一軸荷重マシン開発のデザイン面のアプリケーション
Summary
ここで純粋な一軸荷重マシンを開発するためのプロトコルを提案する.重要な設計の側面は、正確で再現性のあるテスト結果を確保するため用いられます。
Abstract
正確かつ精密機械試験、面では、マシンは、連続を実行します。商用プラットフォームは、優れた精度を提供するのに対し彼らすることができますコストが高くなる、しばしば $100,000-$200,000 の価格範囲内の価格します。他の極端で、しばしば欠如の再現性と精度 (例えば、手動クランク装置) スタンドアロンの手動装置であります。ただし、単一の使用が示される場合、オーバー デザインと何か過度に手の込んだ機械工学です。それにもかかわらず、マシンを設計および実験室で既存のマシンでは得られない運動を達成するために自社で開発された機会があります。詳細はここで説明されている 1 つのようなデバイスです。により、純粋な一軸荷重載荷プラットフォームです。標準的なローディング機械通常、二軸で軸リニア負荷が発生し、軸について回転の読み込みが行われます。これらのマシンのテスト中にもう一方の端が固定されたまま、試験片の一方の端に荷重が適用されます。これらのシステムは、試験片の両端に均等に引張/圧縮が適用されている純粋な軸テストを実施できません。本研究で開発されたプラットフォームにより、同輩および反対の標本の読み込み。それは圧縮を使用できますが、ここでフォーカス引張純粋で使用する方法を読み込んでいます。商業ロードセルとアクチュエータ (引っ越し) を内蔵し、自社で開発されたマシンの場合に、商業部分とテストのための据え付け品を保持するフレームは加工します。
Introduction
機械試験硬さ試験装置、Stanley ロックウェルによって 20 世紀初頭に開発に戻って辿ることができる興味深い歴史があります。標準的な文書化された慣行の特定のテスト1,2,3,を実施するためのガイドラインをすべて機械性能の検証からガイドする技術が成長している間4. コンクリート、鉄鋼、食品、繊維製品5,6,7,8,9 には、木材などの建材から、すべての力学試験を実施する今日、.医用生体工学より具体的には、バイオメカニクスの分野は、機械試験を活用、そのローディング機械がバイオメカニクス実験室で一般的です。
バイオメカニクスのスケールの範囲を実行マシンを読み込んでいます。例としてより大きいローディング マシンは全身影響の研究を行ったり、マウス骨をテストまたはセル10、11を刺激するマシンを使用ことができます。 小さな読み込み中、人間の大腿骨機械的性質を決定する使用できます。 12,13,14。試験所; に積込み機の 2 種類があります。市販されているとユーザーが組み込まれています。ローディング機械の自社開発が多い、パーソナライゼーションとカスタマイゼーション オプション15で好まれています。
テストでは、標本はセキュリティ保護機械の変位を適用できますが、測定可能な力を生成します。負荷を駆動のフィードバックとして使用する場合、テストは負荷制御;変位駆動のフィードバックとして使用する場合は、テストは変位制御されます。積込み機、一般に、固定サポートに発動機を接続するフレームによって成り立っています。など、一般的にテスト標本のもう一方の端が固定されたまま、感動の一方の端が含まれます。
その基本的なコンポーネントを示す単純なロード マシンのスケッチは、図 1に示します。に関するすべてのローディング機械の基礎、ベースまたはフレームです。商業ブランドの大半は、固定ベースを活用に対し図面は平面 (XY) の動きを可能にするプラットフォームを示しています。発動機をこの場合、ロードセルを保持し、ステッピング モーターによって駆動されるアッパー アームです。供試体を保持し、実行するテストの種類を決定する据え付け品は、フレームに接続されています。3 点曲げ治具は、図面に示します。上部治具 (単一の連絡先) が移動の腕にマウントされています。下治具 (二重接触) は、固定ベースにマウントされます。テスト中にセンターにお問い合わせが標本を従事して下方に上治具をモーターします。連絡先は、試料を従事し、ロードセルは、抵抗または試料に力の増加を記録します。
マシンの設計し、研究室では、既存のマシンでは得られない動きを達成するために自社で開発された場所もあります。ここで我々 はこのような 1 つのデバイスの詳細に説明します。両端の読み込みにより純粋な一軸試験片または同輩および反対運動荷台です。デバイスを組み込んだ商業ロードセルとアクチュエータ (発動機);フレームは、商業の部品や試験片の荷重備品を保持するために加工されます。自分のマシンの設計で助けることができるテスト機械構造の基本原則を理解すること。我々 は独自の機械開発研究者を支援するための出発点として作成図面ファイルがあります。ビデオは、デバイスの配置と信頼性の高いテストを確保する機械設計原則のアプリケーション アセンブリに焦点を当てます。
Protocol
Representative Results
Discussion
この作業の目的は、デザインならびに組織や繊維などの小規模な標本とその使用の費用対効果と信頼性の高い一軸ローダーだった。デバイスは、新しい添付ファイル、ユーザーの成長ニーズを作製することを可能にするため設計の柔軟性、さらに定める要件を満たす建設されました。たとえば、デバイスは乾燥および湿潤状態における一軸または固定端の構成でのテストになります。
<p cl…Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
この作品は、国立機関健康 NIDCR [DE022664] によって支えられました。
Materials
| Power supply, 24 V DC 2.5 A out, 100-240 V AC in, plug for North America | Zaber Technologies inc | PS05-24V25 | |
| 6 pin mini din-male to female PS/2 extension cable | Zaber Technologies inc | T-DC06 | |
| Stepper motor controller, 2 phase | Zaber Technologies inc | A-MCA | |
| Linear actuator, NEMA size 11, 30 mm travel, 58 N maximum continuous thrust | Zaber Technologies inc | NA11B30 | |
| Corrosion resistant maintenance-Free Ball Bearing Carriages and Guide Rails | McMaster-Carr | 9184T31 | |
| 6061-t6 Aluminum Stock | McMaster-Carr | NA | |
| Plexiglas Stock | McMaster-Carr | NA | |
| Canister load cell, 4.5N | Honeywell Sensotec | NA | |
| USB to 6 pin mini-din | Universal | NA |
Riferimenti
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