방법 논문

단축 선적 기계 개발에 디자인 측면의 응용

DOI:

10.3791/58168

⸱

2018년 9월 19일

 ,  , 
1Department of Biomedical Engineering, University of Akron

이 논문에서

요약

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여기 선물이 순수 단축 선적 기계를 개발 하는 프로토콜. 중요 한 디자인 측면은 정확 하 고 재현 가능한 테스트 결과 보장 하기 위해 고용 됩니다.

초록

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정확 하 고 정밀한 기계적 테스트, 측면에서 기계 연속체를 실행 합니다. 우수한 정확도 제공 하는 상용 플랫폼, 반면 그들은 수 비용 금지, 종종 $100000-$200000 가격 범위에서 가격이 책정. 다른 극단에는 독립 실행형 수동 장치는 종종 부족 반복성 및 정확도 (예, 수동 크랭크 장치). 그러나, 단일 사용을 표시 하는 경우-디자인과 뭔가 지나치게 정교한 기계 엔지니어링입니다. 그럼에도 불구 하 고, 기계 설계 하 고 실험실에서 기존 컴퓨터와 모션 하지 달성을 달성 하기 위해 사내 경우가 있다. 여기에 설명 된 1 개의 그런 장치가입니다. 그것은 순수한 매치 로드 있도록 로딩 플랫폼입니다. 표준 로드 기계 일반적으로 biaxial 선형 로딩 축과 회전 로드 축에 대 한 발생 발생 합니다. 이 기계와 함께 테스트 하는 동안 다른 쪽 끝을 고정 동안 부하는 시료의 한쪽 끝에 적용 됩니다. 이러한 시스템 긴장/압축 견본 끝에 동일 하 게 적용 되는 순수 축 테스트를 수행 할 수 있다. 이 논문에서 개발 플랫폼 수 동등한과 반대 표본의 로드. 압축에 사용할 수 있습니다, 여기 초점 인장 순수한에 그것의 사용에 로드. 장치 통합 상업 로드 셀 및 액츄에이터 (이 삿 짐) 하 고, 프레임 상용 부품 및 테스트 설비를 가공 기계 사내 사건으로.

서론

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기계적 테스트 경도 테스트 초기 20 세기에 있는 Stanley 록웰에 의해 개발 된 장비를 다시 추적 될 수 있는 재미 있는 역사가 있다. 기술 표준, 문서화 사례 특정 테스트1,2,3, 수행에 대 한 지침을 모든 것을 기계 성능 검증에서 안내 하는 범위 성장 하는 동안 4. 건축 자재 콘크리트, 철강, 식품 및 섬유 제품5,6,,78,9 나무 등 모든 것에 기계적 테스트를 실시 하는 오늘, . 주어진 것을 분야의 공학, 좀 더 구체적으로, 역학 기계 테스트, 로드 기계 역학 실험실에서 평범 있습니다.

로드 기계 역학에 규모의 범위를 실행 합니다. 예를 들어, 큰 로딩 기계를 사용할 수 있는 전신 영향 연구 또는 murine ....

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프로토콜

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참고: 완료 장치는 그림 2에 표시 됩니다. 장치는 수평 위치에서 표본의 순수 매치 테스트 수 있습니다.

1. 구성 부품

  1. 두 프로그래밍 가능한 액추에이터 액추에이터 당겨/푸시 함께 하는 프로그램 때 60 m m (2.3)에 걸친 수 당 30 mm (1.2 in) 여행 준비. 다양 한 잠재적인 용도 맞게 선택 액츄에이터 합리적인 데 강제로 용량 [67 N (15 파운드)], 돌격 [N (13 파운드) 58] 속도 해상도 피크 [0.9302 µ m/s (0.00004에서 / s)], 그리고 단방향 정확도 25 µ m (0.001에).
  2. 데이지-체인 확장/철회의 동일한 응용 프로그램에 대 한 동기화 액추에이터.
  3. 액추에이터;를 운전 움직임을 제공 하는 24 V 컨트롤러 준비 이러한 시스템은 나사는 leadscrew의 회전에 의해 정확한 선형 모션을 사용.
  4. (10 파운드) 44.5 N의 힘을 최대 용량으로 두 개의 로드 셀을 준비 합니다. 로우 프로 파일 또는 밀폐 된 공간에 이상적입니다 용기 스타일 로드를 선택 합니다.
  5. 철도/운송 블록 시스템을 준비 합니다. 준비 하는 1 개의 레일과 2 개의 포가; 각 액츄에....

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결과

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시스템의 사용을 확인, 액추에이터 속도 및 성능 테스트 실시17이었다. 이러한 테스트는 액추에이터 속도 입력된 값을 비교 하 여 거리 측정의 구성 되어 있습니다. 샘플 여행 거리 정확도 확인 하려면 임의의 여행 거리 254-2540 µ m (0.01-0.10에) 따라 선정 됐다. 장치가 이러한 거리에 실행 되었고 조합 게이지 블록 및 더듬이 계기를 사용 하 여 측정 된 실제 거리에 비해. 선택 거리 세포 테스트에서 일반적으로 사용 되는 1%-10% 변형 속도의 대표 했다. 거리 테스트 결과 입력에서 < 4% 편차를 보였다.

액추에이터 속도 테스트 하려면 임의의 임의의 속도 액츄에이터 기능에 걸쳐 선정 됐다. 1-28, 000 µ m/s에서 배열 했다 속도 값 (0.00004-에 1.1 / s). 이 속도 거리와 타이밍 액.......

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토론

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이 작품의 목표는 디자인 하 고 조직 및 섬유 등 소규모 표본으로 그것의 사용에 대 한 비용 효율적이 고 신뢰할 수 있는 매치 로더를 조작 했다. 장치는 또한 디자인을 위한 새로운 첨부 파일을 사용자 필요 성장으로 조작 될 수 있도록 유연 하면서 앞뒤로 설정 요구 사항을 충족 하는 건설 되었다. 예를 들어 장치는 건조 하 고 젖은 표본 단축 또는 고정-엔드 구성에서의 테스트에 대 한 허용할 것 이다.

설계 및 로딩 장치의 제조에 있는 중요 한 단계 자료, 상용 구성 요소 (유지 보수), 및 성능을 고려 하 고 시스템의 유연성을 포함 됩니다. 모든 가공 표준 공장에 완료 되었다. 알루미늄 및 플 렉 시 유리는 프레임 및 비품에 대 한 필요한 강성을 제공합니다. 액츄에이터 및 철도/운송 블록 시스템 상용 구성 요소에 의하여 이루어져 있다. 같은 액츄에이터는 긴장과 압축에 사용 됩니다. 이 액추에이터는 주어진, 그들은 있지만 하지 사용, 모터에 전원 중단는 leadscrew는 토크를 .......

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공개 사항

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저자는 공개 없다.

감사의 글

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이 작품은 국가 학회 건강 NIDCR [DE022664]에 의해 지원 되었다.

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재료

이 논문에 사용된 재료 목록
이름회사카탈로그 번호댓글
전원 공급 장치, 24 V DC 2.5 A 출력, 100-240 V AC 입력, 북미용 플러그 Zaber Technologies incPS05-24V25
6핀 미니 딘-수-암 PS/2 연장 케이블Zaber Technologies incT-DC06
스테퍼 모터 컨트롤러, 2상Zaber Technologies incA-MCA
선형 액추에이터, NEMA 크기 11, 30mm 이동, 58N 최대 연속 추력Zaber Technologies incNA11B30
부식 방지 유지 보수가 필요 없는 볼 베어링 캐리지 및 가이드 레일McMaster-Carr9184T31
6061-t6 알루미늄 재고McMaster-CarrNA
Plexiglas 재고McMaster-CarrNA
캐니스터 로드 셀, 4.5NHoneywell SensotecNA
USB to 6 pin mini-dinUniversal 해당 없음

참고문헌

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. ASTM E4-16. Standard practices for force verification of testing machines. , Available from: https://www.astm.org/Standard/standards-and-publications.html (2016).
  2. ASTM E2309/E2309M-16. Standard practices for verification of displacement measuring systems and devices used in materials testing machines. , Available from: https://www.astm.org/Standard/standards-and-publications.html (2016).
  3. ASTM E2428-15a. Standard practice for calibration and verification of....

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재인쇄 및 허가

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