[其他]金属扭转试验机用的扭角测定装置

说明书

本实用新型涉及金属扭转机械性能的测量装置。

对于承受剪切扭转载荷的各种机械零件，测量其所用金属材料的剪切扭转机械性能是致关重要和有实际意义的。这就需要在金属扭转试验机上测出试样的扭矩和与之对应的扭转角，得到扭矩M－扭转角φ的曲线由此，可以较精确获得试样材料的剪切扭转机械性能，如剪切弹性模数G、扭转比例极限τ0.015，扭转屈服强度τ0.3及抗扭强度τb等。为此目的，当前所使用的金属棒材扭转试验机中，包括测扭矩装置和测扭转角的装置，以便得出所需M－φ曲线。测量试样扭转角的扭角测量装置主要有两种型式：（1）电测扭角仪，将试样扭转角转变成电信号测量出来。苏联专利（专利号951106）介绍的扭转试验装置采用了这类扭角仪。该装置有前、后夹头，试样放在两个夹头之间，前夹头由蜗轮传动，后夹头安装在有拨杆的滑动小车上，拨杆拨动贴有应变片的可以弯曲的零件，应变片产生的信号经放大就得出试样在一定扭矩下的扭角值。这种装置上的扭角仪所测出的扭角不仅仅是试样标定长度的扭角，也包含了前、后夹头，前、后轴和滑动小车等的扭转变形，对试样扭角的测量精度有较大的不良影响。英国专利（专利号1231851）所提供的扭转试验装置是由施加扭矩装置，扭矩测量装置，扭角测量装置和与扭矩测量装置及扭角测量装置相连接的记录装置组成。试样的前夹头与施加扭矩装置的轴相连，后夹头与一钢棒连接，钢棒的末端与底座刚性固定连接，钢棒表面上贴有测量试样承受扭矩的应变片，在施加的扭矩下，刚性很大的钢棒表面上只产生弹性扭矩，而试样的扭角则是通过试样本身测量的，这种装置所采用的扭角仪同样也不能测定出所限定的试样标定长度上的扭角，所以对测量精度也有不良影响，但能自动测量出试样的M－φ关系曲线。（2）镜式扭角仪，将试样装在扭转试验机前、后夹头之间，在试样标定长度的两端各安装一个带镜子的卡环，在镜子前方一定位置上各安放一个有刻度的弧形尺，镜上的标定线对准各自弧形尺的刻度，试样扭转变形时镜子随试样转动，即可由镜中读出扭转角度。这种扭角仪所测量的是试样标定长度上的扭角，不包含其它零件的扭转变形，因此测量精度较高，但有以下缺点：第一，操作比较复杂，测试前调整及测试时所用时间长；第二，不能自动连续记录试样的M－φ曲线，只能用接近法逐渐接近所要测量的数值，如比例极限、强度极限等；第三，测量数值的再现性差。

本实用新型的主要目的是设计一种金属扭转试验机所使用的扭角测定装置，与电测扭矩装置配合使用，能以较高测量精度直接测得扭转的M－φ曲线。

本实用新型的另一目的是要简化扭角测定装置的结构，和使扭角测定装置便于操作使用。

本实用新型所说的扭角测定装置其特点是采用机械传动式结构测量试样标定长度两端的扭角，将试样的扭角值转换成直线位移量。扭角测定装置主要由转动机构、直线运动机构和底座组成，由转动机构传动直线运动机构，所说的转动机构是在试样标定长度的两端各安装一个转动件，形成两个各自单独传动互不干扰的转动系统，每一转动系统都各自传动一个直线运动机构。这种类型的传动机构是多样的，可以用齿轮齿条传动机构，在试样标定长度两端的转动件为齿轮；可以采用摩擦传动，在试样标定长度两端的转动件为摩擦轮，带动作直线运动的零件；也可以用其它传动形式，如在试样标定长度两端安装偏心轮，用来推动与偏心轮接触的做直线运动的零件。上述各类机构中的两个做直线运动零件之间在恰当位置保持一个空间，用以安装测量直线位移变化的引伸计插件。这种扭角测定装置可以安装在一般的卧式扭转试验机上，与安装在试验机上的电测扭矩装置配合使用，两者分别产生的扭角值和扭矩值均经应变仪转变成电信号再经放大器放大，由记录仪绘出M－φ曲线。

为了提高扭角测定装置的传动稳定性和易于得到较高的传动精度，采用了齿轮齿条传动，在试样标定长度两端各安装一个齿轮，该齿轮可直接和齿条啮合，也可以通过与其啮合的齿轮系与齿条啮合，齿条沿导向零件滑动。

两个齿条间的直线位移量差值反应了试样标定长度两端扭角差值，对某些材料，直线位移量差值过大或过小，都不适合直接使用夹式引伸计将信号输入放大器，为此，试样标定长度两端的齿轮可分别与其他齿轮形成一定传动比的齿轮传动，以适应夹式引伸计插头的伸缩，这样可以扩大扭角仪的使用范围。安装在试样标定长度的两端的开口孔齿轮（1，2）分别单独传动位于轴（3）上的齿轮（4，5），齿轮（4）与（6）为一体，齿轮（5）与（7）为一体，齿轮（6）与齿条（8）啮合，齿轮（7）与齿条（9）啮合。