局部结构示意图；

图4为本实用新型一种100吨拉扭设备的加工后的钢丝绳试样剖视图；

图5为本实用新型一种100吨拉扭设备的浇铸铅模示意图；

图6为现有的钢丝绳旋转性能分析及测定结构图。

图中：1、底座；2、加载横梁；3、上横梁；4、反力梁；5、立柱；6、拉杆；7、加载油缸；8、负荷传感器；9、上夹具座；10、下夹具座；11、夹具；12、扭矩传感器；13、吊环；14、铅块；15、转盘；16、角度盘；17、伺服电机；18、旋转编码器。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

对比例：参照图6所示，为满足iso21669钢丝绳旋转性能分析及测定方法，该图为经典测试方法。

仔细分析，该结构有如下优缺点，优点为：

1、它能够直接反应钢丝绳的使用情况，真实再现试样现场使用环境；

2、使用过程中包含了试样的自重，使试样的重力因素在本试样中得到考量。

但是同样，其缺点也很明显，具体分为如下几条：

1、需要挂载砝码太重，试验中难以操作；

2、砝码挂上之后钢丝绳由于旋转惯性，需要很长时间才能平衡，旋转角度难以准确测量；

3、挂载砝码时容易出现旋转摆动，在试验区域的人员，仪器设备很容易遭到伤害损毁。

实施例：参照图1-5所示，一种100吨拉扭设备，从下而上依次包括底座1、加载横梁2、上横梁3以及反力梁4，底座1与上横梁3之间的四角处均设置有立柱5固定连接，加载横梁2活动设置在底座1与上横梁3之间的立柱5表面，加载横梁2与反力梁4之间通过设置两组拉杆6固定连接，底座1的上表面活动设置有转盘15，且转盘15表面固定设置有下夹具座10，加载横梁2的下表面固定设置有上夹具座9，且上夹具座9和下夹具座10规格相同，并在夹具座内嵌入式设置有两块夹具11，夹具11的一侧均螺旋设置有吊环13，其中一个夹具11的顶端安装有扭矩传感器12，且两个夹具11之间夹设有铅块14，铅块14固定设置于试样的两端，底座1的内部安装有伺服电机17，且伺服电机17的输出轴一端与转盘15的下表面通过螺丝固定连接，并在伺服电机17的另一端设置有旋转编码器18，上横梁3的中部安装有加载油缸7，反力梁4的下表面安装有负荷传感器8。

采用一种立式的框架机构，避免挂载砝码进行测量，从而提高了设备使用的安全性，使用加载油缸7进行反向加压，改变加载横梁2与底座1之间的距离，通过负荷传感器8检测拉力的大小，保证试样产生拉力的准确性。

参照图1所示，负荷传感器8、扭矩传感器12以及旋转编码器18均通过导线与外界的显示屏连接。

参照图1所示，在同一平面内，负荷传感器8、加载油缸7、上夹具座9以及下夹具座10均位于同一垂线上，且加载油缸7的输出轴与负荷传感器8的下表面相互贴合。

通过设置角度盘16、扭矩传感器12以及旋转编码器18，在试样释放后，转盘15相当于自由端，可径向无限旋转，扭转角度直接反映到角度盘16的同时，加装的扭矩传感器12和旋转编码器18可进行实时观测，所得参数在外接屏上显示，同时设置的伺服电机17可卸载扭矩。

参照图1所示，上横梁3与加载横梁2之间形成标定空间，且该标定空间的高度为650mm，加载横梁2与底座1之间形成加载空间，且该加载空间的高度为1600mm。

参照图1-3所示，底座1上表面位于转盘15四周的位置处固定设置有环状的角度盘16，下夹具座10通过螺丝固定设置在转盘15的表面，且下夹具座10的内部开设有倒“t”形的凹槽，并在下夹具座10内位于凹槽的底端开设有预留槽，两块夹具11与凹槽配套契合，下夹具座10与上夹具座9呈上下对称分布。

使用夹具座和夹具11的结构设计，方便拆装检测的同时，确保试样轴向上的稳定，两组夹具11对试样一端的铅块14实现限位作用的同时，再将两组夹具11嵌入到夹具座内进行二次限位，起到双重保障作用。

参照图4所示，对于试样两端设置的铅块14的制备还包括以下步骤：

c、初步制型：在距试样两端一个夹持长度处用软铁丝等材料牢固捆扎，去掉端头捆扎丝，制成帚头状，在任何情况下不得对裸露的钢丝进行校直，但允许弯曲成钩型；

d、清洁处理：制成帚头状钢丝绳试样应将纤维芯切至捆扎处，为了浇铸牢固，应清除帚头钢丝表面油污，可沾浸少量助镀剂，但不得损伤钢丝表面；

浸渍后的钢丝放置到灌铅模具的内腔中，然后从灌铅口灌入铅锡合金或其他合金浇铸成圆锥形的铅块14，但不得改变钢丝性能。

该铅块14的制作确保了试样两端的稳固，进而确保测试作业的顺利进行。

参照图5所示，在步骤c中灌铅模具的使用方法包括以下步骤：

c-1、将试样的一端放入模具中，等分的两半模具合起后通过螺栓锁紧；

c-2、将模具扶稳后用勺子将铅液从灌铅口倒入模具中；

c-3、待模具内铅液冷却后，即可打开模具，得到圆锥形的铅块14。

工作原理：下夹具座10为可旋转夹具，能够承受轴向100吨以上的拉力，在转盘15内设置旋转主轴锁紧销，使得下夹具座10在自由状态下不旋转，角度盘16默认其当前角度为零，

在进行测量之前，将试样两端的铅块14当如到两个夹具11之间，然后再将两组夹具11嵌入到夹具座内进行二次限位，此时上下夹具座对试样的两端进行固定，方便后续作业的进行，

当轴向力值加载时，加载油缸7推反力梁4向上位移，通过拉杆6拖动加载横梁2向上运动，拉紧试样，当力值上升时钢丝绳试样由于每个绳股都是螺旋线，在试样轴向受力时会产生一个使螺旋线伸长的拉应力和使螺旋线自由端旋转的剪应力，根据经验可以确定该剪应力将与轴向力值成正比，即轴向力越大，相应扭矩越大。

检测结束后的试样释放时，转盘15相当于自由端，可径向无限旋转，扭转角度直接反映到角度盘16的同时，加装的扭矩传感器12和旋转编码器18可进行实时观测，所得参数在外接屏上显示，同时设置的伺服电机17可卸载扭矩。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。