Aplicação de aspectos do Design no desenvolvimento de máquina de carregamento Uniaxial

Resumo

Aqui nós apresentamos um protocolo para desenvolver uma máquina de carregamento uniaxial puro. Aspectos de concepção crítica são empregados para garantir resultados de testes precisos e reprodutíveis.

Resumo

Em termos exatos e precisos testes mecânicos, máquinas executar o continuum. Considerando que as plataformas comerciais oferecem excelente precisão, podem ser financeiramente inviável, muitas vezes um preço na faixa de preço de US $100.000 - $200.000. No outro extremo são dispositivos autônomos manuais que muitas vezes falta de repetibilidade e precisão (por exemplo, um dispositivo manual de manivela). No entanto, se uma única utilização é indicada, é excesso engenharia para projeto e máquina algo excessivamente elaborado. Todavia, há ocasiões onde as máquinas são projetadas e construídas internamente para realizar um movimento não atingível com as máquinas existentes no laboratório. Descrito em detalhes aqui, é um tal dispositivo. É uma plataforma de carregamento que permite o carregamento uniaxial puro. Máquinas de carregamento padrão normalmente são biaxial carregamento linear ao longo do eixo e o carregamento giratório ocorre sobre o eixo. Durante o teste com estas máquinas, uma carga é aplicada a uma extremidade da amostra, enquanto a outra extremidade permanece fixa. Estes sistemas não são capazes de conduzir testes axial pura em que tensão/compressão é aplicada igualmente para as extremidades do espécime. A plataforma desenvolvida neste artigo permite que o igual e oposta a carregar de espécimes. Enquanto ele pode ser usado para compressão, aqui o foco é sobre a sua utilização em pura elasticidade a carregar. O dispositivo inclui células de carga comercial e atuadores (motores) e, como é o caso com máquinas construídas internamente, um frame é usinado para segurar as peças comerciais e dispositivos elétricos para testes.

Introdução

Teste mecânico tem uma história interessante que pode ser rastreada até Equipamento desenvolvido por Stanley Rockwell no início do século XX de ensaio de dureza. Enquanto a tecnologia tem crescido na medida em que práticas padrão, documentadas tudo guia de verificação do desempenho da máquina para as orientações para a realização de testes específicos^{1,2,3, 4}. hoje, os ensaios mecânicos são conduzidos em tudo, desde materiais como concreto, aço e madeira, alimentos e têxtil produtos^5,6

Protocolo

Nota: O dispositivo acabado é mostrado na Figura 2. O dispositivo permite testes uniaxial puro de espécimes na posição horizontal.

1. componentes

1. Prepare dois atuadores programáveis com uma viagem de 30 mm (1,2 pol) por atuador capaz de 60 mm (2,3 pol) de abrangência quando programado para puxar/empurrar juntos. Para acomodar uma variedade de usos potenciais, selecionados atuadores tendo uma razoável força capacidade [67 N (15 lb)], impulso [58 N (13 lb)], resolução de velocidade de pico [µm/s 0.9302 (0.00004 no / s)] e uma precisão unidirecional [25 µm (0,001 pol)].
2. Cascata os atuadores par....

Resultados

A fim de verificar a utilização do sistema, testes de velocidade e desempenho do atuador foram realizados¹⁷. Estes testes consistiam em medir a velocidade do atuador e a distância em comparação com os valores de entrada. Para verificar a precisão de distância de viagem de amostra, distâncias de viagens arbitrário ao longo do eixo entre 2540-254 µm (0,01 - 0,10 pol) foram selecionadas. O dispositivo foi executado para estas distâncias e em comparação com a distância.......

Discussão

O objetivo deste trabalho foi projetar e fabricar um carregador uniaxial econômico e confiável para seu uso com amostras em pequena escala, tais como tecidos e fibras. Um dispositivo foi construído que atendidos os requisitos estabelecidos, apesar de também ser flexível o suficiente no projeto para permitir novos anexos para ser fabricado como o usuário precisa crescer. Por exemplo, o dispositivo permitirá para o teste de espécimes de secos e molhados em uma configuração uniaxial ou fixo-final.

Materiais

Lista de materiais utilizados neste artigo

Nome	Empresa	Número de catálogo	Comentários
Fonte de alimentação, 24 V DC 2.5 A out, 100-240 V AC in, plug para América do Norte	Zaber Technologies inc	PS05-24V25
6 pinos mini din-macho para fêmea PS / 2 cabo de extensão Zaber	Technologies inc	T-DC06
Controlador de motor de passo, 2 fases	Zaber Technologies inc	A-MCA
Atuador linear, tamanho NEMA 11, curso de 30 mm, 58 N máximo de empuxo contínuo	Zaber Technologies inc	NA11B30
Resistente à corrosão e Livre de manutenção Carrinhos de Esferas e Trilhos Guia	McMaster-Carr	9184T31
6061-t6 Estoque de Alumínio	McMaster-Carr	NA
Plexiglas Estoque	McMaster-Carr	NA
Célula de carga do canister, 4.5N	Honeywell Sensotec	NA
USB para mini-din de 6 pinos	Universal	NA