形状记忆合金双程记忆效应训练机

摘要

本发明提供了一种可以对形状记忆合金型材进行高效双程记忆效应训练的自动设备。它包括机架，设置在机架上的传动机构、限位器，连接传动机构的电机，设置在机架下方的风机和控制器，控制器分别与电机、限位器、直流电源和风机相连，在控制器与直流电源之间连接有定时器，直流电源带有与形状记忆合金相连的输出线，传动机构包括安装在机架上的导轨和丝杠，丝杠和导轨上安装有滑动螺母，电机与丝杠相连。本发明可以实现对形状记忆合金双程记忆效应进行高效自动训练，适用于批量地进行记忆合金的训练。

说明书

(一)技术领域

本发明涉及形状记忆合金技术领域，具体涉及的是形状记忆合金双程记忆效应训练技术。

(二)背景技术

形状记忆合金(SMA)的双程记忆效应不是本身的固有物理特性，需要通过处理手段才能使其呈现这种重要性质。双程记忆效应主要使用机械训练的方法实现。对形状记忆合金型材进行记忆训练，特别是进行预拉伸的情况，如果在实验室中使用，由于用量小，这种训练可以在通用的拉伸机上进行，但其成本很高，而且效率很低。如果需要大量使用形状记忆合金的双程特性，就必须使用专用的机械装置来实现，专用装置占地面积大，费用高，操作复杂。

(三)发明内容

本发明目的在于提供一种可以对形状记忆合金型材进行高效双程记忆效应训练的自动设备。

本发明目的是这样实现的：它包括机架，设置在机架上的传动机构、限位器，连接传动机构的电机，设置在机架下方的风机和控制器，控制器分别与电机、限位器、直流电源和风机相连，在控制器与直流电源之间连接有定时器，直流电源带有与形状记忆合金相连的输出线，传动机构包括安装在机架上的导轨和丝杠，丝杠和导轨上安装有滑动螺母，电机与丝杠相连。

本发明还有这样一些结构特征：

1、所述的导轨有两根，分别位于丝杠两侧，滑动螺母穿过丝杠和导轨；

2、所述的机架上设置有固定形状记忆合金型材夹具，夹具由夹具体、安装在夹具体内的楔块和安装在夹具体上的螺杆组成，螺杆穿过夹具体连接楔块；夹具有两套，一套固定于机架上，另一套固定在滑动螺母上；

3、所述的限位器包括限位开关I与限位开关II，限位开关I与限位开关II设置在机架上，滑动螺母位于限位开关I与限位开关II之间。

本发明中的电机采用可逆减速电机，减速比的选用根据SMA型材的截面面积，如果截面面积较大，电机的输出扭矩较大，则需要减速比高；如果截面面积较小，则需要减速比低，本发明中使用1200r/min，减速比1∶80的可逆电机。限位器包括两个限位器，其作用是，在对形状记忆合金进行拉伸的时候，在预定的拉伸长度位置固定第一限位器，使夹具运动到该位置不再前进，改为反向运动；在夹具运动的初始位置固定第二限位器，该限位器的作用是关闭电机并开启加热电源。加热用直流电源，使用3.5V/20W开关电源，直接对形状记忆合金进行加热。夹具使用螺杆推动楔形块保证SMA的锁紧，定时器的作用是延时切断加热电源，防止形状记忆合金过热。而风扇使用直径80mm的电机冷却风扇两只，对已经停止加热的形状记忆合金进行冷却。

SMA双程记忆效应训练实现的关键在于可以完成在特定温度下拉伸到指定应变后解除约束并加热使SMA恢复到原有长度后迅速冷却这一完整过程。本发明根据对形状记忆合金双程记忆效应训练的方法，发明了一种自动设备，可以实现对形状记忆合金的拉伸、解除约束、通电加热、风力冷却的自动过程。本发明主要通过对可逆电机的继电器控制及定时器对加热电源的控制实现这一过程。本发明可以实现对形状记忆合金双程记忆效应进行高效自动训练，适用于批量地进行记忆合金的训练。

(四)附图说明

图1是本发明形状记忆合金双程记忆效应训练机结构示意图；

图2是本发明的夹具示意图；

图3是本发明的传动结构示意图；

图4是本发明的控制电路图。

(五)具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作更详细的描述：

结合图1-3，本实施例包括机架，设置在机架上的传动机构、限位器6，连接传动机构的电机3，设置在机架下方的风机5和控制器4，控制器4分别与电机3、限位器6、直流电源2和风机5相连，在控制器4与直流电源2之间连接有定时器1，直流电源2带有与形状记忆合金7相连的输出线，传动机构包括安装在机架上的导轨12和丝杠13，丝杠13和导轨12上安装有滑动螺母11，电机2与丝杠13相连。所述的导轨12有两根，分别位于丝杠13两侧，滑动螺母11穿过丝杠13和导轨12；所述的机架上设置有固定形状记忆合金型材夹具，夹具由夹具体9、安装在夹具体内的楔块10和安装在夹具体上的螺杆8组成，螺杆8穿过夹具体连接楔块10；夹具有两套，一套固定于机架上，另一套固定在滑动螺母11上；所述的限位器6包括限位开关I与限位开关II，限位开关I与限位开关II设置在机架上，滑动螺母11位于限位开关I与限位开关II之间。

结合图1，电机3采用可逆减速电机，本实施例为保证电机扭矩及拉伸过程中的稳定性并且兼顾训练的效率等综合因素，选用了1∶80的减速比，因此本实施例选用功率为13W，转速1200r/min，减速比1∶80的可逆减速电机作为主要动力；电机正反转控制使用继电器触点切换的方法完成，当电机正转，滑动螺母向前移动拉伸SMA到指定位置后撞击限位开关，继电器触点切换入电机反转电路，电机带动滑动螺母反转，到达初始位置后撞击另一限位开关，电机关闭，电机的一个工作循环完成；同时，选用M16标准丝杠作为主要传动零件，配合光杆导轨12及滑动螺母11构成传动机构；夹具使用螺杆8推动楔形块保证SMA的锁紧，两套夹具一套固定于传动装置固定底座，一套固定于滑动螺母11之上；当滑动螺母11撞击第二个限位开关后，电机关闭同时启动了控制器内的定时器与加热电源，电源开始对SMA通电加热使其恢复到原来的长度后，定时器1关闭电源，同时启动风机5对SMA进行风冷，使其迅速降温。

结合图3，传动结构进行制造的时候，依据丝杠的尺寸进行设计和加工。滑动螺母11上滑动导轨孔与螺孔中心须保持一定的直线度，安装时，先将丝杠13旋入后再穿入导轨12，导轨12两端各开一个孔，使用螺钉将其与传动机构的固定板固定。

本发明的工作环境较特殊，需要使用空调将室内温度调节至待训练记忆合金的马氏体开始温度以下，以保证在初始拉伸阶段合金内部组织为马氏体。将形状记忆合金安装在夹具上后，启动开关，电机正转，使形状记忆合金进入准拉直状态，关闭开关，将直流电源的输出线夹在SMA的两端，这时调节限位开关I与限位开关II的位置，使限位开关II紧贴滑动螺母，使限位开关I的位置为预定拉伸位置。

工作时，开启开关，电机正转，滑动螺母离开限位开关II向限位开关I方向移动同时夹具带动SMA将其拉伸；滑动螺母移动到限位开关I后，电机开始反转，滑动螺母离开限位开关I向限位开关II移动；滑动螺母移动到限位开关II后，电机电源关闭停止转动同时电源接通向SMA通电加热，通过测温设备以及观察记忆合金的变形情况确定其完成变形的时间，将定时器的时间设定为该时间，这时该型号的SMA的训练标定参数设置完毕，接下来就可以对同型号的SMA进行批量训练。

结合图4，图4为控制电路图，其中A、B、C为线圈电压～220V的继电器，T为线圈电压～220V的时间继电器。常开开关K1与继电器A常开触点A1并联后与继电器C常闭触点C1，继电器B常闭触点B1及继电器A线圈构成串联电路；常开开关K2与继电器B常开触点B2并联后，与继电器A常闭触点A2，限位开关S2常闭触点及继电器B线圈构成串联电路；限位开关S1常开触点与继电器C线圈构成串联电路；继电器常开触点C2与时间继电器T线圈构成串联电路；以上电路并联后与常闭开关K0构成串联电路。同时，时间继电器常闭开关T1与直流电源DC的交流输入端构成串联电路。可逆电机接线端子1与继电器C常开触点C3，继电器B常开触点B3及可逆电机接线端子3构成串联电路；可逆电机接线端子1与继电器C常开触点C3，继电器A常开触点A4及可逆电机接线端子3构成串联电路；可逆电机接线端子2与继电器C常开触点C4，继电器B常开触点B4及可逆电机接线端子4构成串联电路；可逆电机接线端子2与继电器C常开触点C4，继电器A常开触点A3及可逆电机接线端子4构成串联电路。