CN106198203A - 一种用于薄壁平板试件高频疲劳试验液压夹持装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于薄壁平板试件高频疲劳试验液压夹持装置，由电动液压机及液压底座、外置水循环冷却盘、用于液压动力传输的空心撑杆、连接撑杆和夹头盖的套筒、带有内弧面滑槽和螺纹的夹头盖、用于夹持板状试件的弧面楔形滑块组成。夹持装置采用液压作为夹持动力，解决了因高温金属蠕变、膨胀以及高频振动而引起的应力松弛问题，许可载荷峰值较螺栓紧固夹具提升两倍以上。设置有水循环冷却系统，通过水冷以及高温合金滑块的设计，可保证在高温1100℃、大载荷、高频率的实验条件下，夹持装置具有良好的可靠性和夹持的稳定性能。弧面楔形滑块沿夹头盖内弧面滑槽滑动，夹持宽度可调节，应用范围广，具有良好的操控性和易加工性。

Description

一种用于薄壁平板试件高频疲劳试验液压夹持装置
技术领域
本发明涉及高温高应力下的高频疲劳试验技术,具体地说,涉及一种用于薄壁平板试件高频疲劳试验液压夹持装置。
技术背景
随着科学技术的发展，材料在高温下的性能不断取得突破性的提高，金属的耐热程度以每年约8℃的速度增加。在对其进行必须的高周疲劳性能研究时，采用螺纹连接的棒状试件试验技术已经趋于成熟。然而在航空领域中，涡轮发动机叶片主要以板状形式存在，并在高温环境中高频振动。棒状试件并不能真实的模拟发动机叶片实际工况。由于高温合金材料在低温下表现为脆性，棒状试件加工难度大，技术成本高。
目前，国内现有的试件高温夹具中，以机械夹具应用最为广泛。发明专利201410100602.4中提出“一种超高强钢板状疲劳试样夹具设计方法”，该夹具采用双楔形块设计，通过螺栓的紧固力实现对板状试件的夹持。该夹具虽然结构简单，但是没有考虑到高温时由于螺栓及夹具的热膨胀而产生的应力松弛问题，致使夹具无法在高温条件下正常工作。在专利201020234056.0中提出“一种金属板状试样高温疲劳试验水冷夹具”，夹持部件采取固定尺寸开口，故只能进行单一尺寸试件的实验，随着试验的进行，夹具不断积累塑性变形，致使失效。因此，迫切需要一套全新的板状试件夹持工装，以满足现有技术中高温高应力条件下的高频疲劳试验。
发明内容
为了避免现有技术存在的不足,本发明提出一种用于薄壁平板试件高频疲劳试验液压夹持装置。该夹持装置采用外置的液压动力源，设有冷却系统，能保证在最高1100℃、大载荷、高频率的实验条件下,具有良好的可靠性和夹持性能，克服了现有技术中高温环境下夹具的应力松弛问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:包括滑块、夹头盖、套筒、活塞、上螺母、撑杆、螺母、冷却水口、螺栓、水冷却盘、六角螺栓、液压油缸、液压底盘、下螺母、弹簧，所述液压油缸为圆盘形,靠近边缘周向均布多个螺孔，中间凹腔底部有液压油出口，液压油缸侧壁面有液压油入口，液压油缸与液压底盘通过六角螺栓连接，水冷却盘位于液压油缸的上面通过螺栓固连，活塞置于液压油缸内，活塞杆从水冷却盘与撑杆中穿出，活塞杆端与滑块底部接触，活塞杆沿撑杆内腔上下运动；
所述夹头盖位于套筒端部，夹头盖端部有外螺纹，夹头盖内有弧面滑槽，夹头盖与套筒上端螺纹连接；
所述滑块为弧面楔形结构，两滑块相对的夹持面有锯齿牙，滑块安装在夹头盖内，滑块弧面与弧面滑槽配合滑动，滑块底端位于套筒两矩形孔中间处；
所述套筒为中空圆柱筒，套筒内腔上部有螺纹，内腔下部有通孔，套筒侧壁上开有对称矩形孔；
所述撑杆为中空圆柱形结构，上部边缘有凸台,下部有外螺纹，撑杆从套筒底部穿出与水冷却盘中心螺孔连接，并分别通过上螺母、螺母锁紧,水冷却盘侧壁开有两个冷却水口，水冷却盘上面周向均布有沉头螺孔，水冷却盘底面周向均布有弹簧接口，弹簧安装在水冷却盘底部的弹簧接口内；冷却水口连接外部循环冷却水管，液压油入口连接电动液压机油管。
所述水冷却盘侧壁上两冷却水口间夹角为60°。
所述套筒内腔下部通孔直径小于撑杆上凸台直径。
滑块弧面与弧面滑槽均喷涂石墨层。
有益效果
本发明提出的一种用于薄壁平板试件高频疲劳试验液压夹持装置，由电动液压机及液压底座、外置水循环冷却盘、用于液压动力传输的空心撑杆、连接撑杆和夹具顶盖的套筒、带有滑槽和螺纹的夹头盖、用于夹持板状试件的弧面楔形滑块组成。夹持装置采用液压作为夹持动力，解决了因高温金属蠕变、膨胀以及高频振动而引起的应力松弛问题，许可载荷峰值较螺栓紧固夹具提高两倍以上。设置有冷却系统，通过水冷以及高温合金滑块的设计，可保证在高温1100℃、大载荷、高频率的实验条件下，夹持装置具有良好的可靠性和夹持的稳定性能，解决了高温环境下夹具的应力松弛问题。
本发明用于薄壁平板试件高频疲劳试验液压夹持装置，装置的楔形滑块沿着圆弧面卡槽滑动过程中，夹持宽度可调节，可满足0.5-3mm不同厚度试件的夹持要求，应用范围广。采取模块化设计，将夹持装置分为多个独立的部分，具有良好的操控性和易加工性。
附图说明
下面结合附图和实施方式对本发明一种用于薄壁平板试件高频疲劳试验液压夹持装置作进一步详细说明。
图1为本发明液压夹持装置示意图。
图2为本发明液压夹持装置的滑块示意图。
图3为本发明液压夹持装置的夹头盖示意图。
图4为本发明液压夹持装置的夹头盖内腔结构示意图。
图5为本发明液压夹持装置的套筒示意图。
图6为本发明液压夹持装置的撑杆示意图。
图7为本发明液压夹持装置的水冷却盘示意图。
图8为本发明液压夹持装置的弹簧安装部位示意图。
图9为本发明的液压底盘、液压油缸、活塞装配图。
图10为本发明液压夹持装置的活塞示意图。
图11为本发明液压夹持装置的液压油缸示意图。
图12为本发明液压夹持装置的液压底盘示意图。
图中:
1.滑块 2.夹头盖 3.套筒 4.活塞 5.上螺母 6.撑杆 7.螺母 8.冷却水口 9.螺栓 10.水冷却盘 11.六角螺栓 12.液压油入口 13.液压油缸 14.液压底盘 15.下螺母16.锯齿牙 17.滑块弧面 18.弧面滑槽 19.矩形孔 20.沉头螺孔 21.弹簧 22.弹簧接口23.液压油出口
具体实施方式
本实施例是一种用于薄壁平板试件高频疲劳试验液压夹持装置。
参阅图1～图12，本实施例用于薄壁平板试件高频疲劳试验液压夹持装置,由滑块1、夹头盖2、套筒3、活塞4、上螺母5、撑杆6、螺母7、冷却水口8、螺栓9、水冷却盘10、六角螺栓11、液压油入口12、液压油缸13、液压底盘14、下螺母15、锯齿牙16、滑块弧面17、弧面滑槽18、矩形孔19、沉头螺孔20、弹簧21、弹簧接口22、液压油出口23；根据疲劳试验的强度要求，选取K403作为夹具材料。其中，液压油缸13为圆盘形,靠近边缘周向均布多个螺孔,中间凹腔底部加工有液压油出口23,液压油缸13侧面开有液压油入口12,液压油缸13与液压底盘14通过六角螺栓11连接，水冷却盘10安装在液压油缸13的上面通过螺栓9连接；活塞4置于液压油缸13内，活塞杆从水冷却盘10与撑杆中孔穿出，活塞杆端与滑块1底部接触,活塞杆沿撑杆内腔上下运动。夹头盖2安装在套筒3端部,夹头盖2端部有外螺纹,夹头盖2内有弧面滑槽18，夹头盖2与套筒3上端螺纹连接。滑块1为弧面楔形结构，两个滑块1相对的夹持面有锯齿牙16，滑块1安装在夹头盖2内，滑块弧面17与夹头盖内弧面滑槽18均喷涂石墨层；滑块弧面17与弧面滑槽18配合滑动，滑块1底端位于套筒的两矩形孔中间处。套筒3为中空圆柱筒，套筒3内腔上部有螺纹,套筒3内腔下部有通孔,套筒3内腔下部通孔直径小于撑杆6上凸台直径；套筒3侧壁上开有对称矩形孔19，给滑块预留行程空间。
撑杆6为中空圆柱形结构，撑杆6上部边缘有凸台,下部有外螺纹,撑杆6从套筒3底部穿出与水冷却盘10中心螺孔连接，并分别通过上螺母5、螺母7锁紧,水冷却盘10侧壁有两个冷却水口8，水冷却盘10侧壁上两冷却水口8之间夹角为60°，冷却水口8使冷却水流入和流出。水冷却盘上周向均布有沉头螺孔，水冷却盘10底面周向均布有弹簧接口22，弹簧21安装在入水冷却盘10底部的弹簧接口22内；冷却水口8连接外部循环冷却水管，液压油入口12连接电动液压机油管。
实验时,打开电动液压机，液压油通过液压油入口12从液压油出口23中流出，进入到液压油缸13中，推动活塞4向上运动，运动过程中，弹簧21被压缩。上升的活塞推动滑块1向上沿着弧面滑槽18运动，产生向中间夹持的力，滑块1的夹持部位加工有锯齿牙16，防止夹持试件滑动。在实验过程中液压通过活塞4传递给滑块1持续的动力，解决了因高温导致的应力松弛。实验结束后，关闭液压机，弹簧21回复力推动活塞向下运动，与滑块1分离。滑块1松弛，取下试件。
为防止在试验过程中因高温而致使滑块1与夹头盖2，以及夹头盖2与套筒3螺纹之间发生粘连而导致的拆卸困难，安装时，在滑块弧面17与夹头盖内弧面滑槽18均匀喷涂石墨层；在夹头盖2和套筒3螺纹上涂Metal-Free N7000防粘剂。

Claims (4)

1.一种用于薄壁平板试件高频疲劳试验液压夹持装置，其特征在于:包括滑块、夹头盖、套筒、活塞、上螺母、撑杆、螺母、冷却水口、螺栓、水冷却盘、六角螺栓、液压油缸、液压底盘、下螺母、弹簧，所述液压油缸为圆盘形,靠近边缘周向均布多个螺孔，中间凹腔底部有液压油出口，液压油缸侧壁面有液压油入口，液压油缸与液压底盘通过六角螺栓连接，水冷却盘位于液压油缸的上面通过螺栓固连，活塞置于液压油缸内，活塞杆从水冷却盘与撑杆中穿出，活塞杆端与滑块底部接触，活塞杆沿撑杆内腔上下运动；
所述夹头盖位于套筒端部，夹头盖端部有外螺纹，夹头盖内有弧面滑槽，夹头盖与套筒上端螺纹连接；
所述滑块为弧面楔形结构，两滑块相对的夹持面有锯齿牙，滑块安装在夹头盖内，滑块弧面与弧面滑槽配合滑动，滑块底端位于套筒两矩形孔中间处；
所述套筒为中空圆柱筒，套筒内腔上部有螺纹，内腔下部有通孔，套筒侧壁上开有对称矩形孔；
所述撑杆为中空圆柱形结构，上部边缘有凸台,下部有外螺纹，撑杆从套筒底部穿出与水冷却盘中心螺孔连接，并分别通过上螺母、螺母锁紧,水冷却盘侧壁开有两个冷却水口，水冷却盘上面周向均布有沉头螺孔，水冷却盘底面周向均布有弹簧接口，弹簧安装在水冷却盘底部的弹簧接口内；冷却水口连接外部循环冷却水管，液压油入口连接电动液压机油管。
2.根据权利要求1所述的用于薄壁平板试件高频疲劳试验液压夹持装置，其特征在于:所述水冷却盘侧壁上两冷却水口间夹角为60°。
3.根据权利要求1所述的用于薄壁平板试件高频疲劳试验液压夹持装置，其特征在于:所述套筒内腔下部通孔直径小于撑杆上凸台直径。
4.根据权利要求1所述的用于薄壁平板试件高频疲劳试验液压夹持装置，其特征在于:滑块弧面与弧面滑槽均喷涂石墨层。
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