CN104634552B - 挡圈抗压强度试验工装及试验方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种挡圈抗压强度试验工装，包括：压盘，所述压盘的上表面的中心位置安装有第一夹持件，所述压盘的下表面偏离中心位置安装有顶杆；顶盖；底座，所述底座的下表面的中心位置安装有第二夹持件，所述底座的上表面为台阶面，所述台阶面具有第一平面、立面和第二平面，所述第二平面上方为避让部；所述顶盖与所述底座通过螺栓连接，且所述顶盖并不遮挡所述避让部。本发明还提供了采用上述工装进行的挡圈抗压强度试验方法。本发明使得采用常规拉力试验机就能够对挡圈的抗压强度进行测量。

Description

挡圈抗压强度试验工装及试验方法
技术领域
本发明涉及挡圈强度检测领域，具体涉及挡圈抗压强度试验工装及试验方法。
背景技术
如图1所示，变速箱中挡圈3承担着分隔不同档位的第一从动齿轮1和第二从动齿轮2及定位的作用，因此挡圈3承受第一从动齿轮1工作状态下较高的轴向力和两齿轮转动过程中挡圈3与齿轮之间相对较高的摩擦负荷。如图2所示，挡圈3上所受到的交变的轴向力f会造成挡圈3产生塑性形变甚至断裂，由此造成挡圈失效。
当挡圈3在变速箱试验中失效时，在判定其热处理及材料、试验工况无问题的条件下，还要从挡圈3自身的性能上找出原因是急需解决的问题，此时需要试验来验证挡圈承受档位齿轮在档时传递的轴向力时抗压强度是否合格。
在进行力学试验时最常用的设备就是拉力试验机，例如在授权公告号：CN102778393 B、发明名称：“全自动拉力试验机”的中国发明专利和授权公告号：授权公告号CN 202974763 U、实用新型名称：“拉力试验机”的中国实用新型专利中所公开的。一般的拉力试验机，无论是液压驱动式还是电机驱动式，都是依靠拉力试验机的施力部件上的夹具来夹紧待测零部件，然后施力进行试验，因此如果直接采用拉力试验机的夹具夹紧挡圈3的话，则如图3所示，测量挡圈3在径向力F下的抗拉强度是合适的，而轴向力下的抗压强度则无法测量。
发明内容
本发明的目的是提供一种配合拉力试验机使用的工装及采用该工装进行试验的方法，从而实现对挡圈抗压强度进行试验验证。
为实现上述目的，本发明的实施例提供了如下技术方案：
一种挡圈抗压强度试验工装，包括：压盘，所述压盘的上表面的中心位置安装有第一夹持件，所述压盘的下表面偏离中心位置安装有顶杆；顶盖；底座，所述底座的下表面的中心位置安装有第二夹持件，所述底座的上表面为台阶面，所述台阶面具有第一平面、立面和第二平面，所述第二平面上方为避让部；所述顶盖与所述底座通过螺栓连接，且所述顶盖并不遮挡所述避让部。
优选地，所述底座的第一平面局部凹陷形成两个凹部，所述顶盖的下表面局部凸出形成两个凸部，所述凸部插入所述凹部中。
优选地，所述压盘下表面偏离中心位置开有多个螺纹孔，所述螺纹孔与所述压盘的中心位置的距离各不相同，所述顶杆可选择地与多个螺纹孔中的一个螺纹连接。
优选地，所述第一夹持件与所述压盘螺纹连接。
优选地，所述第二夹持件与所述底座螺纹连接。
一种挡圈抗压强度试验方法，包括：
采用如上所述的挡圈抗压强度试验工装将待测挡圈的一半夹紧在所述顶盖的下表面与所述底座的第一平面之间，同时所述待测挡圈的另一半暴露在所述第二平面上方的避让部中；
将所述第一夹持件和所述第二夹持件连接到拉力试验机的施力部件的夹具上，并使所述顶杆顶在所述避让部中的待测挡圈上；
所述拉力试验机施加压力使所述顶杆将所述待测挡圈压向所述第一平面直至所述待测挡圈产生塑性形变或者断裂，记录最大压力值；
将最大压力值换算为抗压强度，与所述待测挡圈的材料的许用抗压强度进行对比，判断待测挡圈抗压强度是否合格。
本发明采用顶盖与底座夹紧挡圈的一半，将第一夹持件和第二夹持件夹紧在拉力试验机的夹具上后，能够以压盘上的顶杆顶在另一半挡圈上，这样拉力试验机所施加的压力经过顶杆作用在未被夹紧的半个挡圈上，从而使挡圈在轴向力的作用下发生塑性变形或者断裂，再间接计算出挡圈的抗压强度，从而能够判定挡圈的自身性能是否符合要求。
进一步地，顶盖的凸部与底座的凹部之间的配合除了能够对顶盖与底座之间的连接起到导向定位作用外，当凸部之间的距离等于待测挡圈直径时，还能够保证待测挡圈有一半被压紧。
进一步地，压盘下表面偏离中心位置开有多个与压盘的中心位置的距离各不相同螺纹孔，能够根据待测挡圈的不同直径，将顶杆安装在不同的螺纹孔内，提高通用性。
附图说明
接下来将结合附图对本发明的具体实施例作进一步详细说明，其中：
图1是变速箱中的挡圈装配示意图；
图2是挡圈所受轴向力的受力分析图；
图3是现有技术中拉力试验机对挡圈的施力分析图；
图4是本发明的实施例的挡圈抗压强度试验工装的压盘的立体图；
图5是本发明的实施例的挡圈抗压强度试验工装的顶盖与底座装配后的立体图；
图6是本发明的实施例的挡圈抗压强度试验工装的顶盖与底座夹紧待测挡圈后的立体图；
图7是采用本发明的实施例的挡圈抗压强度试验工装进行挡圈抗压强度试验的立体图；
图8是采用本发明的实施例的挡圈抗压强度试验工装进行挡圈抗压强度试验的力-位移曲线图。
上图中标记说明：1、第一从动齿轮，2、第二从动齿轮，3、挡圈，4、压盘，5、压盘的上表面，6、第一夹持件，7、压盘的下表面，8、中心位置，9、顶杆，10、螺纹孔，11、顶盖，12、顶盖的下表面，13、凸部，14、底座，15、底座的下表面，16、第一平面，17、立面，18、第二平面，19、避让部，20、螺栓，21、凹部，22、第二夹持件，23、孔。
具体实施方式
本实施例中的挡圈抗压强度试验工装主要包括压盘4、顶盖11和底座14三部分。
参考图4，挡圈抗压强度试验工装的施力部件为压盘4。压盘4的上表面5的中心位置安装有第一夹持件6，更具体地，第一夹持件6为一根圆柱，通过螺纹连接的方式安装到压盘4上，但本领域技术人员能够根据拉力试验机的夹具来选择第一夹持件的形状及安装方式以适于装夹。压盘4的下表面7安装有顶杆9，并且顶杆9的安装位置要偏离压盘4的中心位置8，更具体地，在本实施例中，压盘4的下表面7偏离中心位置8处开有多个螺纹孔10，并且每个螺纹孔10与压盘4的中心位置8的距离各不相同，这样顶杆9就可选择地与多个螺纹孔10中的一个螺纹连接，从而适应不同直径的挡圈3的试验。
参考图5，挡圈抗压强度试验工装的夹紧部件包括顶盖11和底座14。顶盖11的下表面局部凸出形成两个相对的凹部13。底座14的下表面15的中心位置安装有第二夹持件22，在本实施例中，第二夹持件22为开有通孔23的柱状，本领域技术人员也能够根据拉力试验机的夹具来选取其它形状的第二夹持件以适合装夹。第二夹持件22也是通过螺纹连接的方式安装到底座14上的，当然本发明并不排除焊接、车削成型等其它制造方式。底座14的上表面并非为一个平面，而是由第一平面16、立面17和第二平面18形成一个台阶面，并且第二平面18上方并无材料从而形成避让部19，或者，避让部19也能够被认为是在底座14上切除一个半圆柱形成的结构。并且，第一平面16也非一个完整的平面，而是在两侧具备凹陷形成两个相对的凹部21。顶盖11与底座14通过螺栓20连接，并且顶盖11并不遮挡避让部19。
参考图6，在试验时，需要将待测挡圈3的一半夹紧在顶盖11的下表面12与底座14的第一平面16之间，同时待测挡圈13的另一半暴露在第二平面18上方的避让部19中。具体夹紧过程为：松开螺栓20使下表面12与第一平面16之间离开一段距离，插入待测挡圈3，然后拧紧螺栓20夹紧待测挡圈3，在此过程中，顶盖11的凸部13与底座14的凹部21之间配合，除了能够对顶盖11与底座14之间的连接夹紧过程起到导向定位作用外，还能够利用两个凸部13之间的距离(或者说第一平面16加载两个凸部13之间的宽度)等于待测挡圈3直径的特点，直观地观察到当待测挡圈3与两个凸部13无间隙时，说明待测挡圈3恰好有一半被压紧。
参考图7，在本发明的挡圈抗压强度试验方法中，首先如图6所示将待测3的一半夹紧在顶盖11的下表面12与底座14的第一平面16之间，同时待测挡圈3的另一半暴露在第二平面18上方的避让部19中。根据待测挡圈3的直径将顶杆9安装到一个螺纹孔10中。然后，将第一夹持件6和第二夹持件22分别连接到拉力试验机的施力部件的夹具上，并使顶杆9顶在暴露在避让部19中的一半待测挡圈3上。
参考图8，拉力试验机施加压力使顶杆9将待测挡圈3压向第一平面18直至待测挡圈3产生塑性形变或者断裂，此时拉力试验机所施加的压力即为最大压力值，记录此最大压力值。图7中示出了#1、#2、#3、#4和#5五个不同的挡圈3的力-位移曲线，每条曲线右侧的直线下降位置处所指示的压力值即为最大压力值，在此处挡圈3发生了断裂。
然后，将图8中的最大压力值换算为抗压强度，具体换算公式为：
其中，δ为挡圈实际的抗压强度，M为最大压力对待测挡圈3产生的弯矩，W为待测挡圈3的截面系数。下表为对#1、#2、#3、#4和#5五个挡圈进行抗压强度试验时所获得的最大压力值及换算的抗压强度表：
最大压力 抗压强度
kN MPa
#1 3.51 805.5
#2 9.66 2216.8
#3 6.76 1551.3
#4 16.31 3743.0
#5 11.71 2687.3
在本实施例中，五个待测挡圈3所用的材料的许用抗压强度[δ]为1613MPa，通过上表中的数据与该许用抗压强度[δ]进行对比可知，#1与#3挡圈的抗压强度不合格，而#2、#4、#5的抗压强度合格。
虽然本发明是结合以上实施例进行描述的，但本发明并不被限定于上述实施例，而只受权利要求的限定，本领域普通技术人员能够容易地对其进行修改和变化，但并不离开本发明的实质构思和范围。

Claims (4)

1.一种挡圈抗压强度试验工装，其特征在于，包括：
压盘，所述压盘的上表面的中心位置安装有第一夹持件，所述压盘的下表面偏离中心位置安装有顶杆；
顶盖；
底座，所述底座的下表面的中心位置安装有第二夹持件，所述底座的上表面为台阶面，所述台阶面具有第一平面、立面和第二平面，所述第二平面上方为避让部；
所述顶盖与所述底座通过螺栓连接，且所述顶盖并不遮挡所述避让部；
所述底座的第一平面局部凹陷形成两个凹部，所述顶盖的下表面局部凸出形成两个凸部，所述凸部插入所述凹部中。
2.根据权利要求1所述的挡圈抗压强度试验工装，其特征在于，所述压盘下表面偏离中心位置开有多个螺纹孔，所述螺纹孔与所述压盘的中心位置的距离各不相同，所述顶杆可选择地与多个螺纹孔中的一个螺纹连接。
3.根据权利要求1所述的挡圈抗压强度试验工装，其特征在于，所述第一夹持件与所述压盘螺纹连接。
4.根据权利要求1所述的挡圈抗压强度试验工装，其特征在于，所述第二夹持件与所述底座螺纹连接。
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