CN107116495B - 一种端部夹具、力学试验装置及安装方法 - Google Patents

一种端部夹具、力学试验装置及安装方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种端部夹具、力学试验装置及安装方法，属于机械装置及运输技术领域。该端部夹具包括第一U型块，通过第一紧固件固定安装在双耳型连杆的端部端口内；第二U型块，与所述第一U型块相对设置且相互配合，通过第二紧固件与第一U型块固定连接；所述端部夹具位于双耳型连杆的端部端口内，形成内塞式连接。本发明通过双U型的端部夹具与双耳型连杆的端部端口形成的内塞式连接，保证了端部夹具与双耳型连杆的良好连接，降低了传感器的粘贴难度，方便了在双耳型连杆的两端的外部粘贴传感器及相应数据线的引出，有利于对试验过程中的双耳型连杆进行实时的状态监控而获知双耳型连杆结构件实时的变形情况。

Description

一种端部夹具、力学试验装置及安装方法
技术领域
本发明涉及机械装置及运输技术领域，特别涉及一种端部夹具、力学试验装置及安装方法。
背景技术
双耳型连杆是发动机中常见的一种结构形式，具有连杆大头、连杆小头及连接在两者之间的连杆体。在发动机的工作过程中，连杆随着气缸内压力条件的不同，所发生的损伤形式也有一定的差异，为了便于监测连杆两端头的损伤形式，需要在其周围粘贴传感器，以便获得实时的变形情况。
双耳型连杆由于其特殊的结构形式，其损伤一般发生在容易出现应力集中的两端开孔部位，通常的静力试验只需确定其最大的拉伸强度、压缩强度或弯曲强度，而不需要获知其实时的应变情况，因此常常直接采用U型槽夹具夹持两端进行相应的力学性能试验，直至将试验件拉断，获知最终的强度，而对端部的损伤扩展情况未予关注。
在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在如下问题：
如果希望进一步获知双耳型连杆在静载荷作用下的实时变形情况，则需要在连杆大头、连杆小头的外部粘贴相应的传感器，如再利用常用的U型槽夹具的话，尽管可以测试连杆的拉伸强度、压缩强度或弯曲强度，但不利于传感器的铺贴及相应数据线的引出。
因此，需要设计一种方便传感器铺贴及相应数据线引出的端部夹具及试验装置，以便进一步获知双耳型连杆在静载荷作用下的实时变形情况，是本领域技术人员需要解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种端部夹具、力学试验装置及安装方法，用于双耳型连杆试验件的拉伸试验、压缩试验及三点弯曲试验的力学性能分析，可方便夹持双耳型连杆的两端进行拉伸试验、压缩试验或三点弯曲试验，保证了双耳型连杆与端部夹具的良好连接，便于在连杆两端外部粘贴传感器及相应数据线的引出，实时获知在静载荷作用下连杆端部的变形情况。
为了解决上述技术问题，本发明提供一种端部夹具，包括：第一U型块，通过第一紧固件固定安装在双耳型连杆的端部端口内；第二U型块，与所述第一U型块相对设置且相互配合，通过第二紧固件与第一U型块固定连接；所述端部夹具位于双耳型连杆的端部端口内，形成内塞式连接。所述端部夹具为双U型结构，结构简单，安装方便，保证了所述端部夹具与双耳型连杆的良好连接。所述端部夹具与双耳型连杆的端部端口形成内塞式连接，降低了传感器的粘贴难度，方便了在双耳型连杆的两端外部粘贴传感器及相应数据线的引出。
进一步，所述第二U型块的外端面设置手柄安装孔，所述手柄安装孔的数量可根据需要设置。
进一步，所述第一U型块和第二U型块的端面接缝处沿厚度方向设置第一凹槽，用于进行三点弯曲试验。
进一步，所述第一凹槽为V型。
进一步，所述V型的第一凹槽的角度范围为[30°，45°]。
本发明还提供一种力学试验装置，包括：两个上述所述的端部夹具，一个通过第一紧固件和第二紧固件固定安装在双耳型连杆的第一端的端部端口内，另一个通过第一紧固件和第二紧固件固定安装在双耳型连杆的第二端的端部端口内，形成内塞式连接；还包括：手柄和/或中部夹具；所述手柄固定安装在所述第二U型块外端面的手柄安装孔上；所述中部夹具通过第二紧固件固定安装在双耳型连杆的连杆体中部。
进一步，所述中部夹具包括第三U型块和第四U型块；所述第三U型块与所述第四U型块相对设置且相互配合，通过第二紧固件固定连接。所述中部夹具为双U型结构，结构简单，安装方便，保证了所述中部夹具与双耳型连杆的良好连接。
进一步，所述第四U型块的外端面设置沿连杆体轴向的第二凹槽，用于进行三点弯曲试验。
进一步，所述第二凹槽为V型。
进一步，所述V型的第二凹槽的角度范围为[30°，45°]。
根据上述所述的一种双耳型连杆的力学试验装置的安装方法，所述安装方法包括：
第一步，将所述第一U型块置于双耳型连杆的第一端的端部端口内，插入第一紧固件，用限位件将第一紧固件固定，再通过第二紧固件将所述第二U型块固定安装到第一U型块上，使所述第一U型块和第二U型块在端面接缝处沿厚度方向形成第一凹槽；
第二步，参照第一步的步骤，将所述端部夹具安装到双耳型连杆的第二端，使得两端的所述第一凹槽位于双耳型连杆的同一侧；
第三步，将所述拉伸手柄分别安装到两端的所述手柄安装孔上；
第四步，将所述中部夹具安装到双耳型连杆的连杆体中部，使所述第四U型块上的第二凹槽与所述端部夹具上的第一凹槽分别位于双耳型连杆的两侧；
如果用于拉伸试验或压缩试验时，按上述步骤一、二、三进行安装；如果用于三点弯曲试验时，按上述步骤一、二、四进行安装。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
本发明的端部夹具为双U型结构，结构简单，安装方便，可方便夹持双耳型连杆的两端进行拉伸试验、压缩试验或三点弯曲试验，保证了所述端部夹具与双耳型连杆的良好连接。同时，所述端部夹具与双耳型连杆的端部端口形成内塞式连接，降低了传感器的粘贴难度，方便了在双耳型连杆两端的外部粘贴传感器及相应数据线的引出。
本发明的双耳型连杆的力学试验装置，所述端部夹具和中部夹具均为双U型结构，可方便夹持双耳型连杆的两端和中部进行拉伸试验、压缩试验或三点弯曲试验。所述双耳型连杆的力学试验装置用在双耳型连杆的力学试验中，保证了所述端部夹具和中部夹具与双耳型连杆的良好连接，降低了传感器的粘贴难度，方便了在双耳型连杆的两端外部粘贴传感器及相应数据线的引出，有利于对试验过程中的双耳型连杆进行实时的状态监控而获知双耳型连杆结构件实时的变形情况。
附图说明
图1是本发明提供的一种端部夹具的结构示意图；
图2是本发明提供的一种双耳型连杆的力学试验装置与双耳型连杆组装结构示意图；
图3是本发明提供的一种双耳型连杆的力学试验装置与双耳型连杆组装结构分解立体图；
图中，1、端部夹具，11、第一U型块，12、第二U型块，13、手柄安装孔，14、第一凹槽，2、第一紧固件，21、限位件，3、手柄，4、中部夹具，41、第三U型块，42、第四U型块，43、第二凹槽，5、双耳型连杆，51、端部端口，52、两端外部，6、第二紧固件，7、弹垫。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。
请参阅图1，图1是本发明提供的一种端部夹具1结构示意图。
本发明的端部夹具1包括：第一U型块11，通过第一紧固件2固定安装在双耳型连杆5的端部端口51内。第二U型块12，与第一U型块11相对设置且相互配合，通过第二紧固件6与第一U型块11固定连接。端部夹具1位于双耳型连杆5的端部端口51内，形成内塞式连接。端部夹具1为双U型结构，结构简单，安装方便，保证了端部夹具1与双耳型连杆5的良好连接。端部夹具1与双耳型连杆5的端部端口51形成内塞式连接，降低了传感器的粘贴难度，方便了在双耳型连杆5的两端外部粘贴传感器及相应数据线的引出。
在一实施方式中，第二U型块12的外端面设置手柄安装孔13，手柄安装孔13的数量可根据需要设置，在本实施例中，手柄安装孔13的数量为1个。可选的，手柄安装孔13为螺纹孔。
在一实施方式中，第一U型块11和第二U型块12的端面接缝处沿厚度方向设置第一凹槽14，用于进行三点弯曲试验。可选的，第一凹槽14为V型。可选的，V型的第一凹槽14的角度范围为[30°，45°]，即V型的第一凹槽14的角度大于等于30°小于等于45°。
在本发明中，端部夹具1为双U型结构，结构简单，可方便夹持双耳型连杆5的两端进行拉伸试验、压缩试验或三点弯曲试验，保证了端部夹具1与双耳型连杆5的良好连接。同时，端部夹具1与双耳型连杆5的端部端口51形成内塞式连接，用在双耳型连杆5的力学试验中，降低了传感器的粘贴难度，方便了在双耳型连杆5的两端外部52粘贴传感器及相应数据线的引出，有利于对试验过程中的双耳型连杆5进行实时的状态监控而获知双耳型连杆5结构件实时的变形情况。
本发明还提供一种力学试验装置，请参阅图2、图3。
图2是本发明提供的一种双耳型连杆的力学试验装置与双耳型连杆组装结构示意图。
图3是本发明一种双耳型连杆的力学试验装置与双耳型连杆组装结构分解立体图。
本发明提供的一种力学试验装置，包括：两个端部夹具1，一个通过第一紧固件2和第二紧固件6固定安装在双耳型连杆5的第一端的端部端口51内，另一个通过第一紧固件2和第二紧固件6固定安装在双耳型连杆的第二端的端部端口51内，形成内塞式连接；还包括：手柄3和/或中部夹具4；手柄3固定安装在第二U型块12外端面的手柄安装孔13上；中部夹具4通过第二紧固件6固定安装在双耳型连杆5的连杆体中部。
在一实施方式中，中部夹具4包括第三U型块41和第四U型块42；第三U型块41与第四U型块42相对设置且相互配合，通过第二紧固件6固定连接。中部夹具4为双U型结构，结构简单，安装方便，保证了中部夹具4与双耳型连杆5的良好连接。
在一实施方式中，第四U型块42的外端面设置沿连杆体轴向的第二凹槽43，用于进行三点弯曲试验。可选的，第二凹槽43为V型。可选的，V型的第二凹槽43的角度范围为[30°，45°]，即V型的第二凹槽43的角度大于等于30°小于等于45°。
可选的，第一紧固件2包括但不限于轴销，其两端分别设置一个限位件21，限位件21包括但不限于轴端挡圈，实现了轴销的轴向固定。
可选的，第二紧固件6为螺栓。
可选的，螺栓和第二U型块12之间设置弹垫7。
具体的，端部夹具1和中部夹具4的尺寸依据双耳型连杆5的几何尺寸加工制作。
根据上述所述的一种双耳型连杆的力学试验装置的安装方法，包括：
第一步，将第一U型块11置于双耳型连杆5的第一端的端部端口51内，插入第一紧固件2，用限位件21将第一紧固件2固定，再通过第二紧固件6将第二U型块12固定安装到第一U型块11上，使第一U型块11和第二U型块12在端面接缝处沿厚度方向形成第一凹槽14；
第二步，参照第一步的步骤，将端部夹具1安装到双耳型连杆5的第二端，使得两端的第一凹槽14位于双耳型连杆5的同一侧；
第三步，将拉伸手柄3分别安装到两端的手柄安装孔13上；
第四步，将中部夹具4安装到双耳型连杆5的连杆体中部，使第四U型块42上的第二凹槽43与端部夹具1上的第一凹槽14分别位于双耳型连杆5的两侧；
如果用于拉伸试验或压缩试验时，按上述步骤一、二、三进行安装；如果用于三点弯曲试验时，按上述步骤一、二、四进行安装。
下面说明本发明的工作原理：
一、拉伸试验或压缩试验
按上述安装方法的步骤一、二、三安装好试验装置，然后在双耳型连杆5的两端外部52粘贴传感器并引出相应的数据线，在拉伸手柄3上施加拉力或压力，通过端部夹具1、第一紧固件2和第二紧固件6将拉力或压力传递给双耳型连杆5，完成拉伸试验或压缩试验，在试验过程中利用传感器实时监控双耳型连杆5在拉伸过程或压缩过程中的变形情况。
二、三点弯曲试验
按上述安装方法的步骤一、二、四安装好试验装置，然后在双耳型连杆5的两端外部52粘贴传感器并引出相应的数据线，在双耳型连杆5两端的端部夹具51的第一凹槽14处提供支撑力，在中部夹具4的第二凹槽43上施加压力，利用两端的端部夹具51的第一凹槽14和中部夹具4的第二凹槽43形成三个受力点，进行三点弯曲试验，在试验过程中利用传感器实时监控双耳型连杆5在弯曲过程中的变形情况。
如上所述，本发明旨在保护一种端部夹具、力学试验装置及安装方法，本发明的端部夹具和中部夹具均为双U型结构，可方便夹持双耳型连杆的两端和中部进行拉伸试验、压缩试验或三点弯曲试验，保证了所述端部夹具与双耳型连杆的良好连接。本发明通过端部夹具与双耳型连杆的端部端口形成内塞式连接，降低了传感器的粘贴难度，方便了在双耳型连杆两端的外部粘贴传感器及相应数据线的引出。有利于对试验过程中的双耳型连杆进行实时的状态监控而获知双耳型连杆结构件实时的变形情况。
应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims (10)

1.一种端部夹具(1)，其特征在于，包括：
第一U型块(11)，通过第一紧固件(2)固定安装在双耳型连杆(5)的端部端口(51)内；
第二U型块(12)，与所述第一U型块(11)相对设置且相互配合，通过第二紧固件(6)与第一U型块(11)固定连接；
所述第一U型块(11)和第二U型块(12)的端面接缝处沿厚度方向设置第一凹槽(14)；所述端部夹具(1)位于双耳型连杆(5)的端部端口(51)内，形成内塞式连接。
2.根据权利要求1所述的端部夹具(1)，其特征在于，所述第二U型块(12)的外端面设置手柄安装孔(13)。
3.根据权利要求1所述的端部夹具(1)，其特征在于，所述第一凹槽(14)为V型。
4.根据权利要求3所述的端部夹具(1)，其特征在于，所述V型的第一凹槽(14)的角度范围为[30°，45°]。
5.一种力学试验装置，其特征在于，包括：
两个权利要求1至4任一项所述的端部夹具(1)，一个通过第一紧固件(2)和第二紧固件(6)固定安装在双耳型连杆(5)的第一端的端部端口(51)内，另一个通过第一紧固件(2)和第二紧固件(6)固定安装在双耳型连杆的第二端的端部端口(51)内，形成内塞式连接；
还包括：手柄(3)和/或中部夹具(4)；
所述手柄(3)固定安装在所述第二U型块(12)外端面的手柄安装孔(13)上；
所述中部夹具(4)通过第二紧固件(6)固定安装在双耳型连杆(5)的连杆体中部。
6.根据权利要求5所述的力学试验装置，其特征在于，所述中部夹具(4)包括第三U型块(41)和第四U型块(42)；
所述第三U型块(41)与所述第四U型块(42)相对设置且相互配合，通过第二紧固件(6)固定连接。
7.根据权利要求6所述的力学试验装置，其特征在于，所述第四U型块(42)的外端面设置沿连杆体轴向的第二凹槽(43)。
8.根据权利要求7所述的力学试验装置，其特征在于，所述第二凹槽(43)为V型。
9.根据权利要求8所述的力学试验装置，其特征在于，所述V型的第二凹槽(43)的角度范围为[30°，45°]。
10.一种根据权利要求5至9任一项所述的力学试验装置的安装方法，其特征在于，所述安装方法包括：
第一步，将所述第一U型块(11)置于双耳型连杆(5)的第一端的端部端口(51)内，插入第一紧固件(2)，用限位件(21)将第一紧固件(2)固定，再通过第二紧固件(6)将第二U型块(12)固定安装到第一U型块(11)上，使第一U型块(11)和第二U型块(12)在端面接缝处沿厚度方向形成第一凹槽(14)；
第二步，参照第一步的步骤，将所述端部夹具(1)安装到双耳型连杆(5)的第二端，使得两端的第一凹槽(14)位于双耳型连杆(5)的同一侧；
第三步，将所述手柄(3)分别安装到两端的所述手柄安装孔(13)上；
第四步，将所述中部夹具(4)安装到双耳型连杆(5)的连杆体中部，使第四U型块(42)上的第二凹槽(43)与端部夹具(1)上的第一凹槽(14)分别位于双耳型连杆(5)的两侧；
如果用于拉伸试验或压缩试验时，按上述步骤一、二、三进行安装；如果用于三点弯曲试验时，按上述步骤一、二、四进行安装。
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