一种带有升降式试验台的预压紧硬度计

技术领域

本发明涉及硬度测试技术领域，具体为一种带有升降式试验台的预压紧硬度计。

背景技术

硬度计是一种测试工件硬度的设备，现有技术对于金属工件的硬度测试基本都是通过施压进行，主要过程是压头在工件上施加一定数值的压力，根据工件材料硬度的不同，其表面的压痕也不相同，通过测量压痕的深度或者轮廓宽度换算获得硬度值。

现有的硬度计中，大多通过丝杆形式压力施加结构，电动机带动丝杆运动，压头向下运动给到压力，偶尔出现的问题是：工件如果测试时局部位置发生裂开，如果压头的加载力不能及时卸除，则压头很容易进一步损害工件，另外，尤其在对于较薄板类工件的硬度测量中，如果压头加载力不能及时卸除，则容易在工件断裂后继续下落撞击到砧板上，硬度计发生损坏，这些都是由于现有技术的硬度计没有及时的卸力结构导致的，而且，丝杆形式的压力加载结构，压力给出的均匀性完全依靠丝杆螺纹副，当丝杆螺纹副发生变形时，则容易引起力与变形的不对应，所以，硬度计都需要定期进行校准。

发明内容

本发明的目的在于提供一种带有升降式试验台的预压紧硬度计，以解决上述背景技术中提出的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

一种带有升降式试验台的预压紧硬度计，包括台座、支柱、压头架、压力组件和升降砧板，支柱底端连接台座，上端连接压头架，升降砧板设置在台座上，升降砧板为待测量工件提供放置位置，压力组件设置在压头架上且位于升降砧板正上方，压力组件为液压结构。液压结构的压力组件压力稳定、波动小，在测量硬度时能持续施加缓慢增加的负载，进行硬度测试。台座、支柱、压头架、升降砧板等部件使用传统硬度计结构，主要是压力组件外形大小及重量分配的调整需要适应性地调整台座、支柱、压头架、升降砧板这几者，防止测量时重心不稳。

进一步的，压力组件包括液压壳、压杆组件、油箱、油管，液压壳和油箱设置在压头架上，压杆组件包括活塞板、连杆和压头，连杆一端连接活塞板、一端连接压头，活塞板设置在液压壳内并沿液压壳内壁上下滑动，液压壳内被活塞板分隔为两个区域：位于活塞板上方的施压腔和位于活塞板下方的回压腔，油箱通过两路油管分别往施压腔和回压腔内施加油压，其中施压腔油压大于回压腔油压；压杆组件还包括泄压组件，泄压组件设置在活塞板上并连接施压腔和回压腔，压杆组件加载压力过程中，当施压腔和回压腔压差减小时，泄压组件连通施压腔和回压腔；油管上设置限流结构。

油箱分别往施压腔和回压腔内注入油压，因为施压腔内油压大，所以，活塞板向下运动并施加向下的压力，随着施压腔油压的增大，压头向下的压力也越来越大，压力加载在工件上进行硬度测试，之后通过工件表面上的压痕获得硬度参数，回压腔内油压也需要随着施压腔油压的升高而升高，但是，升高速率低于施压腔，两腔的压力差是压力组件向下的压力，工件如果测试时局部位置发生裂开，则压头处所感知的负载阻力显著下降，活塞板、连杆和压头会微小地进一步下降，但是，因为油管上限流结构的存在，施压腔内的油压不能得到快速补充，由此造成施压腔和回压腔内的压差迅速减小，施压腔和回压腔压差的减小引起泄压组件动作，连通施压腔和回压腔，使其压差进一步降低，此后缓慢的通过油管往施压腔内注入的油压不再能够让泄压组件回到原始状态，即，压头不再提供向下的压力，工作人员需要进行检查并处理断裂的工件，并让压力组件复位，才能进行下一次的硬度测量。

进一步的，泄压组件包括阀球、顶出弹簧和电磁铁，活塞板上设置连接施压腔和回压腔的泄压孔，阀球置于泄压孔内，顶出弹簧设置在泄压孔内并位于阀球一侧，顶出弹簧将阀球朝施压腔推挤，电磁铁设置在活塞板内并受控吸引阀球封堵泄压孔。初始时，先通过电磁铁吸住阀球，使其紧贴在靠近回压腔的一端，此时，泄压孔为封堵状态，施压腔和回压腔未连通，而且，顶出弹簧也处于压缩状态，电磁铁的吸引力在施压腔内油压升高到一定程度后切断，让阀球只承受两侧油压以及顶出弹簧的弹力，当测量过程中，工件突然断裂时，施压腔内压力快速下降，其油压不够抵抗回压腔油压以及顶出弹簧的弹力，所以，阀球上升，泄压孔连通施压腔和回压腔，施压腔油压进一步下降。

进一步的，压力组件还包括配电回路，配电回路包括电源、开关和电刷，连杆上设置滑片触点，电刷与滑片触点连接，电磁铁通过导线与滑片触点连接。配电回路控制电磁铁的吸力施加与切断，连杆需要上下移动，所以，需要通过滑动接触形式获取外部的电控信号。

进一步的，压杆组件还包括自下而上分布的护罩、抵紧弹簧、凸起，凸起固定设置在连杆上，护罩滑动设置在连杆上，抵紧弹簧套设在连杆外，抵紧弹簧一端抵住凸起、另一端推挤护罩使其朝下运动，护罩罩住压头。护罩起到保护压头的作用，而压头未与工件接触时，其包裹压头而只留出压头下端，连杆向下运动，护罩与压头同时与工件接触，护罩可以向上退让，只有压头在工件上不断施加压力，护罩的压力可以忽略不计。

进一步的，抵紧弹簧为波纹弹簧。波纹弹簧具有较为恒定与圆周均匀的弹力，对于压头的保护作用稳定，而且在压头测试较软材料而较为伸入地下落时，护罩对于工件也不会因为抵紧弹簧形变大而给出较大的向下压力。

进一步的，升降砧板包括升降螺旋和手轮，升降螺旋上端为工件置物台，升降螺旋下端与台座连接，升降螺旋通过手轮控制上端的升降。升降螺旋通过手动形式进行置物台的预升高，尽量减小装置中的电动部件，尤其是电机用量，简化台座结构。

进一步的，限流结构为限流阀，限流阀为带刻度手动结构。分别往施压腔和回压腔注压的油管上，通过调节限流阀的开度，可以给到两个腔室不同的得压速度，当限流阀开度调小时，两个腔室得压慢，对于轻微的负载阻力波动识别度高，但也相对敏感，可能出现误动作。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：本发明通过液压结构施加硬度检测所需要的压力，压力施加稳定可控，当待测试工件质脆或者局部应力集中导致测试过程工件裂开时，压头的压力能够进行快速卸除，这一卸除过程并不是通过滞后反应的传感器进行信号传递的，而是直接通过压力给出所使用油压变化进行的，所以，压力的卸除能够非常及时，防止硬度计损坏。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明的外形结构示意图；

图2是本发明的正视结构示意图；

图3是本发明压力组件内的结构示意图；

图4是本发明压杆组件的结构示意图；

图5为图4中的视图A；

图6是本发明压力组件运行时的受力示意图；

图7为视图A中的部件受力示意图。

图中：1-台座、2-支柱、3-压头架、4-压力组件、41-液压壳、411-施压腔、412-回压腔、42-压杆组件、421-活塞板、4211-泄压孔、422-连杆、423-压头、424-护罩、425-抵紧弹簧、426-凸起、427-滑片触点、428-泄压组件、4281-阀球、4282-顶出弹簧、4283-电磁铁、43-油箱、44-油管、45-限流阀、46-配电回路、461-电刷、5-升降砧板、51-升降螺旋、52-手轮。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1~7，本发明提供技术方案：

如图1、2所示，一种带有升降式试验台的预压紧硬度计，包括台座1、支柱2、压头架3、压力组件4和升降砧板5，支柱2底端连接台座1，上端连接压头架3，升降砧板5设置在台座1上，升降砧板5为待测量工件提供放置位置，压力组件4设置在压头架3上且位于升降砧板5正上方，压力组件4为液压结构。液压结构的压力组件4压力稳定、波动小，在测量硬度时能持续施加缓慢增加的负载，进行硬度测试。台座1、支柱2、压头架3、升降砧板5等部件使用传统硬度计结构，主要是压力组件4外形大小及重量分配的调整需要适应性地调整台座1、支柱2、压头架3、升降砧板5这几者，防止测量时重心不稳。

如图3所示，压力组件4包括液压壳41、压杆组件42、油箱43、油管44，液压壳41和油箱43设置在压头架3上，

压杆组件42包括活塞板421、连杆422和压头423，连杆422一端连接活塞板421、一端连接压头423，活塞板421设置在液压壳41内并沿液压壳41内壁上下滑动，液压壳41内被活塞板421分隔为两个区域：位于活塞板421上方的施压腔411和位于活塞板421下方的回压腔412，油箱43通过两路油管44分别往施压腔411和回压腔412内施加油压，其中施压腔411油压大于回压腔412油压；

压杆组件42还包括泄压组件428，泄压组件428设置在活塞板421上并连接施压腔411和回压腔412，压杆组件42加载压力过程中，当施压腔411和回压腔412压差减小时，泄压组件428连通施压腔411和回压腔412；

油管44上设置限流结构。

油箱43分别往施压腔411和回压腔412内注入油压，两个腔室对于活塞板421的力分别为F1和F2，因为施压腔411内油压大，所以，活塞板421向下运动并施加向下的压力F1-F2，随着施压腔411油压的增大，压头423向下的压力也越来越大，压力加载在工件上进行硬度测试，之后通过工件表面上的压痕获得硬度参数，回压腔412内油压也需要随着施压腔411油压的升高而升高，但是，升高速率低于施压腔411，两腔的压力差是压力组件4向下的压力，工件如果测试时局部位置发生裂开，则压头423处所感知的负载阻力F3显著下降，活塞板421、连杆422和压头423会微小地进一步下降，但是，因为油管44上限流结构的存在，施压腔411内的油压不能得到快速补充，由此造成施压腔411和回压腔412内的压差迅速减小，施压腔411和回压腔412压差的减小引起泄压组件428动作，连通施压腔411和回压腔412，使其压差进一步降低，此后缓慢的通过油管44往施压腔411内注入的油压不再能够让泄压组件428回到原始状态，即，压头423不再提供向下的压力，工作人员需要进行检查并处理断裂的工件，并让压力组件4复位，才能进行下一次的硬度测量。

如图3~5所示，泄压组件428包括阀球4281、顶出弹簧4282和电磁铁4283，活塞板421上设置连接施压腔411和回压腔412的泄压孔4211，阀球4281置于泄压孔4211内，顶出弹簧4282设置在泄压孔4211内并位于阀球4281一侧，顶出弹簧4282将阀球4281朝施压腔411推挤，电磁铁4283设置在活塞板421内并受控吸引阀球4281封堵泄压孔4211。如图5~7所示，初始时，先通过电磁铁4283提供吸引力F-D吸住阀球4281，使其紧贴在靠近回压腔412的一端，此时，泄压孔4211为封堵状态，施压腔411和回压腔412未连通，而且，顶出弹簧4282也处于压缩状态，具有弹力F-T，电磁铁4283的吸引力在施压腔411内油压升高到一定程度后切断，让阀球4281只承受两侧油压以及顶出弹簧4282的弹力，当测量过程中，工件突然断裂时，施压腔411内压力快速下降，其油压不够抵抗回压腔412油压以及顶出弹簧4282的弹力，所以，阀球4281上升，泄压孔4211连通施压腔411和回压腔412，施压腔411油压进一步下降。

如图3、4所示，压力组件4还包括配电回路46，配电回路46包括电源、开关和电刷461，连杆422上设置滑片触点427，电刷461与滑片触点427连接，电磁铁4283通过导线与滑片触点427连接。配电回路46控制电磁铁4283的吸力施加与切断，连杆422需要上下移动，所以，需要通过滑动接触形式获取外部的电控信号。

压杆组件42还包括自下而上分布的护罩424、抵紧弹簧425、凸起426，凸起426固定设置在连杆422上，护罩424滑动设置在连杆422上，抵紧弹簧425套设在连杆422外，抵紧弹簧425一端抵住凸起426、另一端推挤护罩424使其朝下运动，护罩424罩住压头423。护罩424起到保护压头423的作用，而压头423未与工件接触时，其包裹压头423而只留出压头423下端，连杆422向下运动，护罩424与压头423同时与工件接触，护罩可以向上退让，只有压头423在工件上不断施加压力，护罩424的压力可以忽略不计。

抵紧弹簧425为波纹弹簧。波纹弹簧具有较为恒定与圆周均匀的弹力，对于压头423的保护作用稳定，而且在压头423测试较软材料而较为伸入地下落时，护罩424对于工件也不会因为抵紧弹簧425形变大而给出较大的向下压力。

升降砧板5包括升降螺旋51和手轮52，升降螺旋51上端为工件置物台，升降螺旋51下端与台座1连接，升降螺旋51通过手轮52控制上端的升降。升降螺旋51通过手动形式进行置物台的预升高，尽量减小装置中的电动部件，尤其是电机用量，简化台座1结构。

限流结构为限流阀45，限流阀45为带刻度手动结构。分别往施压腔411和回压腔412注压的油管44上，通过调节限流阀45的开度，可以给到两个腔室不同的得压速度，当限流阀45开度调小时，两个腔室得压慢，对于轻微的负载阻力波动识别度高，但也相对敏感，可能出现误动作。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。