[发明专利]一种具有机械臂的微型重载单轴压力测试系统及测试方法

权利要求书

1.一种具有机械臂的微型重载单轴压力测试系统的测试方法，其特征在于，系统包括加载机构、传动机构、控制机构、配电机构和支撑座，其中，

支撑座上设置加载机构，传动机构穿过支撑座连接加载机构，传动机构连接至控制机构，传动机构和控制机构均连接至配电机构，通过配电机构对传动机构和控制机构进行供电，控制机构控制传动机构对加载机构施加载荷；

加载机构包括刚性框架和单轴机械臂，刚性框架设置于支撑座上，单轴机械臂通过折叠式法兰连接至刚性框架；

刚性框架为一体浇筑实心方体刚性金属框架，刚性框架包括左立柱、右立柱、上梁和下梁，刚性框架的长×宽×高≥25×8×40cm，左立柱和右立柱的厚度均≥5cm，上梁的厚度≥5cm，下梁的厚度≥8cm；

刚性框架材质采用低碳钢或铸铁；

刚性框架内顶端设置压力传感器，压力传感器对应单轴机械臂，压力传感器连接控制机构；

刚性框架内分别设置轴向形变光栅尺和径向形变光栅尺；

传动机构包括伺服电机、减速机和滚珠丝杠，伺服电机通过轴键连接减速机，减速机通过联轴器连接滚珠丝杠，滚珠丝杠穿过支撑座和刚性框架连接单轴机械臂，伺服电机、减速机和滚珠丝杠为自下而上同轴加固连接；

单轴机械臂顶端设置压头；

上述具有机械臂的微型重载单轴压力测试系统在进行抗压强度和压缩蠕变测试时的测试方法，操作步骤如下：

(1)制作圆柱形试件，记录试件尺寸、密度和比重，然后启动配电机构和控制机构，系统处于待机状态；

(2)将试件放置于压头，控制机构控制伺服电机运转，通过滚珠丝杠带动单轴机械臂上升，进而带动试件上升，当压力传感器出现读数时停止伺服电机运转；

(3)设定取样周期和压缩速度，然后开始压缩试验，伺服电机开始运转，通过滚珠丝杠带动单轴机械臂继续上升，伺服电机以≤0.1μm/s的位移加载速度或者以≤10N/s的压力加载速度进行加载，控制机构同时显示试件载荷数值及试件轴向形变和径向形变数值，并自动保存试验数据；

(4)当试件出现破裂时，暂停伺服电机，记录此时轴向形变光栅尺显示的试件上端和下端位置，然后继续启动伺服电机进行压缩试验；

(5)试件完全破坏时，停止压缩试验，导出试验数据，整个试验过程控制机构始终记录试件载荷数值、轴向形变和径向形变量；

上述具有机械臂的微型重载单轴压力测试系统在进行抗拉测试时的测试方法，操作步骤如下：

(1)制作圆柱形试件，记录试件尺寸、密度和比重，然后启动配电机构和控制机构，系统处于待机状态；

(2)将试件放入巴西劈裂夹具内，再将巴西劈裂夹具放置在压头上，控制机构控制伺服电机运转，通过滚珠丝杠带动单轴机械臂上升，进而带动巴西劈裂夹具上升，当压力传感器出现读数时停止伺服电机运转；

(3)设定取样周期和压缩速度，然后开始抗压试验，伺服电机开始运转，通过滚珠丝杠带动单轴机械臂继续上升，伺服电机以≤0.1μm/s的位移加载速度或者以≤10N/s的压力加载速度进行加载，巴西劈裂夹具受力拉伸试件，控制机构同时显示试件载荷数值及试件轴向形变和径向形变数值，并自动保存试验数据；

(4)当试件出现破裂时，暂停伺服电机，记录此时轴向形变光栅尺显示的试件上端和下端位置，然后继续启动伺服电机进行抗压试验；

(5)巴西劈裂夹具内试件完全破坏时，停止抗压试验，导出试验数据，整个试验过程控制机构始终记录试件载荷数值、轴向形变和径向形变量；

上述具有机械臂的微型重载单轴压力测试系统在进行点载荷强度测试时的测试方法，操作步骤如下：

(1)制作圆柱形试件，记录试件尺寸、密度和比重，然后启动配电机构和控制机构，系统处于待机状态；

(2)在压头上放置圆锥状点载荷压头，将试件放在圆锥状点载荷压头上，试件上部放置圆锥状点载荷压头，测量试件上部的圆锥状点载荷压头与压力传感器之间距离，然后将测量距离设定为运行距离，控制机构控制伺服电机运转，通过滚珠丝杠带动单轴机械臂上升设定距离，此时试件上部的圆锥状点载荷压头刚好接触压力传感器；

(3)设定取样周期和压缩速度，然后开始点载荷强度试验，伺服电机开始运转，通过滚珠丝杠带动单轴机械臂继续上升，伺服电机以≤0.1μm/s的位移加载速度或者以≤10N/s的压力加载速度进行加载，控制机构同时显示试件载荷数值及试件轴向形变和径向形变数值，并自动保存试验数据；

(4)当试件出现破裂时，暂停伺服电机，记录此时轴向形变光栅尺显示的试件上端和下端位置，然后继续启动伺服电机进行点载荷强度试验；

(5)试件完全破坏时，停止点载荷强度试验，导出试验数据，整个试验过程控制机构始终记录试件载荷数值、轴向形变和径向形变量。