双轴拉伸力学性能试验装置的制作方法

1.本实用新型涉及一种双轴拉伸力学性能试验装置，属于拉伸试验装置领域。


背景技术：

2.现有的双轴拉伸力学性能试验装置，通常作为独立于万能试验机的设备存在，其多存在拉伸单元和驱动机构分列，通过电动控制来进行匹配统一性的设置，如专利cn206208651u等公开的双轴拉伸力学性能试验装置，无法使之与现有常备的万能试验机匹配使用，万能试验机不能有效利用，试验设备成本高；另外现有的双轴拉伸力学性能试验装置本身结构复杂，且电气控制存在机构复杂操作困难，出问题几率偏大，造价高昂，维修困难、通用性差等现象。


技术实现要素：

3.本实用新型要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提出一种双轴拉伸力学性能试验装置，该双轴拉伸力学性能试验装置能够适合应用在不同型号的试验机上，且能够实现单轴拉伸和双轴拉伸试验，通用性强，降低了试验设备成本；且其结构简单，检修方便。
4.本实用新型所述的双轴拉伸力学性能试验装置，包括外框架，外框架上下左右四个方向分别设有上轴、下轴、左轴和右轴，上轴、下轴、左轴和右轴分别贯穿外框架后与设置在外框架内圈中的上连接板、下连接板、左连接板和右连接板连接固定；上连接板、下连接板、左连接板和右连接板上分别连接夹板固定杆一端，夹板固定杆分别与上连接板、下连接板、左连接板和右连接板之间设有力传感器，夹板固定杆另一端连接有夹板单元；上连接板、左连接板、下连接板和右连接板首尾分别通过一个连杆机构连接；外框架上设有框架夹具。
5.使用时，本装置通过框架夹具固定在万能试验机两侧的立柱上，上轴和下轴分别与万能试验机上下钳口连接固定，如果需要双轴拉伸，则将拉伸试验样品的四个端部分别安装于与上连接板、左连接板、下连接板和右连接板连接的夹板单元上，此时向上拉动上轴，上轴向上运动带动上连接板向上运动，上连接板向上运动通过与其连接的两个连杆机构推动左连接板和右连接板分别向左和向右运动，左连接板和右连接板分别向左和向右运动通过与其连接的连杆机构推动下连接板向下运动，上连接板、左连接板、下连接板和右连接板各自向相应的方向运动带动对应的夹板单元拉紧拉伸试验样品，力传感器可以实时获得试样受力情况并且将受力情况传输给相应单元；如果仅需要单轴拉伸，根据实际情况可以选择试验样品两端分别与对应上轴和下轴的夹板单元固定，或者选择与左轴和右轴连接的夹板单元固定即可。上轴与下轴同轴，左轴与右轴同轴；上轴、下轴、左轴和右轴中操作任何一根轴都可以控制对试验样品的拉伸。
6.优选的，所述的力传感器为轮辐传感器，轮辐传感器通过螺栓与上连接板、下连接板、左连接板或右连接板连接固定，夹板固定杆一端与轮辐传感器内圈壁通过螺纹连接固
定。轮辐传感器电连接信号收集单元，可以将实时力的信号传输至信号收集单元，试验人员获得试验结果。
7.优选的，所述的连杆机构包括弯折状的旋转连杆，旋转连杆弯折处通过转轴与连接支架连接，连接支架与外框架固定，旋转连杆的两个支脚端部各分别与一根推动连杆的一端铰接，两根推动连杆的另一端分别与对应位置的上连接板、下连接板、左连接板或右连接板铰接。连杆机构一共为4个，上连接板两端分别通过一个连杆机构连接左连接板和右连接板，下连接板两端分别通过一个连杆机构连接左连接板和右连接板；具体工作过程中，旋转连杆围绕转轴自由转动，当上轴向上运动时，带动上连接板向上运动，上连接板向上运动带动与其连接的两个连杆机构的推动连杆动作，与上连接板连接两根推动连杆动作带动相应的旋转连杆转动，旋转连杆转动带动与左连接板和右连接板连接的推动连杆动作，推动连杆分别推动左连接板和右连接板分别向左和向右都运动，左连接板和右连接板分别向左和向右都运动带动与其底端连接的另一根推动连杆动作，此推动连杆动作带动相应的旋转连杆转动，旋转连杆转动带动与下连接板连接的推动连杆向下推动下连接板，下连接板向下运动，从而最终实现了上连接板、左连接板、下连接板和右连接板对试验样品的拉伸。4个连杆机构的旋转连杆和两根推动连杆的长度等相配合，保证上连接板和下连接板上下移动的距离相同，左连接板和右连接板左右移动的距离相同。例如，当旋转连杆90
°
弯折，且与旋转连杆连接的两根推动连杆长度相同，推动连杆与上连接板铰接点与旋转连杆转轴之间的直线与另一根推动连杆与左连接板铰接点与旋转连杆转轴之间的直线相垂直，其他连杆机构与此连杆机构左右对称上下对称，此时上连接板、下连接板、左连接板或右连接板的拉伸距离相同。1个连杆机构的两个推动连杆的长度可以选择不同的长度，4个上述连杆机构相配合，可以实现不同方向力度大小试验。
8.优选的，所述的框架夹具的数量为2个以上，2个以上的框架夹具分设在外框架两侧。方便本装置与万能试验机的稳定可靠安装。
9.优选的，所述的框架夹具包括两块夹具板，两块夹具板的一端分别与外框架固定，两块夹具板的另一端通过锁紧螺栓锁紧连接，两块夹具板之间设有夹紧间距。两块夹具板相对面设有弧状凹槽，方便充分与万能试验机立柱相贴实，通过旋紧锁紧螺栓将两块夹具板与万能试验机立柱固定。
10.优选的，所述的与外框架固定的夹具板一端设有长条孔，夹具板通过固定螺栓和长条孔与外框架固定。不同型号的万能试验机的立柱与上下钳口之间的距离不同，可以通过调节位于长条孔的位置调节伸出外框架的夹具板长度，使本装置适合应用与不同的万能试验机。
11.优选的，所述的夹板单元包括固定板和活动板，固定板与夹板固定杆固定连接，活动板与固定板通过蝶形螺母和螺栓连接固定。试验样品端部插入固定板和活动板之间，然后旋拧螺栓和蝶形螺母，将固定板和活动板之间的距离逐渐缩短，直至将试验样品夹紧。
12.优选的，所述的上轴、下轴、左轴和右轴与外框架之间分别设有直线轴承，保证上轴、下轴、左轴和右轴可以正常分别上下左右运动。
13.优选的，所述的外框架底面增设下垫板，下轴贯穿下垫板，下垫板对外框架起到支撑保护的作用，使用时下垫板放置到万能试验机的相应位置上。
14.在平面应变近似状态试验时也可应用本装置，使用时，将连杆机构与左连接板和
右连接板之间的连接断开，并且左连接板和右连接板上设有螺纹孔，定位螺栓穿过外框架与左连接板和右连接板上螺纹孔连接，使左连接板和右连接板位置固定不动，十字样板的作用两端分别被左连接板和右连接板上的夹板单元夹紧，十字样板的上下两端分别被上连接板和下连接板的夹板单元夹紧，试验机同时控制上轴和下轴分别拉伸，以此实现样板的平面应变近似状态试验。
15.本实用新型与现有技术相比所具有的有益效果是：
16.本实用新型结构简单，设计合理，本装置为万能试验机的补充装置，匹配各种型号的试验机，解决了普通万能试验机实现对试验样品单轴拉伸与双轴拉伸的共存问题，也可以实现不同方向力度大小试验，充分利用现有万能试验机，通用性强，降低了试验设备成本；并且还可以用于样板的平面应变近似状态试验；且其结构简单，检修方便。
附图说明
17.图1是双轴拉伸力学性能试验装置结构示意图(立体图)；
18.图2是双轴拉伸力学性能试验装置(去除部分连接支架)；
19.图3是图1中a局部放大图；
20.图4是双轴拉伸力学性能试验装置拉伸状态示意图。
21.图中：1、外框架；2、连接支架；3、上轴；4、力传感器；5、夹板固定杆；6、夹板单元；7、右连接板；8、右轴；9、连杆机构；10、下轴；11、下垫板；12、下连接板；13、左连接板；14、左轴；15、长条孔；16、夹具板；17、锁紧螺栓；18、弧状凹槽；19、活动板；20、蝶形螺母；21、旋转连杆；22、推动连杆；23、转轴；24、上连接板；25、框架夹具；26、固定板；27、固定螺栓；28、直线轴承；29、定位螺栓。
具体实施方式
22.下面结合附图对本实用新型作进一步描述：
23.如图1-图4，本实用新型所述的双轴拉伸力学性能试验装置，包括外框架1，外框架1上下左右四个方向分别设有上轴3、下轴10、左轴14和右轴8，上轴3、下轴10、左轴14和右轴8分别贯穿外框架1后与设置在外框架1内圈中的上连接板24、下连接板12、左连接板13和右连接板7连接固定；上连接板24、下连接板12、左连接板13和右连接板7上分别连接夹板固定杆5一端，夹板固定杆5分别与上连接板24、下连接板12、左连接板13和右连接板7之间设有力传感器4，夹板固定杆5另一端连接有夹板单元6；上连接板24、左连接板13、下连接板12和右连接板7首尾分别通过一个连杆机构9连接；外框架1上设有框架夹具25。
24.本实施例中：
25.力传感器4为轮辐传感器，轮辐传感器通过螺栓与上连接板24、下连接板12、左连接板13或右连接板7连接固定，夹板固定杆5一端与轮辐传感器内圈壁通过螺纹连接固定。轮辐传感器电连接信号收集单元，可以将实时力的信号传输至信号收集单元，试验人员获得试验结果。
26.连杆机构9包括弯折状的旋转连杆21，旋转连杆21弯折处通过转轴23与连接支架2连接，连接支架2与外框架1固定，旋转连杆21的两个支脚端部各分别与一根推动连杆22的一端铰接，两根推动连杆22的另一端分别与对应位置的上连接板24、下连接板12、左连接板
13或右连接板7铰接。连杆机构9一共为4个，上连接板24两端分别通过一个连杆机构9连接左连接板13和右连接板7，下连接板12两端分别通过一个连杆机构9连接左连接板13和右连接板7；具体工作过程中，旋转连杆21围绕转轴23自由转动，当上轴3向上运动时，带动上连接板24向上运动，上连接板24向上运动带动与其连接的两个连杆机构9的推动连杆22动作，与上连接板24连接两根推动连杆22动作带动相应的旋转连杆21转动，旋转连杆21转动带动与左连接板13和右连接板7连接的推动连杆22动作，推动连杆22分别推动左连接板13和右连接板7分别向左和向右都运动，左连接板13和右连接板7分别向左和向右都运动带动与其底端连接的另一根推动连杆22动作，此推动连杆22动作带动相应的旋转连杆21转动，旋转连杆21转动带动与下连接板12连接的推动连杆22向下推动下连接板12，下连接板12向下运动，从而最终实现了上连接板24、左连接板13、下连接板12和右连接板7对试验样品的拉伸。
27.4个连杆机构9的旋转连杆21和两根推动连杆22的长度等相配合，保证上连接板24和下连接板12上下移动的距离相同，左连接板13和右连接板7左右移动的距离相同。例如，当旋转连杆21为90
°
弯折，且与旋转连杆21连接的两根推动连杆22长度相同，推动连杆22与上连接板24铰接点与旋转连杆21转轴23之间的直线与另一根推动连杆22与左连接板13铰接点与旋转连杆21转轴23之间的直线相垂直，其他连杆机构9与此连杆机构9左右对称上下对称，此时上连接板24、下连接板12、左连接板13或右连接板7的拉伸距离相同。转轴23两端各自连接一个连接支架2，上连接板24、下连接板12、左连接板13或右连接板7两端分别位于两块连接支架2之间，两块连接支架2在一定程度上对上连接板24、下连接板12、左连接板13或右连接板7的运动起到限制导向的作用，使试样的拉伸试验结果更准确。
28.框架夹具25的数量为2个以上，2个以上的框架夹具25分设在外框架1两侧。方便本装置与万能试验机的稳定可靠安装。
29.框架夹具25包括两块夹具板16，两块夹具板16的一端分别与外框架1固定，两块夹具板16的另一端通过锁紧螺栓17锁紧连接，两块夹具板16之间设有夹紧间距。两块夹具板16相对面设有弧状凹槽18，方便充分与万能试验机立柱相贴实，通过旋紧锁紧螺栓17将两块夹具板16与万能试验机立柱固定。
30.与外框架1固定的夹具板16一端设有长条孔15，夹具板16通过固定螺栓27和长条孔15与外框架1固定。不同型号的万能试验机的立柱与上下钳口之间的距离不同，可以通过调节位于长条孔15的位置调节伸出外框架1的夹具板16长度，使本装置适合应用与不同的万能试验机。
31.夹板单元6包括固定板26和活动板19，固定板26与夹板固定杆5固定连接，活动板19与固定板26通过蝶形螺母20和螺栓连接固定。试验样品端部插入固定板26和活动板19之间，然后旋拧螺栓和蝶形螺母20，将固定板26和活动板19之间的距离逐渐缩短，直至将试验样品夹紧。
32.上轴3、下轴10、左轴14和右轴8与外框架1之间分别设有直线轴承28，保证上轴3、下轴10、左轴14和右轴8可以正常分别上下左右运动。
33.外框架1底面增设下垫板11，下轴10贯穿下垫板11，下垫板11对外框架1起到支撑保护的作用，使用时下垫板11放置到万能试验机的相应位置上。
34.使用时，本装置通过框架夹具25固定在万能试验机两侧的立柱上，上轴3和下轴10分别与万能试验机上下钳口连接固定，如果需要双轴拉伸，则将拉伸试验样品的四个端部
分别安装于与上连接板24、左连接板13、下连接板12和右连接板7连接的夹板单元6上，此时向上拉动上轴3，上轴3向上运动带动上连接板24向上运动，上连接板24向上运动通过与其连接的两个连杆机构9推动左连接板13和右连接板7分别向左和向右运动，左连接板13和右连接板7分别向左和向右运动通过与其连接的连杆机构9推动下连接板12向下运动，上连接板24、左连接板13、下连接板12和右连接板7各自向相应的方向运动带动对应的夹板单元6拉紧拉伸试验样品，力传感器4可以实时获得试样受力情况并且将受力情况传输给相应单元；如果仅需要单轴拉伸，根据实际情况可以选择试验样品两端分别与对应上轴3和下轴10的夹板单元6固定，或者选择与左轴14和右轴8连接的夹板单元6固定即可。上轴3与下轴10同轴，左轴14与右轴8同轴；上轴3、下轴10、左轴14和右轴8中操作任何一根轴都可以控制对试验样品的拉伸。
35.在平面应变近似状态试验时也可应用本装置，使用时，将连杆机构9与左连接板13和右连接板7之间的连接断开，并且左连接板13和右连接板7上设有螺纹孔，定位螺栓穿过外框架1与左连接板13和右连接板7上螺纹孔连接，使左连接板13和右连接板7位置固定不动，十字样板的作用两端分别被左连接板13和右连接板7上的夹板单元6夹紧，十字样板的上下两端分别被上连接板24和下连接板12的夹板单元6夹紧，试验机同时控制上轴3和下轴10分别拉伸，以此实现样板的平面应变近似状态试验。