CN109283045B - 一种用于拉伸试验机上的扭转夹具 - Google Patents

Abstract

一种用于拉伸试验机上的扭转夹具，包括扭转动力模块、抱紧装置模块和液压推动结构，上、下同轴对应固设于机夹头上的夹具模块，夹具模块包括沿竖向布设的夹具体、设于夹具体内部的夹头推杆和用于夹持试件的弹簧夹头，液压推动结构与夹具体固定连接并通过同轴设置的活塞杆作用于夹头推杆上，夹具体转动设置，扭转动力模块通过上支架固定在拉伸试验机的横梁上，并通过同步齿形带将动力传递至大带轮，大带轮设于上夹具模块的夹具体外部，抱紧装置模块设于下夹具模块的夹具体外部，且抱紧装置模块与夹具模块的抱紧程度可调。该用于拉伸试验机上的扭转夹具，结构简单，用于拉伸试验机上可实现对试件的单独扭转实验以及拉扭复合实验。

Description

一种用于拉伸试验机上的扭转夹具

技术领域

本发明属于材料力学实验技术领域，特别涉及一种用于拉伸试验机上的扭转夹具。

背景技术

拉伸试验机是材料力学性能实验中常用的实验仪器，通过对被测试件进行拉伸实验来获得试件材料的力学性能参数，然而普通的拉伸试验机只能进行试件的轴向拉伸实验，然而实际生产中，材料的受力并不是单独的受拉或受压，实际服役中的构件是受到多向应力状态，因此单独的拉伸实验并不能得到材料在多种力的作用情况下的力学性能指标。

中国专利CN102841012A公开了一种拉扭试件夹具，该夹具安装在横梁上，通过电机传递动力到丝杠上，使横梁上下移动带动该夹具对试件进行拉伸，但是其扭转的实现则需要该夹具与扭转电机的输出轴同轴连接，通过键传递扭矩使试件扭转；然而普通的拉伸试验机上已有机夹头，机夹头不能转动，而且拉伸试验机上并没有设置扭转电机，无法与夹具同轴连接，该夹具适用于中国专利CN101625296B所公开的具有拉扭和压扭功能的多功能材料力学试验机，无法用于普通的拉伸试验机。

发明内容

本发明的目的是针对上述现有技术的不足，提供一种用于拉伸试验机上的扭转夹具，既能实现对试件的单独扭转实验，也能和拉伸试验结合完成材料的拉扭复合实验。

为解决以上技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种用于拉伸试验机上的扭转夹具，包括扭转动力模块、抱紧装置模块和液压推动结构，以及上、下同轴对应固设于机夹头上的夹具模块，定义为上夹具模块和下夹具模块；

夹具模块包括沿竖向布设的夹具体、设于夹具体内部的夹头推杆和用于夹持试件的弹簧夹头，弹簧夹头与夹头推杆的末端部连接，液压推动结构与夹具体固定连接并通过同轴设置的活塞杆作用于夹头推杆上，夹具体转动设置；

扭转动力模块通过上支架固定在拉伸试验机的横梁上，并通过同步齿形带将动力传递至大带轮，大带轮设于上夹具模块的夹具体外部；

抱紧装置模块设于下夹具模块的夹具体外部，且抱紧装置模块与夹具模块的抱紧程度可调。

所述夹具模块还包括罩设在液压推动结构外的支撑罩，且支撑罩的一端开设有用于穿过夹具体末端部的开口，夹具体的首端部设于支撑罩内并通过相应的轴承与支撑罩转动设置。

所述支撑罩由夹具拉杆、竖向设置的夹具拉座及水平固定盖合在夹具拉座上的夹具体端盖组成，且夹具拉杆和夹具拉座可拆卸连接；夹具体通过相应设置的轴承与夹具体端盖和夹具拉座转动设置。

所述夹具体的中部开设为T型孔，夹头推杆位于T型孔内并相应设为T型杆，且T型杆的延伸部与T型孔间配设有碟簧。

所述抱紧装置模块包括由内向外同心设置的弹簧夹套、锥形套筒及圆形套筒；弹簧夹套定位套设于夹具体上，圆形套筒通过下支架固定于拉伸试验机的底座上，锥形套筒装于弹簧夹套与圆形套筒之间，并通过锥形套筒上装设的手柄带动其上下运动，进而控制弹簧夹套抱紧夹具体的程度。

所述扭转动力模块包括扭转电机、配设于扭转电机下端部的减速器，以及与减速器转动连接的小带轮，小带轮通过同步齿形带与大带轮连接，进而带动夹具体转动。

位于上夹具模块内的液压推动结构与其相应的支撑罩间设有缓冲弹簧。

所述夹具拉杆的中部相应的凸设有板型结构，并通过板型结构与相应的机夹头固定连接。

所述夹头推杆的末端部固设有卡勾结构，弹簧夹头的顶部相应配设有卡槽，并通过卡槽活动卡设于卡勾结构内。

本发明的有益效果是：

（1）该用于拉伸试验机上的扭转夹具，结构简单，用于拉伸试验机上可实现对试件的单独扭转实验以及拉扭复合实验；当对试件进行单独扭转实验时，拉伸试验机不进行拉伸运动，拉伸试验机的上、下机夹头相应的夹紧本发明的夹具模块，扭转电机启动带动试件扭转，完成扭转实验；当对试件进行拉扭复合实验时，拉伸试验机在进行拉伸试件的同时，扭转电机也启动，并通过抱紧装置模块控制负载扭矩的大小，进一步控制试件扭转，完成拉扭复合实验。

（2）上夹具模块的夹具体外部设有大带轮，扭转电机通过同步齿形带传递动力带动上夹具模块的夹具体转动，带传动具有传动平稳、缓冲吸振的特点，可以使扭转运动平稳传递到试件上，使实验过程稳定，得到更加准确的实验数据。

（3）下夹具模块的夹具体外部设有抱紧装置模块，通过手柄控制锥形套筒上下运动来控制弹簧夹套抱紧夹具体的程度，从而控制提供的负载扭矩的大小，与上夹具模块的转动运动结合来控制试件的扭转，使试件的扭转速率和试件的拉伸速率匹配，保证试件在受到拉伸力和扭转力的共同作用下断开，进而得出材料的力学性能参数。

附图说明

图1是本发明与拉伸试验机的装配图；

图2是上夹具模块的结构示意图；

图3是图2的A-A向的剖视图；

图4是下夹具模块的结构示意图；

图5是图4的B-B向剖视图；

图6是下夹具模块的侧视图；

图7是弹簧夹头的主视图；

图8是图7的俯视图；

图9是图8的C-C向剖视图；

图10是弹簧夹套的结构示意图；

图11是图10的俯视图；

图12是图11的D-D向剖视图。

图中标记：1、拉伸试验机；2、横梁；3、上机夹头；4、下机夹头；5、底座；6、上支架；7、扭转电机；8、减速器；9、同步齿形带；10、小带轮；11、上夹具模块；12、试件；13、下夹具模块；14、下支架；15、夹具拉杆；16、卡勾结构；17、卡槽；18、夹具拉座；20、轴承；21夹具体端盖；24、弹性挡圈；25、大带轮；26、锁紧螺母；27、夹具体；28、弹簧夹头；29、夹头推杆；30、碟簧；31、活塞杆；33、活塞；37、缓冲弹簧；38、压块；39、螺钉；40、弹簧夹套；41、锥形套筒；42、圆形套筒；43、固定支架；44、手柄；45、弹性挡圈。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

本发明提供了一种用于拉伸试验机上的扭转夹具，如图1至图12所示。该用于拉伸试验机上的扭转夹具，包括扭转动力模块、抱紧装置模块和液压推动结构，以及上、下同轴对应固设于机夹头上的夹具模块，定义为上夹具模块11和下夹具模块13；相应的上机夹头3夹紧上夹具模块11，下机夹头4夹紧下夹具模块13。

夹具模块包括沿竖向布设的夹具体27、设于夹具体内部的夹头推杆29和用于夹持试件的弹簧夹头28，弹簧夹头28与夹头推杆29的末端部连接，液压推动结构与夹具体27固定连接并通过同轴设置的活塞杆31作用于夹头推杆29上，夹具体27转动设置，优选的，夹具体的中部开设为T型孔，夹头推杆29位于T型孔内并相应设为T型杆，且T型杆的延伸部与T型孔间配设有碟簧30；夹头推杆29的未端部固设有卡勾结构16，弹簧夹头28的顶部相应配设有卡槽17，并通过卡槽17活动卡设于卡勾结构16内，确保夹头推杆29上下移动时，同步带动弹簧夹头28移动。

所述夹具模块还包括罩设在液压推动结构外的支撑罩，且支撑罩的一端开设有用于穿过夹具体27末端部的开口，夹具体27的首端部设于支撑罩内并通过多个相应设置的轴承20与支撑罩转动设置。本实施例中，支撑罩由夹具拉杆15、竖向设置的夹具拉座18及水平固定盖合在夹具拉座18上的夹具体端盖21组成，且夹具拉杆15和夹具拉座18可拆卸连接，本实施例中，二者采用螺钉连接，且下夹具模块13中的夹具体27通过多个相应设置的轴承20与夹具体端盖21和夹具拉座18转动设置，且位于夹具体端盖21上端部结合处的轴承通过弹性挡圈24定位，起到支撑夹具体27的作用。为了方便夹具模块与机夹头固定，相应夹具体拉杆15的上部均凸设有板型结构，用于连接拉伸试验机1的机夹头。

上、下两个夹具模块各自的夹具体27下端均设有一个弹簧夹头28，通过压块38和螺钉39固定，在上、下两个夹具模块中的夹具体27上端均设有通过螺钉固定的液压推动结构，其中上夹具模块11中的液压推动结构上方与支撑罩之间还设有缓冲弹簧37，可防止上夹具模块11中的夹具体27向上移动。液压推动结构在工作中，充入液压油时，通过活塞33使活塞杆31推动夹头推杆29向下运动，弹簧夹头28将夹紧试件12；释放压力时，处于压缩状态的碟簧30将会顶着夹头推杆29向反方向运动使弹簧夹头28松开试件12。

扭转动力模块通过上支架6固定在拉伸试验机的横梁2上，使上夹具模块11和扭转动力模块可随横梁2一起升降，达到同步移动的效果；并通过同步齿形带9将动力传递至大带轮25，大带轮25设于上夹具模块11的夹具体27外部。本实施例中，所述扭转动力模块包括扭转电机7、配设于扭转电机7下端部的减速器8，以及与减速器8转动连接的小带轮10，小带轮10通过同步齿形带9与大带轮25连接，传递动力到上夹具模块11的夹具体27上，使得夹具体27转动。所述上夹具模块11中的夹具体27外部开有花键，与大带轮25的花键槽配合连接，大带轮25下端用锁紧螺母26锁紧。

抱紧装置模块设于下夹具模块13的夹具体外部，且抱紧装置模块与夹具模块的抱紧程度可调。抱紧装置模块包括由内向外同心设置的弹簧夹套40、锥形套筒41及圆形套筒42；弹簧夹套40定位套设于夹具体27上，圆形套筒42通过下支架14固定于拉伸试验机的底座5上，锥形套筒41装于弹簧夹套40与圆形套筒42之间，锥形套筒41上装有手柄44，手柄44与固定在圆形套筒42上的固定支架43通过销连接，带动锥形套筒41上下运动，进而控制弹簧夹套40抱紧夹具体27的程度，提供不同大小的负载扭矩。

当进行扭转实验时，上夹具模块11和下夹具模块13分别被夹紧于拉伸试验机的上、下机夹头上，拉伸试验机不进行拉伸运动，只有扭转电机7工作，通过给液压推动装置供压使得试件12两端被上夹具模块11和下夹具模块13中的弹簧夹头28夹紧，然后扭转电机7开始工作输出动力，通过减速器8减速后由小带轮10经同步齿形带9传递到上夹具模块11的夹具体27，通过控制下夹具模块13的抱紧装置对夹具体27的抱紧程度，为扭转运动提供负载扭矩，直至试件12被扭断，完成试件的扭转实验。

在扭转实验的基础上，进行拉扭复合实验时，上、下两个夹具模块都分别被夹紧在拉伸试验机的上、下机夹头上，并且试件12两端也被上、下两个夹具模块中的弹簧夹头28夹紧后，开始进行实验，拉伸试验机1开始工作，对试件12进行拉伸工作，同时扭转电机7也开始工作，输出动力通过减速器8减速后由小带轮10经同步齿形带9传递到上夹具模块11中的夹具体27外部的大带轮25上，带动夹具体27转动，使试件12在被拉伸的同时产生扭转运动，通过控制下夹具模块13的夹具体27外部的抱紧装置，为试件12的扭转运动提供负载扭矩。

当需要改变扭转速率时，可通过控制手柄44使得锥形套筒41上下移动进而控制弹簧夹套40对下夹具模块13中的夹具体27的抱紧程度，进而改变负载扭矩的大小，使扭转速率改变，与拉伸速率匹配，实现试件的拉伸和扭转同步进行，直至试件断开，完成试件的拉扭复合实验。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及等同物界定。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“前”、“后”、“左”、“右”、“中心”、等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗指所指的装置或元件必须具有特定的方位、为特定的方位构造和操作，因而不能理解为对本发明保护内容的限制。

Claims (3)

1.一种用于拉伸试验机上的扭转夹具，其特征在于：包括扭转动力模块、抱紧装置模块和液压推动结构，以及上、下同轴对应固设于机夹头上的夹具模块，定义为上夹具模块和下夹具模块；

上夹具模块和下夹具模块均包括沿竖向布设的夹具体、设于夹具体内部的夹头推杆和用于夹持试件的弹簧夹头，弹簧夹头与夹头推杆的末端部连接，液压推动结构与夹具体固定连接并通过同轴设置的活塞杆作用于夹头推杆上，夹具体转动设置；

扭转动力模块通过上支架固定在拉伸试验机的横梁上，并通过同步齿形带将动力传递至大带轮，大带轮设于上夹具模块的夹具体外部；

抱紧装置模块设于下夹具模块的夹具体外部，且抱紧装置模块与夹具模块的抱紧程度可调；

所述夹具模块还包括罩设在液压推动结构外的支撑罩，且支撑罩的一端开设有用于穿过夹具体末端部的开口，夹具体的首端部设于支撑罩内并通过相应的轴承与支撑罩转动设置；

所述支撑罩由夹具拉杆、竖向设置的夹具拉座及水平固定盖合在夹具拉座上的夹具体端盖组成，且夹具拉杆和夹具拉座可拆卸连接；夹具体通过相应设置的轴承与夹具体端盖和夹具拉座转动设置，位于夹具体端盖上端部结合处的轴承通过弹性挡圈定位；

所述夹具体的中部开设为T型孔，夹头推杆位于T型孔内并相应设为T型杆，且T型杆的延伸部与T型孔间配设有碟簧；

所述抱紧装置模块包括由内向外同心设置的弹簧夹套、锥形套筒及圆形套筒；弹簧夹套定位套设于夹具体上，圆形套筒通过下支架固定于拉伸试验机的底座上，锥形套筒装于弹簧夹套与圆形套筒之间，并通过锥形套筒上装设的手柄带动其上下运动，进而控制弹簧夹套抱紧夹具体的程度；

所述扭转动力模块包括扭转电机、配设于扭转电机下端部的减速器，以及与减速器转动连接的小带轮，小带轮通过同步齿形带与大带轮连接，进而带动夹具体转动；

其中，位于上夹具模块内的液压推动结构与其相应的支撑罩间设有缓冲弹簧。

2.根据权利要求1所述的一种用于拉伸试验机上的扭转夹具，其特征在于：所述夹具拉杆的中部相应的凸设有板型结构，并通过板型结构与相应的机夹头固定连接。

3.根据权利要求1所述的一种用于拉伸试验机上的扭转夹具，其特征在于：所述夹头推杆的末端部固设有卡勾结构，弹簧夹头的顶部相应配设有卡槽，并通过卡槽活动卡设于卡勾结构内。