[发明专利]一种单电机多通插销试验机

说明书

技术领域

本发明属于插销试验机领域，特别涉及一种插销试验机。

背景技术

插销试验主要用于定量地研究焊接冷裂纹的敏感性，也可用于研究再热裂纹和层状撕裂等。插销试验机就是用来进行插销实验的设备，一般的插销试验机由一台控制系统和一台加载机构成。实验过程分为加载和保载两个阶段，加载过程通常可在数分钟内完成，而保载过程需等到试件断裂为止，具体时间从半小时左右至二十几小时不等，存在一定程度的不确定性。实际研究中，为了评价焊接冷裂纹的敏感性，通常需要做多次试验，一般的插销试验机就显得耗时耗力、效率低。

为了提高插销试验机的效率，哈尔滨焊接研究所研制出了HCL-2型多头插销试验机。杨文佩、杨书田等人重新设计了插销试验机的主机部分和加载装置，采用一台控制系统控制五台加载机构，每台加载机构对应一台电机，五头并联，可同时进行五个试件的实验；采用电动加载，自动记录断裂时间及当试件断裂后自动切断电源。这种方案节省了人力，提高了试验效率，然而这种方案的五个加载机构并不是真正的“并联”，实际情况是五台加载机构公用一个加载(卸载)线路，每一头控制线路之间都有互锁，也就是说每次只能加载一台。由于加载过程通常可在数分钟内完成，因而这种设计并不会影响实验效率，相反，可以保证加载力的准确控制和系统的可靠性。既然并不会出现多台电机同时工作的情况，使用多台电机就不是一种最优的设计方案。若能采用一台电动机根据需要驱动多个加载机构，将能够降低成本、减小设备的体积和重量。

发明内容

本发明的目的在于提供一种单电机多通插销试验机，该试验机不仅可以实现一台电机对多个加载机构的驱动，还可以根据需要增加、减少加载机构数量，并且自动化程度高，操作性好。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种单电机多通插销试验机，包括驱动电机和多个加载单元，多个加载单元连接在电机的转动轴上，多个加载单元之间通过联轴器连接，其中加载单元包括轴、安装在轴上的自动夹紧机构、大皮带轮和安装在轴上的加载机构，其中自动夹紧机构和大皮带轮通过皮带传动，大皮带轮安装在加载机构上。

优选的，所述的轴为阶梯轴。

优选的，自动夹紧机构安装在所述的阶梯轴上；自动夹紧机构包括小皮带轮、电磁离合、隔磁环、衔铁和齿圈；小皮带轮通过轴承安装在轴上，齿圈通过螺栓固定安装在小皮带轮上；电磁离合包括磁轭和线圈，磁轭沿轴向上设有多个带弹簧的顶针，磁轭和隔磁环通过键固定在轴的同一阶梯上，隔磁环安装在磁轭和小皮带轮之间；衔铁套装在隔磁环上，能够沿隔磁环轴向运动，衔铁轴向一侧设有与齿圈相配合的圆柱凹槽，在弹簧的作用下顶针和衔铁另一侧面接触，圆柱凹槽设有与齿圈相匹配的内齿状结构，齿圈处于圆柱凹槽内。

优选的，圆柱凹槽深度大于齿圈的齿厚度，所述的内齿状结构设在圆柱凹槽内壁外侧；衔铁右侧面处于和磁轭接触状态时，圆柱凹槽的内齿状结构和齿圈啮合；圆柱凹槽底部处于和齿圈右侧面接触状态时，圆柱凹槽的内齿状结构和齿圈脱离。

优选的，所述的隔磁环材料为非磁性材料。

优选的，所述的轴为气胀轴，轴上设有气嘴和多个活动的键条。

优选的，自动夹紧机构安装在所述的气胀轴上；小皮带轮为和气胀轴套筒一体的结构，气胀轴主体部分的两端各安装一个轴套和轴承，带套筒的小皮带轮安装在轴承上，套筒内壁与气胀轴主体部分留有间隙；轴承端盖通过螺钉固定在小皮带轮的套筒上。

优选的，气胀轴处于充气状态时，键条向外凸出，压紧小皮带轮的套筒；气胀轴处于放气状态时，键条复位，脱离小皮带轮的套筒。

优选的，还包括控制系统，该控制系统包括计算机、数据采集卡、温度传感器、拉力传感器、继电电路和变频器；温度传感器和拉力传感器设置在加载机构上；温度传感器和拉力传感器的输出端连接数据采集卡；数据采集卡的输出端连接继电电路，继电电路通过变频器连接电动机；继电电路还连接多个加载机构的电磁离合；数据采集卡连接计算机。

优选的，控制系统选择加载机构后，计算机通过采集卡向继电电路输出一个数字信号，使与所选择的加载机构对应的电磁离合接合；随后，计算机再通过采集卡向继电电路输出一个数字信号，该信号传输到变频器，通过变频器启动电动机，加载开始。

优选的，温度传感器和拉力传感器获取的温度和拉力信号通过采集卡传输给计算机，然后通过计算机比较采集到的拉力值与用户的设定值,以此调整采集卡输出，改变变频器的等效输出电压,进而控制电动机的转速,使加载过程平稳。