本实用新型涉及材料原位力学性能测试仪器领域，更具体的是，本实用新型涉及一种原位拉伸试验装置。
背景技术：
随着工业和学术研究的迅速发展，国内对材料原位力学性能测试仪器需求越来越大，尤其是在航空航天工程、机械工程、特种材料工程中对高温伺服系统，需求量急剧增加。传统的伺服系统是以电动机作为动力驱动元件的系统，电动机是将电能转换为机械能的元件，功率范围宽,使用方便,容易控制，但当外部电路电流过大时容易造成伺服系统数据传输过程中产生干扰影响。同时外部负载材料受热时由于高温环境下原子的扩散能力增大，材料中空位数量增多以及晶界滑移系的改变或增加，使材料在高温条件下变形机制增多，导致伺服电机控制不稳，影响实验精度。
技术实现要素：
本实用新型的目的是设计开发了一种原位拉伸试验装置，本装置通过加热炉体的体积小使得加热速度变得更快，保温效果更好不受外界环境干扰产生温度误差。
本装置通过采用双级蜗轮蜗杆减速实现大减速，使得可以在较低的速度下进行拉伸试验。
本实用新型提供的技术方案为：
一种原位拉伸试验装置，包括：
底板；以及
伺服电机，其固定在所述底板上；
限位开关，其与所述伺服电机相连接；
第一蜗杆，其与所述伺服电机的输出端相连接；
第一涡轮，其与所述第一蜗杆相啮合；
第二蜗杆，其固定在所述底板上；
其中，所述第一涡轮可拆卸的固定在所述第二蜗杆一端，并且所述第一涡轮带动所述第二蜗杆转动；
丝杠涡轮，其与所述第二蜗杆相啮合；
滚珠丝杠，其包括第一端和第二端，所述第一端与所述丝杠涡轮相连接；
棒试验样夹具，其一端与所述滚珠丝杠的第二端相连接；
固定端立柱，其固定在所述底板上；
其中，所述棒试验样夹具另一端固定在所述固定端立柱上；
高温加热炉，其可滑动的设置在所述底板上，用于对试样加热。
优选的是，所述高温加热炉包括：
上壳体；
下壳体，其与所述上壳体相铰接，所述下壳体与所述上壳体相互扣合时形成容纳腔；
其中，当所述下壳体与所述上壳体能够相互扣合时，所述棒试验样夹具能够匹配安装在所述容纳腔中；
两个第一发热体，其平行设置在所述上壳体与所述下壳体相对的一侧；
两个第二发热体，其平行设置在所述下壳体与所述上壳体相对的一侧；
其中，所述两个第一发热体与所述两个第二发热体一一对应设置；
第一隔热填充棉，其设置在所述两个第一发热体与所述上壳体之间；
第二隔热填充棉，其设置在所述两个第二发热体与所述下壳体之间；
把手，其固定在所述上壳体一侧。
优选的是，所述上壳体和所述下壳体材质均为不锈钢材质，所述把手材质为耐高温不导热材质。
优选的是，还包括：
两个第一导轨，其平行间隔固定在所述底板上，并且所述两个第一导轨与所述伺服电机的输出轴平行；
第一导向横梁，其可滑动的设置在所述两个第一导轨的一端；
第二导向横梁，其可滑动的设置在所述两个第一导轨的另一端；
其中，所述滚珠丝杠的第一端穿过第一导向横梁，所述滚珠丝杠的第二端穿过所述第二导向横梁；
连接梁，其空套在所述滚珠丝杠的外侧，所述连接梁与所述两个第一导轨相平行，并且所述连接梁的一端固定在所述第一导向横梁上。
优选的是，还包括：
拉力传感器，其一侧与所述连接梁的另一端相连接，另一侧与所述第二导向横梁相连接；
位移传感器，其一端固定在所述底板上部，另一侧固定在所述第二导向横梁上；
两个热电偶，其设置在棒试验样的位置，分别对应所述两个第一发热体和两个第二发热体的位置。
优选的是，所述棒试验样夹具包括：
第一夹具，其为圆柱形结构，在其一端为t型凹槽结构，另一端固定在所述第二导向横梁上，并且所述第一夹具与所述滚珠丝杠相连接；
第二夹具，其为圆柱形结构，在其一端为t型凹槽结构，另一端固定在所述固定端立柱上；
其中，所述第一夹具的t型凹槽结构一端与所述第二夹具的t型凹槽结构一端相对设置；
第一夹头块，其为t型结构，并且其一端具有内螺纹；
第二夹头块，其为t型结构，并且其一端具有内螺纹；
其中，所述第一夹头块与所述第一夹具的t型凹槽结构能够卡合，所述第二夹头块与所述第二夹具的t型凹槽结构能够卡合，所述棒试验样的两端可拆卸的连接在所述第一夹头块和所述第二夹头块之间。
优选的是，还包括：
第二滑轨，其固定在底板上，并且所述第二滑轨与所述棒试验样夹具相垂直；
其中，所述高温加热炉能够在所述第二滑轨上移动。
本实用新型所述的有益效果：
本实用新型设计开发的原位拉伸试验装置，该系统通过对传统伺服系统进行升级，通过机械传动使得本系统具有更高的抗干扰能力，同时具有良好的适应性抗过载能力强，对有瞬间负载波动和要求快速起动的场合特别适用；低速运行平稳，适用于应用高速响应要求的场合；电机加载的动态速度响应快，一般在几十毫秒之内；发热和噪音效果低具有良好的舒适性。
附图说明
图1为本实用新型所述原位拉伸试验装置的结构示意图。
图2为本实用新型所述原位拉伸试验装置的另一种实施例的结构示意图。
图3为本实用新型所述加载主机的结构示意图。
图4为本实用新型所述高温加热炉的结构示意图。
图5为本实用新型所述棒试验样夹具的结构示意图。
图6为本实用新型所述夹具的结构示意图。
具体实施方式
下面结合对本实用新型做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
本实用新型提供一种原位拉伸试验装置，通过采用双级蜗轮蜗杆减速实现大减速，使得本装置可以在较低的速度下进行拉伸试验，因此，大幅度的提高了精度；并且，较慢的拉伸速度，也可使在摄像系统记录试验过程时，采集的数据也较多，使得试验过程记录更清晰。
如图1所示，为本装置的整体结构图，本装置包括：底板110、加载主机120、高温加热炉130、棒试验样夹具140和显微观测部分150。
其中，如图3所示，为本实用新型所述的加载主机的结构示意图，所述加载主机包括：伺服电机121、电机座122、限位开关123、轴承座124、第一蜗杆125、第一涡轮126、第一锁紧螺母127、第二蜗杆128、丝杠涡轮129、位移传感器161、滚珠丝杠162、丝杠支撑座163、第一导向横梁164、连接梁165、拉力传感器166、两个第一导轨167、第二导向横梁168、冷却接头169、第二锁紧螺母171和支撑台172，支撑台172固定在底板110上部一侧，电机座122为h型结构，且其下部固定在支撑台172上，电机座122的上端对应设置通孔，伺服电机121一端固定在支撑台172上部，另一端为输出端，穿过电机座122的通孔，通过轴承座124与第一蜗杆125相连接，伺服电机121带动第一蜗杆125转动；限位开关123，其与伺服电机121相连接，用于控制伺服电机121的启动或关闭；第二蜗杆128固定在支撑台172上部，且第二蜗杆128与伺服电机121垂直设置；第一涡轮126可拆卸的设置在第二蜗杆128的一端，且通过第一锁紧螺母127固定，第一涡轮126与第一蜗杆125相啮合，将旋转力从第一蜗杆125传递到第一涡轮126，从而带动第二蜗杆128转动；丝杠涡轮129与第二蜗杆128相啮合；丝杠支撑座163固定在支撑台172上部，丝杠涡轮129穿过丝杠支撑轴163，通过轴承与滚珠丝杠162一端相连接，并且通过第二锁紧螺母171锁紧；两个第一导轨167平行间隔固定在支撑台172上部，并且两个第一导轨167与伺服电机121平行；第一导向横梁164，可滑动的设置在两个第一导轨167的一端；第二导向横梁168，其可滑动的设置在两个第一导轨167的另一端；在拉伸加载或卸载的过程中，两个第一导轨167起到导向与阻止第一导向横梁164和第二导向横梁168转动的作用，所述滚珠丝杠162的穿过第一导向横梁164，另一端穿过第二导向横梁168，与棒试验样夹具140相连接；连接梁165，其套设在滚珠丝杠162的外侧，所述连接梁165与所述两个第一导轨167相平行，并且所述连接梁165的一端固定在所述第一导向横梁164上，另一端与拉力传感器166的一侧连接，拉力传感器166的另一侧连接第二导向横梁168，拉力传感器166可输出测得的棒试验样夹具140上试样所受的力值；位移传感器161，其一端固定在所述支撑台172上部，另一端为主体端固定在所述第二导向横梁168上；冷却接头169安装在第二导向横梁168，可以通冷水以减少棒试验样夹具140传到拉力传感器166上的热，以减少力值测量误差。
如图4所示，为本实用新型所述的高温加热炉130的结构示意图，高温加热炉130包括：上壳体132；下壳体131，其与所述上壳体132相铰接；其中，所述上壳体132与所述下壳体131能够相互扣合形成容纳腔，在扣合时所述棒试验样夹具140能够批评其安装在所述容纳腔中，用于将所述棒试验样夹具140密封，上壳体132和下壳体131材质均为不锈钢材质；两个第一发热体136，其平行设置在所述上壳体132的一侧，本侧为与所述下壳体131相对的一侧；两个第二发热体135，其平行设置在所述下壳体131的一侧，本侧为与所述上壳体132相对的一侧；其中，所述两个第一发热体136与所述两个第二发热体135一一对应设置；第一隔热填充棉134，其设置在所述两个第一发热体136与所述上壳体132之间；第二隔热填充棉133，其设置在所述两个第二发热体135与所述下壳体131之间；第一隔热填充棉134防止第一发热体136温度过高将上壳体132烧穿，第二隔热填充棉133防止第二发热体135将下壳体131烧穿，把手138，其固定在所述上壳体132一侧，由于高温加热炉130加热后上壳体132和下壳体131温度较高，因此，把手138能起到在开炉时防止烫伤的作用；第二滑轨139，其一端固定在底板110上部，另一端可拆卸的固定在桌面上，并且所述第二滑轨139与所述棒试验样夹具140相垂直，高温加热炉能够在第二滑轨139上部移动。高温加热炉130的稳定加载温度可达1000℃，能够为材料的力学性能测试过程提供所需的高温环境，因此，该装置可以实现材料的高温拉伸力学性能测试以及常温下的拉伸力学性能测试。
如图5、图6所示，为本实用新型所述的棒试验样夹具140的结构示意图，包括：两个夹具141和两个夹头块142，夹具141为圆柱形结构，在其一端为t型凹槽结构，两个夹具141的结构完全相同，两个夹具141的一端分别与第二导向横梁168和固定端立柱145连接，t型凹槽结构的一端相对设置，夹头块142为t型结构，与夹具141的t型凹槽刚好卡合，两个夹头块142结构完全相同，试样144的两端分别可拆卸的连接在两个夹头块142的一侧。
如图1所示，在本装置中具有显微观测部分150，显微观测部分150采用7-45倍变焦的光学显微镜，并且采用数字摄像头进行图像采集，在整个试验过程中可进行精确记录试验过程图像。
如图2所示，为另一种实施例的结构示意图，在显微观测部分选用另外一种显微镜对试样进行观测。
本实用新型在加载主机部分由伺服电机驱动，先后经过两个蜗轮蜗杆组减速增扭，将动力传递给滚珠丝杠并将旋转运动转化为直线运动，对试样进行加载，通过拉力传感器实时检测试样承受的力，位移传感器实时监测试样形变，当需要对试样进行加热时，将高温加热炉滑入棒试验样夹具的下部，对试样进行加热，通过热电偶实时监测试样温度，在此过程中，通过显微观测部分对试样进行观察。
尽管本实用新型的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本实用新型的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本实用新型并不限于特定的细节和这里示出与描述的实施例。
1.一种原位拉伸试验装置，其特征在于，包括：
底板；以及
伺服电机，其固定在所述底板上；
限位开关，其与所述伺服电机相连接；
第一蜗杆，其与所述伺服电机的输出端相连接；
第一涡轮，其与所述第一蜗杆相啮合；
第二蜗杆，其固定在所述底板上；
其中，所述第一涡轮可拆卸的固定在所述第二蜗杆一端，并且所述第一涡轮带动所述第二蜗杆转动；
丝杠涡轮，其与所述第二蜗杆相啮合；
滚珠丝杠，其包括第一端和第二端，所述第一端与所述丝杠涡轮相连接；
棒试验样夹具，其一端与所述滚珠丝杠的第二端相连接；
固定端立柱，其固定在所述底板上；
其中，所述棒试验样夹具另一端固定在所述固定端立柱上；
高温加热炉，其可滑动的设置在所述底板上，用于对试样加热。
2.如权利要求1所述的原位拉伸试验装置，其特征在于，所述高温加热炉包括：
上壳体；
下壳体，其与所述上壳体相铰接，所述下壳体与所述上壳体相互扣合时形成容纳腔；
其中，当所述下壳体与所述上壳体能够相互扣合时，所述棒试验样夹具能够匹配安装在所述容纳腔中；
两个第一发热体，其平行设置在所述上壳体与所述下壳体相对的一侧；
两个第二发热体，其平行设置在所述下壳体与所述上壳体相对的一侧；
其中，所述两个第一发热体与所述两个第二发热体一一对应设置；
第一隔热填充棉，其设置在所述两个第一发热体与所述上壳体之间；
第二隔热填充棉，其设置在所述两个第二发热体与所述下壳体之间；
把手，其固定在所述上壳体一侧。
3.如权利要求2所述的原位拉伸试验装置，其特征在于，所述上壳体和所述下壳体材质均为不锈钢材质，所述把手材质为耐高温不导热材质。
4.如权利要求3所述的原位拉伸试验装置，其特征在于，还包括：
两个第一导轨，其平行间隔固定在所述底板上，并且所述两个第一导轨与所述伺服电机的输出轴平行；
第一导向横梁，其可滑动的设置在所述两个第一导轨的一端；
第二导向横梁，其可滑动的设置在所述两个第一导轨的另一端；
其中，所述滚珠丝杠的第一端穿过第一导向横梁，所述滚珠丝杠的第二端穿过所述第二导向横梁；
连接梁，其空套在所述滚珠丝杠的外侧，所述连接梁与所述两个第一导轨相平行，并且所述连接梁的一端固定在所述第一导向横梁上。
5.如权利要求4所述的原位拉伸试验装置，其特征在于，还包括：
拉力传感器，其一侧与所述连接梁的另一端相连接，另一侧与所述第二导向横梁相连接；
位移传感器，其一端固定在所述底板上部，另一侧固定在所述第二导向横梁上；
两个热电偶，其设置在棒试验样位置，分别对应所述两个第一发热体和两个第二发热体的位置。
6.如权利要求5所述的原位拉伸试验装置，其特征在于，所述棒试验样夹具包括：
第一夹具，其为圆柱形结构，在其一端为t型凹槽结构，另一端固定在所述第二导向横梁上，并且所述第一夹具与所述滚珠丝杠相连接；
第二夹具，其为圆柱形结构，在其一端为t型凹槽结构，另一端固定在所述固定端立柱上；
其中，所述第一夹具的t型凹槽结构一端与所述第二夹具的t型凹槽结构一端相对设置；
第一夹头块，其为t型结构，并且其一端具有内螺纹；
第二夹头块，其为t型结构，并且其一端具有内螺纹；
其中，所述第一夹头块与所述第一夹具的t型凹槽结构能够卡合，所述第二夹头块与所述第二夹具的t型凹槽结构能够卡合，所述棒试验样的两端可拆卸的连接在所述第一夹头块和所述第二夹头块之间。
7.如权利要求6所述的原位拉伸试验装置，其特征在于，还包括：
第二滑轨，其固定在底板上，并且所述第二滑轨与所述棒试验样夹具相垂直；
其中，所述高温加热炉能够在所述第二滑轨上滑动。
技术总结