[发明专利]应用于真空状态下拉伸试验的小载荷加载机构

说明书

技术领域

本发明涉及真空拉伸试验技术领域，具体涉及一种应用于真空状态下拉伸试验的小载荷加载机构。

背景技术

真空拉伸试验小载荷加载机构的主要作用是：在进行真空拉伸试验时，通过控制步进电机的转动，从而带动加载机构中的转动机构进行转动，并进一步产生拉压力，且性能可靠、精度高、稳定性好、结构合理。

目前国内对于拉伸试验加载机构的研究日趋多样化，但其结构大都较为复杂，且体积大，质量重，精度低，在真空状态下性能不稳定，无法在真空状态下使用，因此国内对于真空状态下小载荷加载机构的研究基本上是一片空白。

发明内容

本发明为解决现有进行真空拉伸试验的小载荷加载机构存在结构复杂、体积大、精度低以及运行时稳定性差等问题，提供一种应用于真空状态下拉伸试验的小载荷加载机构。

应用于真空状态下拉伸试验的小载荷加载机构，包括驱动机构、连接机构和执行机构；

所述驱动机构包括步进电机、联轴器、蜗轮副、蜗杆箱、第一轴承座、丝杠轴、横梁、第一导轨滑块、第一导轨、第二导轨和第二轴承座；

所述步进电机通过联轴器与蜗轮副的蜗杆连接，所述蜗轮副中蜗轮与蜗杆啮合带动与蜗轮同轴的丝杠轴转动；丝杠轴的两端安装在第一轴承座和第二轴承座上；步进电机和蜗轮副固定在蜗杆箱上，所述蜗杆箱固定在第二轴承座上，所述第一轴承座和第二轴承座固定在底板上；

所述丝杠轴与横梁通过螺纹配合，丝杠轴转动时通过螺纹传动带动横梁沿丝杠轴的轴向平动，所述第一导轨滑块安装在横梁的底部，使横梁沿固定在连接机构中的底板上的第一导轨和第二导轨做直线运动；

所述执行机构包括导向支撑块、第一直线轴承、输出轴、第三导轨、第二垫块、传感器转接块、测力传感器和第二导轨滑块；连接机构包括铰链转轴、底板、第二直线轴承、铰链固定座、第一垫块、第三铰链组件的第二支座以及由第一铰链组件、第二铰链组件、第三铰链组件和杠杆组成的杠杆传力组件；

第二垫块的上端与第三铰链组件的第二支座连接，第二垫块的下端与第二导轨滑块连接，所述第二导轨滑块沿第三导轨做直线运动，测力传感器的一端通过传感器转接块与第二垫块连接，测力传感器的另一端与输出轴通过螺纹连接，所述输出轴装配在第一直线轴承上，第一直线轴承装配在导向支撑块上；所述第一铰链组件、第三铰链组件通过第二直线轴承与杠杆连接，所述第二直线轴承与杠杆过盈配合，第二直线轴承与铰链转轴隙配合连接，第一铰链组件的底部安装在铰链固定座上；所述铰链固定座与驱动机构中的横梁连接，第一铰链组件通过第二铰链组件带动第三铰链组件运动，第三铰链组件的第二支座通过螺钉与执行机构中的第二垫块连接，第二铰链组件的第一支座通过第一垫块固定在底板上。

本发明的工作原理：本发明中提出的小载荷加载机构中采用杠杆传力机构并配合精密滚珠丝杠和高精度免润滑直线导轨，步进电机通过蜗轮副带动丝杠轴，使连接在丝杠轴上的横梁沿直线导轨平移，同时带动杠杆传力组件转动，并进一步使传感器输出轴沿导轨平移，从而产生拉压力。采用杠杆传力结构，通过较小的扭矩即可达到较大的输出力，结构比较省力，并且蜗轮蜗杆-丝杠轴-直线轴承配合使用的方案，使拉压力的输出精度大大提高，整个系统的尺寸得以减小，为小载荷加载机构的发展提供了方便。由于采用蜗轮副带动丝杠轴转动，故该结构不但具有自锁功能，而且又将步进电机作进一步细分，可以忽略步进电机少量丢步对机构精度的影响；丝杠轴与直线轴承配合使用，提高了加载机构的稳定性，并且解决了在高低温环境下结构的卡死问题。

在该结构中采用高度可靠性及密封设计的S型传感器，即使在恶劣环境下仍能长时间连续稳定的工作，具有控制精度高，测力准确的特点，同时还选用了高精度的直线轴承、高精度免润滑的直线导轨和丝杠轴，具有较高的直线度和平行度，安装之后对该机构进行一定时间的反复跑合试验，对相应的传动机构进行磨合，从而保证了使用中机构运动的顺畅性和稳定性。同时为防止低温锈蚀，所有连接件均采用钛合金和不锈钢加工制造。真空步进电机、免润滑直线导轨、滚珠丝杠和轴承均采用相应的真空防冷焊措施。

本发明的积极效果：本发明为国内首个应用于真空状态下拉伸试验的小载荷加载机构，该加载机构应用于真空状态下的拉伸试验项目。该真空拉伸试验小载荷加载机构具有能够自锁、输出精度较高、高低温环境稳定性好、不易卡死、结构简单合理等优点，且能够比较严格的控制力的直线输出，为获得高水准的试验结果提供了技术保障。