多功能多轴向加载拉伸机.pdf

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1、(10)申请公布号 CN 102879269 A (43)申请公布日 2013.01.16 CN 102879269 A *CN102879269A* (21)申请号 201210365647.5 (22)申请日 2012.09.27 G01N 3/08(2006.01) (71)申请人 浙江大学 地址 310027 浙江省杭州市浙大路 38 号 (72)发明人 李铁风 曲绍兴 郦科 邹咤南 李振华 吕荣坤 (74)专利代理机构 浙江杭州金通专利事务所有 限公司 33100 代理人 刘晓春 (54) 发明名称 多功能多轴向加载拉伸机 (57) 摘要 本发明公开一种多功能多轴向加载拉伸机， 由加。

2、载平台和多个拉伸机构组成， 每个拉伸机构 包括连接座、 电动缸、 支撑座、 传感器和夹具各一 个， 加载平台上设有圆弧键槽导轨， 连接座设在圆 弧键槽导轨上， 并且可沿圆弧键槽导轨转动 ； 在 加载平台上固定拉伸机构 , 支撑座与拉伸机构上 的连接座连接， 支撑座上设有电动缸， 电动缸连接 传感器一端， 传感器另一端与夹具连接， 电动缸带 动夹具拉伸试样， 传感器可实时记录拉伸力大小， 可根据实际需要进行等速拉伸或者等比拉伸。通 过调整拉伸机构的数量以及固定的相应位置， 即 可灵活实现单轴拉伸或多轴拉伸。本发明克服 了现有的拉伸机不能灵活调节拉伸轴方向， 各驱 动器不能独立控制的缺点， 并具有。

3、易维护、 装卸方 便、 易于改装等优点。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 5 页 附图 3 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 5 页 附图 3 页 1/1 页 2 1. 一种多功能多轴向加载拉伸机， 由加载平台 (1) 和多个拉伸机构组成， 其特征在于 所述的拉伸机构包括连接座 (2)、 电动缸 (3)、 支撑座 (4)、 传感器 (5) 和夹具 (6)， 所述的连 接座 (2) 能转动， 所述的拉伸机构与加载平台 (1) 能自由拆装组合 ： 其中， 所述的加载平台 (1) 上设有圆弧键槽导轨 (9)， 所述的连接座。

4、 (2) 设在圆弧键槽导轨 (9) 上， 所述的连接座 (2) 底部设有与圆弧键槽导轨 (9) 相配合的突出键， 使所述的连接座 (2) 沿圆弧键槽导轨 (9) 转动 ； 所述的加载平台上沿圆周方向设有多个可供连接座选择安装的安装孔 (7) ； 所述连接座 (2) 与支撑座 (4) 连接 ； 所述的支撑座 (4) 上设有电动缸 (3) ； 所述传感器 (5) 的一端连接电动缸 (3)， 另一端连接夹具 (6) ； 所述的电动缸 (3) 驱动夹具 (6) 拉伸试样。 2. 根据权利要求 1 所述的多功能多轴向加载拉伸机， 其特征在于所述拉伸机的支撑座 (4) 底部设有键槽， 连接座 (2) 上设。

5、有与键槽配合的突出键， 使拉伸位移量程可调。 3. 根据权利要求 2 所述的多功能多轴向加载拉伸机， 其特征在于所述拉伸位移量程的 范围是 0 200mm。 4. 根据权利要求 1 或 2 所述的多功能多轴向加载拉伸机， 其特征在于所述拉伸机的拉 伸为单轴拉伸或多轴拉伸。 5. 根据权利要求 1 或 2 所述的多功能多轴向加载拉伸机， 其特征在于所述拉伸机的拉 伸为等轴拉伸或等比拉伸。 6. 根据权利要求 1 或 2 所述的多功能多轴向加载拉伸机， 其特征在于所述拉伸机的拉 伸速度可调。 7. 根据权利要求 1 或 2 所述的多功能多轴向加载拉伸机， 其特征在于所述拉伸机的拉 伸速度范围为 1。

6、mm/min 200mm/min。 8. 根据权利要求 1 所述的多功能多轴向加载拉伸机， 其特征在于所述圆弧键槽导轨的 宽度为 6mm 8mm。 9. 根据权利要求 1 所述的多功能多轴向加载拉伸机， 其特征在于所述突出键的宽度为 5.5mm 7.5mm。 10.根据权利要求1或2所述的多功能多轴向加载拉伸机， 其特征在于所述的加载平台 (1)、 连接座 (2)、 支撑座 (4) 采用不锈钢材料制造。 权 利 要 求 书 CN 102879269 A 2 1/5 页 3 多功能多轴向加载拉伸机 技术领域 0001 本发明涉及一种拉伸机， 具体涉及一种可实现多种方式加载的多功能多轴向拉伸 机。。

7、 背景技术 0002 目前， 拉伸机主要由夹具、 传感器、 电动驱动器组成， 夹具夹持被测试样， 驱动器拉 伸夹具， 通过传感器测得拉伸过程中的力和位移。但是， 该种拉伸机多为单轴拉伸机， 其对 拉伸试样形状要求较高， 而实际中很多材料尤其是软材料 ( 如薄膜、 橡胶等 ) 的形状不规 则， 单一方向的拉伸实验不能准确测出这类材料的力学性能， 因此需要通过多种方式 ( 包 括多个轴向或等轴拉伸、 等比拉伸等方式 ) 的拉伸来测得载荷位移曲线。 0003 目前的拉伸机大多只能实现双轴拉伸， 且加载方式为手动， 拉伸速度和拉伸位移 量程不能调节， 大大限制了拉伸试验的效果。美国专利 US75098。

8、82B2 报道的多轴向拉伸机， 虽然可实现多轴拉伸， 但由于其拉伸机构均固定在加载平台上， 不能自由拆装， 且拉伸位移 量程不能调节， 因此对试样尺寸要求较高， 限制了试样的范围， 并且由于其拉伸机构固定不 动， 导致试样加装不方便， 影响工作效率。 0004 由于现有拉伸机存在的不足， 导致材料无法通过多种加载方式来测量力学性能， 阻碍了对材料性能作全面深入的研究， 因此需要能实现多轴向拉伸、 拉伸速度可调、 结构简 单、 使用方便的拉伸机。 发明内容 0005 本发明的目的在于克服现有技术的不足， 提供一种可实现多种方式加载的多功能 多轴向拉伸机， 该拉伸机可控制不同轴向的拉伸速度、 并且。

9、能实现等轴拉伸或等比拉伸。 为 此， 本发明采用如下的技术方案 ： 一种多功能多轴向加载拉伸机， 由加载平台和多个拉伸机构组成， 所述的拉伸机构包 括连接座、 电动缸、 支撑座、 传感器和夹具， 所述的连接座能转动， 所述的拉伸机构与加载平 台能自由拆装组合 ： 其中， 所述的加载平台上设有圆弧键槽导轨， 所述的连接座设在圆弧键槽导轨上， 所述的连 接座底部设有与圆弧键槽导轨相配合的突出键， 使所述的连接座沿圆弧键槽导轨转动 ； 所述的加载平台上沿圆周方向设有多个可供连接座选择安装的安装孔 ； 所述连接座与支撑座连接 ； 所述的支撑座上设有电动缸 ； 所述传感器的一端连接电动缸， 另一端连接夹。

10、具 ； 所述的电动缸驱动夹具拉伸试样。 0006 本发明的拉伸机在加载平台上设有圆弧键槽导轨， 所述的连接座设在圆弧键槽导 轨上， 并且在连接座底部设有与圆弧键槽导轨相配合的突出键， 使连接座能够沿圆弧键槽 说 明 书 CN 102879269 A 3 2/5 页 4 导轨转动并且可在加载平台上任意移动， 同时圆弧键槽又能在径向固定突出键， 保证了连 接座只能沿圆弧键槽导轨运动， 拉伸机构在加载平台上的位置由连接座确定， 因此保证了 各个拉伸机构能够根据实际需要安放到相应位置。 0007 作为优选， 所述圆弧键槽导轨的宽度为 6mm 8mm， 所述突出键的宽度为 5.5mm 7.5mm。 00。

11、08 作为优选， 所述拉伸机的支撑座底部设有键槽， 连接座上设有与键槽配合的突出 键， 所述的支撑座能在所述的连接座上前后移动。 通过这样的设置， 所述拉伸机的拉伸位移 量程可调， 拉伸位移量程的调节范围是0200mm。 可在连接座与支撑座上对应位置布置多 个螺栓孔， 根据实际需要， 将支撑座在连接座上移动到合适的位置， 用螺栓将支撑座固定， 支撑座与连接座不同的连接位置对应不同的拉伸位移量程。 可根据试样的大小来选择不同 的位移量程， 因此本发明的拉伸机能测试多个尺寸的试样， 扩大了试样的测试范围。 0009 本发明的拉伸机能实现单轴拉伸或多轴拉伸， 所述的多轴拉伸是指双轴以上的多 个轴向的。

12、拉伸， 包括双轴拉伸、 三轴拉伸、 四轴以上的拉伸等。本发明的拉伸机设有多个拉 伸机构， 可以通过改变拉伸机构的数量和位置来使拉伸机实现单轴拉伸或多轴拉伸。 0010 所述的拉伸机构是拉伸测试的关键部件， 每个拉伸机构包括连接座、 电动缸、 支撑 座、 传感器和夹具各一个 ； 本发明拉伸机的拉伸机构与加载平台能自由拆装组合， 每个拉 伸机构的部件也能自由拆装组合， 本发明的拉伸机能根据实际需要自由配置拉伸机构的数 量和位置， 以实现单轴拉伸或多轴拉伸。例如， 要进行单轴拉伸时， 在加载平台上配置两个 拉伸机构并将其固定、 调节至对称位置， 即可实现单轴拉伸 ； 要进行双轴拉伸时， 在加载平 台。

13、上配置四个拉伸机构并将其固定、 调节至对称位置， 即可实现双轴拉伸 ； 要进行三轴拉伸 时， 在加载平台上配置三个拉伸机构并将其固定、 调节至相应位置， 即可实现三轴拉伸 ； 要 进行四轴以上的拉伸时， 根据实际需要， 在加载平台上配置四个以上的拉伸机构并将其固 定、 调节至相应位置且四个拉伸机构转成一定角度 （不相互垂直） 时， 即可实现四轴以上的 多轴拉伸。 0011 本发明拉伸机的加载平台上沿圆周方向设有多个可供连接座选择安装的安装孔， 用于将连接座固定在加载平台上， 拉伸机构的位置由连接座确定。根据实际需要进行单轴 拉伸或多轴拉伸时， 将相应数量的拉伸机构的连接座通过螺栓连接固定在加载。

14、平台上， 调 节拉伸机构至合适的位置， 即可实现单轴拉伸或多轴拉伸。 0012 本发明拉伸机的传感器一端连接电动缸， 另一端连接夹具， 当电动缸带动传感器 一起移动时， 传感器可以测得夹具上的拉伸力， 即为试样拉伸过程中试样所受拉力。 0013 本发明的多功能多轴向拉伸机能的拉伸速度可调。由于电动缸与电机连接， 其速 度可通过调节电机转速来实现， 本发明的各个拉伸机构上的电动缸及电机都相互独立， 互 不影响。采用电动缸驱动拉伸可以对拉伸速度实现高精度控制， 使用者可以根据实际需要 设定某个拉伸速度， 电动缸能以该速度进行精确拉伸。 作为优选， 本发明拉伸机的拉伸速度范围为 1mm/min 20。

15、0mm/min。 0014 作为优选， 本发明的拉伸机能实现等轴拉伸或等比拉伸 ； 所述的等轴拉伸是指各 轴向拉伸的速度相等， 所述的等比拉伸是指各轴向拉伸的速度成比例。由于各个拉伸机构 的速度可调， 因此通过调节各个拉伸机构的电动缸驱动拉伸的速度， 就可以实现等轴拉伸 或等比拉伸。 说 明 书 CN 102879269 A 4 3/5 页 5 0015 所述的加载平台、 连接座、 支撑座利用常用的金属材料都可以制造， 优选采用不锈 钢材料制造。 0016 本发明拉伸机的连接座与支撑座连接， 支撑座上设有电动缸， 电动缸通过相应连 接件与力 / 位移传感器连接， 力传感器另一端连接夹具。试样加。

16、载过程中， 电动缸带动夹具 拉伸试样， 电动缸速度可调， 电动缸与夹具之间的传感器可测得拉伸过程中的力和位移， 并 将测得的数据传给微机处理。当需要变换测试方式时， 例如， 从单轴拉伸变为双轴拉伸， 可 通过调整连接座之间的角度来实现， 连接座可以在加载平台上沿周向每隔 10转动， 同时 支撑座在连接座上可前后移动， 实现调节最大拉伸位移的目的。本发明提供的拉伸机可控 制不同轴向的拉伸速度并且可实现多种方式的拉伸， 可以测得试样在不同拉伸方向、 不同 拉伸速度下的载荷位移曲线。 0017 本发明的有益效果在于 ： 1) 本发明的拉伸机结构简单、 可自由拆装， 拉伸速度、 拉伸位移量程可调， 应。

17、用范围广 泛 ； 2) 本发明的拉伸机可测试试样在不同加载方式 ( 包括多个轴向或等轴拉伸、 等比拉伸 等方式 ) 下的力学性能， 有利于更加全面深入地探究试样的性能 ； 3) 本发明克服了现有的拉伸机存在的不能灵活调节拉伸轴方向， 各驱动器不能独立控 制的缺点， 并具有易维护、 装卸方便、 易于改装等优点。 附图说明 0018 图 1 是本发明的拉伸机实现单轴拉伸的结构示意图 ； 图 2 是本发明的拉伸机实现双轴拉伸的结构示意图 ； 图 3 是本发明的拉伸机实现三轴拉伸的结构示意图。 0019 图中所示 ： 1.加载平台， 2.连接座， 3.电动缸， 4.支撑座， 5.传感器， 6.夹具， 。

18、7.加 载平台上的安装孔， 8. 连接座上的安装孔， 9. 圆弧键槽导轨。 具体实施方式 0020 本发明提供一种可实现多种方式加载的多功能多轴向拉伸机， 该拉伸机可控制不 同轴向的拉伸速度、 并且能实现等轴拉伸或等比拉伸。本发明的拉伸机由加载平台 1 和多 个拉伸机构组成， 所述的拉伸机构包括连接座 2、 电动缸 3、 支撑座 4、 传感器 5 和夹具 6， 所 述的连接座 2 能转动， 所述的拉伸机构与加载平台 1 能自由拆装组合 ： 其中， 所述的加载平台 1 上设有圆弧键槽导轨 9， 所述的连接座设在圆弧键槽导轨 9 上， 所述 的连接座 2 底部设有与圆弧键槽导轨 9 相配合的突出键。

19、， 使所述的连接座 2 沿圆弧键槽导 轨 9 转动 ； 所述的加载平台 1 上沿圆周方向设有多个可供连接座选择安装的安装孔 7 ； 所述连接座 2 与支撑座 4 连接 ； 所述的支撑座 4 上设有电动缸 3 ； 所述传感器 5 的一端连接电动缸 3， 另一端连接夹具 6 ； 所述的电动缸 3 驱动夹具 6 拉伸试样。 说 明 书 CN 102879269 A 5 4/5 页 6 0021 本发明的拉伸机在加载平台1上设有圆弧键槽导轨9， 所述的连接座2设在圆弧键 槽导轨 9 上， 并且在连接座 2 的底部设有与圆弧键槽导轨 9 相配合的突出键， 使连接座 2 能 够沿圆弧键槽导轨 9 转动并且。

20、可在加载平台 1 上任意移动， 同时圆弧键槽 9 又能在径向固 定突出键， 保证了连接座 2 只能沿圆弧键槽导轨 9 运动， 拉伸机构在加载平台 1 上的位置由 连接座确定， 因此保证了各个拉伸机构能够根据实际需要安放到相应位置。 0022 作为优选， 所述圆弧键槽导轨的宽度为 6mm 8mm， 所述突出键的宽度为 5.5mm 7.5mm。 0023 作为优选， 所述拉伸机的支撑座4底部设有键槽， 连接座2上设有与键槽配合的突 出键， 所述的支撑座 4 能在所述的连接座 2 上前后移动。所述拉伸机的拉伸位移量程可调， 拉伸位移量程的调节范围是 0 200mm。可在连接座 2 与支撑座 4 上对。

21、应位置布置多个螺 栓孔， 根据实际需要， 将支撑座 4 在连接座 2 上移动到合适的位置， 用螺栓将支撑座 4 固定， 支撑座 4 与连接座 2 不同的连接位置对应不同的拉伸位移量程。可根据试样的大小来选择 不同的位移量程。 0024 本发明的拉伸机设有多个拉伸机构， 可以通过改变拉伸机构的数量和位置来使拉 伸机实现单轴拉伸或多轴拉伸。例如， 要进行单轴拉伸时， 在加载平台 1 上配置两个拉伸机 构并将其固定、 调节至对称位置， 即可实现单轴拉伸 ； 要进行双轴拉伸时， 在加载平台 1 上 配置四个拉伸机构并将其固定、 调节至对称位置， 即可实现双轴拉伸 ； 要进行三轴拉伸时， 在加载平台 1。

22、 上配置三个拉伸机构并将其固定、 调节至相应位置， 即可实现三轴拉伸 ； 要进 行四轴以上的拉伸时， 根据实际需要， 在加载平台 1 上配置四个以上的拉伸机构并将其固 定、 调节至相应位置且不对称布置时， 即可实现四轴以上的多轴拉伸。 0025 本发明拉伸机的加载平台 1 上沿圆周方向设有多个可供连接座选择安装的安装 孔 7， 用于将连接座 2 固定在加载平台 1 上， 拉伸机构的位置由连接座 2 确定。根据实际需 要进行单轴拉伸或多轴拉伸时， 将相应数量的拉伸机构的连接座 2 通过螺栓连接固定在加 载平台 1 上， 调节拉伸机构至合适的位置， 即可实现单轴拉伸或多轴拉伸。 0026 本发明拉。

23、伸机的传感器 5 一端连接电动缸 3， 另一端连接夹具 6， 当电动缸 3 带动 传感器5一起移动时， 传感器可以测得夹具6上的拉伸力， 即为试样拉伸过程中试样所受拉 力。 0027 本发明的多功能多轴向拉伸机能的拉伸速度可调。由于电动缸与电机连接， 其速 度可通过调节电机转速来实现， 本发明的各个拉伸机构上的电动缸及电机都相互独立， 互 不影响。采用电动缸驱动拉伸可以对拉伸速度实现高精度控制， 使用者可以根据实际需要 设定某个拉伸速度， 电动缸能以该速度进行精确拉伸。 作为优选， 本发明拉伸机的拉伸速度范围为 1mm/min 200mm/min。 0028 作为优选， 本发明的拉伸机能实现等。

24、轴拉伸或等比拉伸 ； 所述的等轴拉伸是指各 轴向拉伸的速度相等， 所述的等比拉伸是指各轴向拉伸的速度成比例。由于各个拉伸机构 的速度可调， 因此通过调节各个拉伸机构的电动缸驱动拉伸的速度， 就可以实现等轴拉伸 或等比拉伸。 0029 所述的加载平台1、 连接座2、 支撑座4利用常用的金属材料都可以制造， 优选采用 不锈钢材料制造。 0030 本发明拉伸机的连接座与支撑座连接， 支撑座上设有电动缸， 电动缸通过相应连 说 明 书 CN 102879269 A 6 5/5 页 7 接件与力 / 位移传感器连接， 力传感器另一端连接夹具。试样加载过程中， 电动缸带动夹具 拉伸试样， 电动缸速度可调，。

25、 电动缸与夹具之间的传感器可测得拉伸过程中的力和位移， 并 将测得的数据传给微机处理。当需要变换测试方式时， 例如， 从单轴拉伸变为双轴拉伸， 可 通过调整连接座之间的角度来实现， 连接座可以在加载平台上沿周向每隔 10转动， 同时 支撑座在连接座上可前后移动， 实现调节最大拉伸位移的目的。本发明提供的拉伸机可控 制不同轴向的拉伸速度并且可实现多种方式的拉伸， 可以测得试样在不同拉伸方向、 不同 拉伸速度下的载荷位移曲线。 0031 下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。 0032 如图1所示， 当需要实现单轴拉伸时， 在加载平台1上配置两个拉伸机构并将其固 定、 调节至对称位置， 每个拉伸。

26、机构包括连接座 2、 电动缸 3、 支撑座 4、 传感器 5 和夹具 6 各 一个， 将试样 （例如薄膜） 两端分别装夹到两个拉伸机构的夹具6上， 根据实际需要设定电动 机转速， 被夹持的试样随着电动缸的移动而被拉伸， 与夹具相连的传感器 5 实时记录拉伸 过程中试样所受拉力， 从而得到单轴拉伸的载荷位移曲线， 同时支撑座4可在连接座2上前 后移动来调节拉伸位移量程。 0033 如图2所示， 当需要实现双轴拉伸时， 在加载平台1上配置四个拉伸机构并将其固 定、 调节至对称位置， 每个拉伸机构包括连接座 2、 电动缸 3、 支撑座 4、 传感器 5 和夹具 6 各 一个， 将连接座2沿加载平台1。

27、圆弧键槽导轨转动， 当四个拉伸机构转成相互垂直时一定角 度时与加载平台1固定住， 将试样装夹到四个拉伸机构的夹具6上， 根据实际需要设定电动 机转速， 被夹持的试样随着电动缸的移动而被拉伸， 与夹具相连的传感器 5 实时记录拉伸 过程中试样所受拉力， 从而得到双轴拉伸的载荷位移曲线。由于各个拉伸机构的拉伸速度 可调， 可根据实际需要调节拉伸速度实现等轴拉伸或等比拉伸。支撑座 4 可在连接座 2 上 前后移动来调节拉伸位移量程。 0034 如图3所示， 当需要实现三轴拉伸时， 在加载平台1上配置三个拉伸机构并将其固 定、 调节至对称位置， 每个拉伸机构包括连接座 2、 电动缸 3、 支撑座 4、。

28、 传感器 5 和夹具 6 各 一个， 将连接座2沿加载平台1圆弧键槽导轨转动， 当三个拉伸机构转成一定角度时与加载 平台 1 固定住， 以实现三轴拉伸， 将试样装夹到拉伸机构的夹具 6 上， 根据实际需要设定电 动机转速， 被夹持的试样随着电动缸的移动而被拉伸， 与夹具相连的传感器 5 实时记录拉 伸过程中试样所受拉力， 从而得到三轴拉伸的载荷位移曲线。同时支撑座 4 可在连接座 2 上前后移动来调节拉伸位移量程。 0035 当需要实现四轴拉伸时， 需要在加载平台 1 上配置四个拉伸机构， 每个拉伸机构 包括连接座 2、 电动缸 3、 支撑座 4、 传感器 5 和夹具 6 各一个， 将连接座 。

29、2 沿加载平台 1 圆 弧键槽导轨转动， 当四个拉伸机构转成一定角度 （不相互垂直） 时与加载平台1固定住， 以实 现四轴拉伸， 将试样装夹到拉伸机构的夹具 6 上， 根据实际需要设定电动机转速， 被夹持的 试样随着电动缸的移动而被拉伸， 与夹具相连的传感器 5 实时记录拉伸过程中试样所受拉 力， 从而得到四轴拉伸的载荷位移曲线。 0036 上述实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解， 在阅读 了本发明讲授的内容之后， 本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改， 这些等价形 式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。 说 明 书 CN 102879269 A 7 1/3 页 8 图 1 说 明 书 附 图 CN 102879269 A 8 2/3 页 9 图 2 说 明 书 附 图 CN 102879269 A 9 3/3 页 10 图 3 说 明 书 附 图 CN 102879269 A 10 。