一种用于材料试验机计量检定的手动加荷微调装置及方法

摘要

本发明公开了一种用于材料试验机计量检定的手动加荷微调装置及方法，手动加荷微调装置包括壳体、传动机构、移动机构、锁止机构，传动机构设置于壳体的内部左侧，移动机构设置于传动机构的右方，锁止机构设置于移动机构的外侧；手动加荷微调装置的工作方法是通过手动微调控制施加试验力来完成材料试验机的计量检定；本发明的手动加荷微调装置适用于材料试验机的计量检定过程，具有较强的实用价值，能够较好地解决材料试验机加荷速率不易掌控计量检定难的问题，避免因加荷速率较大导致标准测力仪、材料试验机机架等部件超载损坏和人工读取材料试验机试验力示值不准的情况发生，让材料试验机的计量检定更加方便、安全、高效、准确。

说明书

技术领域

本发明涉及一种计量检定微调装置及方法，尤其涉及一种用于材料试验机计量检定的手动加荷微调装置及方法，属于材料试验机计量检定技术领域。

背景技术

材料试验机是测定金属材料、非金属材料、机械零件等的机械性能、工艺性能的一种精密仪器，材料试验机的计量检定是力学计量的重要内容之一。材料试验机的计量检定是将标准仪器(一般为0.3级标准测力仪)的试验力示值和材料试验机的试验力示值进行比较,计算出材料试验机试验力的示值误差，进而确定材料试验机计量检定是否合格。

力学计量领域常用的材料试验机计量检定过程为：1)将材料试验机接通电源并打开与材料试验机配套的计算机检测软件；2)把标准测力仪传感器安装在材料试验机的工作台与移动横梁之间；3)将标准测力仪传感器与标准测力仪的显示仪表通过数据线正确连接好，并接通电源；4)将材料试验机计算机检测软件和标准测力仪的显示仪表上显示的试验力示值清零后，启动材料试验机原厂配有的计量检定程序；5)材料试验机的移动横梁向下移动，与标准测力仪传感器顶部表面接触后，材料试验机通过移动横梁向标准测力仪传感器施加试验力；6)待标准测力仪的试验力示值达到材料试验机的试验力检定点时，移动横梁停止移动，同时停止向标准测力仪传感器施加试验力；7)读取计算机检测软件上显示的材料试验机试验力示值；8)读取标准测力仪的显示仪表上显示的试验力示值；9)通过材料试验机试验力示值与标准测力仪试验力示值相比较，来判断材料试验机的试验力值是否准确，最终得出材料试验机计量检定是否合格的结论。

在上述的常用的材料试验机计量检定过程中，现有的部分材料试验机不能精准地控制自身的加荷速率，比如最大试验力在(100～1000)N用于非金属材料测定的材料试验机；这类材料试验机在计量检定过程中，当材料试验机通过移动横梁向标准测力仪的传感器施加试验力时，由于材料试验机的加荷速率较大很容易导致标准测力仪、材料试验机的机架因超载而损坏，并且容易出现人工读取材料试验机试验力示值不准的情况，大大影响了材料试验机计量检定的准确度。

因此，为解决部分材料试验机计量检定时加荷速率不易掌控检定难的问题，亟需研制一种能够通过手动控制对材料试验机施加试验力的微调装置，让材料试验机的计量检定更加方便、安全、高效、准确。

发明内容

为了解决上述技术所存在的不足之处，本发明提供了一种用于材料试验机计量检定的手动加荷微调装置及方法。

为了解决以上技术问题，本发明采用的技术方案是：一种用于材料试验机计量检定的手动加荷微调装置，包括壳体、传动机构、移动机构、锁止机构，传动机构设置于壳体的内部左侧，移动机构设置于传动机构的右方，锁止机构设置于移动机构的外侧；

传动机构包括锥齿轮轴、一号齿轮轴、二号齿轮轴，锥齿轮轴、一号齿轮轴、二号齿轮轴从下到上依次横向并排设置；锥齿轮轴的锥齿轮a位于其右端；一号齿轮轴的一号齿轮位于其左部；二号齿轮轴的二号齿轮位于其右端；锥齿轮轴上固定设置有与一号齿轮位置相对应的齿轮a，齿轮a与一号齿轮相啮合；一号齿轮轴上固定设置有与二号齿轮位置相对应的齿轮b，齿轮b与二号齿轮相啮合；锥齿轮轴的左端向外伸出壳体后设置有加荷大手轮，二号齿轮轴的左端向外伸出壳体后设置有加荷小手轮；

移动机构包括锥齿轮b、丝杆轴、移动平台，丝杆轴竖向设置于壳体的内部；锥齿轮b固定设置于丝杆轴的下部且位置与锥齿轮a相对应，锥齿轮b与锥齿轮a相啮合；丝杆轴的上部通过螺纹配合连接有丝杆螺母套；移动平台固定设置于丝杆螺母套的上端；丝杆螺母套的下部设置有键槽；

锁止机构包括锁止手轮、连接螺杆、平键，平键设置于丝杆螺母套的键槽内；平键上开设有螺纹孔；壳体的右部开设有竖向的活动孔槽；连接螺杆的一端与锁止手轮固定相连、另一端穿过活动孔槽后插入平键的螺纹孔内，连接螺杆与平键螺纹配合连接。

进一步地、丝杆轴的上端固定设置有限位板；丝杆螺母套的内壁上对应设置有与限位板相配合的限位台阶，限位台阶与限位板相配合用于限制移动平台的上升高度。

一种用于材料试验机计量检定的手动加荷微调装置的工作方法的步骤为：

Ⅰ、手动加荷微调装置的安装：

将材料试验机接通电源并打开与材料试验机配套的计算机检测软件，计算机检测软件能显示材料试验机的试验力示值；

启动材料试验机，快速调整材料试验机的移动横梁相对于其工作台的距离，确保在安装手动加荷微调装置和标准测力仪传感器后，标准测力仪传感器顶部与移动横梁底部的间距在20～30mm；

将手动加荷微调装置固定安装于工作台上，将标准测力仪传感器固定于手动加荷微调装置的移动平台上，保持材料试验机移动横梁停止不动，材料试验机传感器位于移动横梁的底部；固定后各部件从下到上依次为工作台、手动加荷微调装置、标准测力仪传感器、材料试验机传感器、移动横梁，并保持各部件从上到下位于同一轴线上；

将标准测力仪传感器与标准测力仪显示仪表通过数据线正确连接好，并接通电源；将材料试验机的计算机检测软件和标准测力仪的显示仪表上显示的试验力示值清零后，抛开材料试验机的测控系统，单用手动加荷微调装置施加试验力，完成材料试验机试验力的计量检定；

Ⅱ、材料试验机试验力的计量检定：

先顺时针旋转加荷大手轮，使手动加荷微调装置的丝杆螺母套带动移动平台快速上升，移动平台带动放置于其上的标准测力仪传感器快速上升，标准测力仪传感器与位于移动横梁底部的材料试验机传感器之间间距逐渐减小，直至标准测力仪传感器与材料试验机传感器相接触，再换用加荷小手轮进行慢速加荷和微调控制，顺时针旋转加荷小手轮，加荷小手轮通过传动机构带动丝杆螺母套上升进而带动移动平台上升引起垂直方向的轴向力，来同时对材料试验机传感器和标准测力仪传感器施加试验力；

待标准测力仪显示仪表上的试验力示值达到材料试验机的试验力检定点时，用锁止机构对手动加荷微调装置进行锁定，进而对此时手动加荷微调装置施加的试验力大小进行锁定，防止材料试验机、标准测力仪对应的试验力回落；待材料试验机、标准测力仪对应的试验力示值稳定后，读取计算机检测软件上显示的材料试验机试验力示值，读取标准测力仪显示仪表上显示的标准测力仪试验力示值；

通过将材料试验机试验力示值与标准测力仪试验力示值相比较，来判断材料试验机的试验力值是否准确，最终得出材料试验机计量检定是否合格的结论。

进一步地、当用锁止机构对手动加荷微调装置进行锁定时，向左推动锁止手轮使连接螺杆的左端顶紧顶紧面a，旋转锁止手轮，锁止手轮带动连接螺杆旋转使得与连接螺杆螺纹配合的平键向右移动压紧压紧面b，压紧压紧面b的平键与壳体相对静止，由于平键设置于丝杆螺母套的键槽内，进而使得丝杆螺母套与壳体相对静止，丝杆螺母套不能带动移动平台上下移动，从而实现锁止机构对手动加荷微调装置的锁定；

当解除锁止机构对手动加荷微调装置的锁定时，反向旋转锁止手轮，锁止手轮带动连接螺杆反向旋转解除平键对压紧面b的压紧，由于平键设置于丝杆螺母套的键槽内，平键能够随着丝杆螺母套一起上下移动并对丝杆螺母套沿水平方向的旋转进行限制，使得丝杆螺母套相对于壳体不能旋转只能进行上下移动，丝杆螺母套能够带动移动平台进行移动，锁止机构对手动加荷微调装置的锁定解除。

本发明的手动加荷微调装置适用于材料试验机的计量检定过程，具有较强的实用价值。本发明的手动加荷微调装置能够较好地解决现有技术中的材料试验机在计量检定过程中加荷速率不易掌控检定难的问题，使用手动加荷微调装置进行慢速加荷及微调，能够避免因加荷速率较大导致标准测力仪、材料试验机机架等部件超载损坏和人工读取材料试验机的试验力示值不准的情况发生，让材料试验机的计量检定更加方便、安全、高效、准确。

附图说明

图1为本发明的手动加荷微调装置的结构示意图。

图2为手动加荷微调装置的左视图(未展示加荷大手轮、加荷小手轮)。

图3为手动加荷微调装置的右视图。

图4为手动加荷微调装置的侧视图。

图5为手动加荷微调装置与材料试验机的位置关系示意图。

图6为图1中锁止机构的局部放大图。

图中：1、壳体；2、锥齿轮轴；3、一号齿轮轴；4、二号齿轮轴；5、齿轮a；6、锥齿轮a；7、一号齿轮；8、齿轮b；9、二号齿轮；10、加荷大手轮；11、加荷小手轮；12、锥齿轮b；13、丝杆轴；14、丝杆螺母套；15、移动平台；16、限位板；17、锁止手轮；18、连接螺杆；19、平键；20、键槽；21、活动孔槽；22、限位台阶；23、底座；24、工作台；25、手动加荷微调装置；26、标准测力仪传感器；27、移动横梁；28、材料试验机传感器；29、材料试验机底座；30、材料试验机上横梁；31、材料试验机负荷机架；32、计算机主机；33、计算机显示器；34、标准测力仪显示仪表；

A、顶紧面a；B、压紧面b；

α、材料试验机试验力示值；β、标准测力仪试验力示值。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1、4所示，一种用于材料试验机计量检定的手动加荷微调装置，包括壳体1、传动机构、移动机构、锁止机构，传动机构设置于壳体1的内部左侧，移动机构设置于传动机构的右方，锁止机构设置于移动机构的外侧；

传动机构包括锥齿轮轴2、一号齿轮轴3、二号齿轮轴4，锥齿轮轴2、一号齿轮轴3、二号齿轮轴4从下到上依次横向并排设置；锥齿轮轴2的锥齿轮a6位于其右端；一号齿轮轴3的一号齿轮7位于其左部；二号齿轮轴4的二号齿轮9位于其右端；锥齿轮轴2上固定设置有与一号齿轮7位置相对应的齿轮a5，齿轮a5与一号齿轮7相啮合；一号齿轮轴3上固定设置有与二号齿轮9位置相对应的齿轮b8，齿轮b8与二号齿轮9相啮合；锥齿轮轴2的左端向外伸出壳体1后设置有加荷大手轮10，二号齿轮轴4的左端向外伸出壳体1后设置有加荷小手轮11；

移动机构包括锥齿轮b12、丝杆轴13、移动平台15，丝杆轴13竖向设置于壳体1的内部；锥齿轮b12固定设置于丝杆轴13的下部且位置与锥齿轮a6相对应，锥齿轮b12与锥齿轮a6相啮合；丝杆轴13的上部通过螺纹配合连接有丝杆螺母套14；移动平台15固定设置于丝杆螺母套14的上端；丝杆螺母套14的下部设置有键槽20；丝杆轴13的上端固定设置有限位板16；丝杆螺母套14的内壁上对应设置有与限位板16相配合的限位台阶22，当丝杆螺母套向上移动至限位台阶与限位板相接触时，固定于丝杆轴上端的限位板对限位台阶进行限制，进而限制移动平台的上升高度。

锁止机构能够对手动加荷微调装置进行锁定，锁止机构包括锁止手轮17、连接螺杆18、平键19，平键19设置于丝杆螺母套的键槽20内；平键19上开设有螺纹孔；壳体1的右部开设有竖向的活动孔槽21；连接螺杆18的一端与锁止手轮17固定相连、另一端穿过活动孔槽21后插入平键19的螺纹孔内，连接螺杆18与平键19螺纹配合连接。

如图6所示，当用锁止机构对手动加荷微调装置进行锁定时，向左推动锁止手轮17使连接螺杆的左端顶紧顶紧面a(即键槽20的内壁)，旋转锁止手轮17，锁止手轮17带动连接螺杆18旋转使得与连接螺杆螺纹配合的平键19向右移动压紧压紧面b(即壳体1的内壁)，压紧压紧面b的平键与壳体1相对静止，由于平键设置于丝杆螺母套14的键槽20内，进而使得丝杆螺母套14与壳体1相对静止，丝杆螺母套14不能带动移动平台上下移动，从而实现锁止机构对手动加荷微调装置的锁定；

当解除锁止机构对手动加荷微调装置的锁定时，反向旋转锁止手轮17，锁止手轮17带动连接螺杆18反向旋转解除平键19对压紧面b(即壳体1的内壁)的压紧，由于平键19设置于丝杆螺母套的键槽20内，平键19能够随着丝杆螺母套14一起上下移动并对丝杆螺母套沿水平方向的旋转进行限制，从而使得丝杆螺母套相对于壳体1不能旋转只能进行上下移动，丝杆螺母套能够带动移动平台进行移动，锁止机构对手动加荷微调装置的锁定解除。

一种用于材料试验机计量检定的手动加荷微调装置的工作方法的步骤为：

Ⅰ、手动加荷微调装置的安装：

将材料试验机接通电源并打开与材料试验机配套的计算机检测软件，计算机检测软件能显示材料试验机的试验力示值；

启动材料试验机，快速调整材料试验机的移动横梁27相对于其工作台24的距离，确保在安装手动加荷微调装置25和标准测力仪传感器26后，标准测力仪传感器顶部与移动横梁底部的间距在20～30mm；

如图5所示，将手动加荷微调装置25固定安装于工作台24上，将标准测力仪传感器26固定于手动加荷微调装置的移动平台15上，保持材料试验机移动横梁27停止不动，材料试验机传感器28位于移动横梁27的底部；固定后各部件从下到上依次为工作台24、手动加荷微调装置25、标准测力仪传感器26、材料试验机传感器28、移动横梁27，并保持各部件从上到下位于同一轴线上；

将标准测力仪传感器26与标准测力仪显示仪表34通过数据线正确连接好，并接通电源；将材料试验机的计算机检测软件和标准测力仪的显示仪表上显示的试验力示值清零后，抛开材料试验机的测控系统，单用手动加荷微调装置施加试验力，完成材料试验机试验力的计量检定；

Ⅱ、材料试验机试验力的计量检定：

先顺时针旋转加荷大手轮10，旋转加荷大手轮10带动锥齿轮轴2旋转，使锥齿轮a旋转带动与其相啮合的锥齿轮b旋转；锥齿轮b旋转带动丝杆轴旋转；由于此时锁止机构处于未锁止的状态，在锁止机构的作用下，键槽内的平键对丝杆螺母套进行限制使得与丝杆轴螺纹配合的丝杆螺母套无法随着丝杆轴旋转，丝杆螺母套只能上下移动，通过丝杆螺母套带动移动平台移动，实现通过加荷大手轮带动移动平台15快速上升，如图2、图3中虚线所示；移动平台上升带动放置于其上的标准测力仪传感器26快速上升；标准测力仪传感器与位于移动横梁底部的材料试验机传感器28之间间距逐渐减小，直至标准测力仪传感器与材料试验机传感器相接触，再换用加荷小手轮11进行慢速加荷和微调控制，顺时针旋转加荷小手轮，加荷小手轮带动二号齿轮轴旋转，使二号齿轮旋转，进而带动与二号齿轮相啮合的齿轮b旋转，因齿轮b固定于一号齿轮轴上，进而带动一号齿轮轴及其上的一号齿轮旋转，进而带动与一号齿轮相啮合的齿轮a旋转，因齿轮a固定于锥齿轮轴上，进而带动锥齿轮轴及其上的锥齿轮a旋转，再通过带动与锥齿轮a相啮合的锥齿轮b带动丝杆轴旋转，从而实现丝杆螺母套移动带动移动平台移动；加荷小手轮通过传动机构带动丝杆螺母套14上升进而带动移动平台15上升引起垂直方向的轴向力，来同时对材料试验机传感器和标准测力仪传感器施加试验力；

本发明的手动加荷微调装置设置二号齿轮的齿数小于齿轮b的齿数，一号齿轮的齿数小于齿轮a的齿数，故转动加荷小手轮经过二号齿轮与齿轮b传动、一号齿轮与齿轮a传动后实现了两级传动比增大，从而能通过加荷小手轮进行慢速加荷和微调控制；本发明的加荷小手轮通过传动机构带动丝杆螺母套14上升引起垂直方向的轴向力，来同时对材料试验机传感器和标准测力仪传感器施加试验力，能够实现慢速加荷与微调，避免在对材料试验机进行计量检定过程中因加荷速率较大导致标准测力仪、材料试验机机架等部件发生超载损坏和人工读取材料试验机的试验力示值不准的情况。

待标准测力仪显示仪表34上的试验力示值达到材料试验机的试验力检定点时，用锁止机构对手动加荷微调装置进行锁定，进而对此时手动加荷微调装置施加的试验力大小进行锁定，防止材料试验机、标准测力仪对应的试验力回落，避免读取材料试验机试验力示值不准的情况发生；待材料试验机、标准测力仪对应的试验力示值稳定后，读取计算机检测软件上显示的材料试验机试验力示值，读取标准测力仪显示仪表34上显示的标准测力仪试验力示值；

通过将材料试验机试验力示值与标准测力仪试验力示值相比较，来判断材料试验机的试验力值是否准确，最终得出材料试验机计量检定是否合格的结论。

本发明的手动加荷微调装置适用于材料试验机的计量检定过程，具有较强的实用价值。本发明的手动加荷微调装置能够较好地解决现有技术中的材料试验机在计量检定过程中加荷速率不易掌控检定难的问题，使用手动加荷微调装置进行加荷能够避免因加荷速率较大导致标准测力仪、材料试验机机架等部件超载损坏的情况发生，并避免人工读取材料试验机试验力示值不准的情况发生，让材料试验机的计量检定更加方便、安全、高效、准确。

上述实施方式并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的技术方案范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也均属于本发明的保护范围。