CN109357931A - 一种多试验件耐高温疲劳试验夹持装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种多试验件耐高温疲劳试验夹持装置，用于在疲劳试验机上同时进行多个试验件的高温疲劳试验。该装置由完全对称的上下两部分结构组成，分别包括：拉杆，法兰盘，长圆柱型拉头，短圆柱型拉头，可调节螺母，十字型拉头，销钉等；长圆柱型拉头有4个，通过可调节螺母安装在法兰盘上，短圆柱型拉头通过拉杆的内外螺纹结构固定在法兰盘中心，十字型拉头一端通过销钉与对应的长、短圆柱型拉头相连，另一端通过销钉将试验机的拉伸载荷传递给试验件进行试验，两组销钉呈90°，能完全消除附加弯矩。采用本发明可以在疲劳试验机上安装多个试验件，具有效率高、耐高温、结构简单、经济实用等优点。

Description

一种多试验件耐高温疲劳试验夹持装置

技术领域

本发明涉及材料疲劳试验技术领域，特别涉及一种疲劳试验夹持装置。

背景技术

现代材料力学性能研究过程中，利用疲劳试验机进行疲劳试验是确定材料疲劳性能的重要手段。由于材料分散性的存在，进行疲劳试验研究，必须开展同一试验条件下的多子样试验，以获得足够多的数据样本，再利用统计学分析确定材料在该条件下的力学性能。

通常，疲劳试验机自带有气动夹具或者液压夹具，每次试验只能夹持一个试验件，完成全部子样的试验，效率低、周期长、成本高，造成人力物力资源的极大浪费。而且，进行多子样试验时，不同批次的试验环境不可避免地存在一定的差异，对于一些环境敏感材料而言，极小的环境差异都可能会造成较大的试验误差，甚至导致试验失败。此外，气动或液压夹具体积较大，结构较为复杂，不宜直接在温度箱中使用，导致其用于高温试验时存在局限性。因此，现有的疲劳试验技术中所普遍采用的单试验件夹持装置，不仅存在试验效率低、成本高和试验结果误差大等问题，还面临不能应用于高温试验的弊端。

发明内容

针对现有疲劳试验采用的单试验件夹持装置的不足，本发明提供了一种能够用于高温疲劳试验的多试验件夹持装置。该装置所有零部件均由高温合金加工而成，能同时夹持多个试验件开展试验，可用于高温下的多试验件疲劳试验，提高了试验机的使用效率，节省试验成本，减小试验环境对试验结果的影响。

本发明采用的技术方案为：一种多试验件耐高温疲劳试验夹持装置，其特征在于，该装置分为完全对称的上下两部分结构，分别包括：拉杆、法兰盘、可调节螺母、长圆柱型拉头、短圆柱型拉头、十字型拉头、销钉。其中，拉杆与法兰盘之间通过拉杆的外螺纹与法兰盘中心孔的内螺纹配合连接，拉杆与短圆柱型拉头之间通过拉杆的内螺纹与短圆柱型拉头的外螺纹配合连接，长圆柱型拉头通过可调节螺母与法兰盘连接，十字型拉头通过销钉分别与长圆柱型拉头、短圆柱型拉头和试验件连接。

其中，所述的拉杆具有内外双螺纹结构，内螺纹与短圆柱型拉头的外螺纹配合，外螺纹与法兰盘中心孔内螺纹配合，可承受较大载荷，防止松脱，确保试验机载荷传导至法兰盘，进而加载于试验件上。

其中，所述的法兰盘具有中心定位孔和4个等距分布的周向定位孔，中心定位孔加工有内螺纹，用于与拉杆外螺纹配合连接，周向定位孔用于长圆柱型拉头的定位，设有定位安装凸台，每个周向定位凸台作用20KN压力时，法兰盘最大变型不超过0.002mm。

其中，所述的圆柱型拉头分为两种类型，一种是短圆柱型拉头，位于法兰盘中央并且与拉杆通过螺纹连接；另一种是长圆柱型拉头，通过可调节螺母与法兰盘连接，螺母可调节施加在试验件的载荷大小。

其中，十字型拉头一端连接圆柱型拉头，另一端连接试验件，两处连接均采用销钉，允许在施加试验载荷时发生相对转动，从而平衡弯矩。

本发明的原理在于：试验机提供的载荷通过拉杆传至法兰盘，再经圆柱型拉头和十字型拉头的传递，最终作用在试验件上；主要的传载依靠十字型拉头两端的销钉，这两组销钉呈90°，能够在加载时自动平衡附加弯矩，通过改变可调节螺母的松紧程度，可以调整施加在每个试验件上的载荷大小，借助对试验件标定的形式实现各试验件均载。

本发明与现有单试验件夹持装置相比，具有效率高、耐高温、结构简单、工艺简单等特点、主要体现为以下几个方面：

(1)本发明能够同时进行N个试验件的疲劳试验(1≤N≤5)，试验件数量可根据试验的具体需求确定；

(2)本发明所有零部件均由高温合金(如定向凝固高温合金)加工而成，可用于高温下的多试验件疲劳试验，试验温度范围0～1100℃，试验温度范围宽，满足目前大多数高温合金材料疲劳试验的需求；

(3)本发明进行多个试验件的试验时，通过控制法兰盘的变形保证各试验件均载；

(4)本发明在拉伸载荷的传递路线上设计两组呈90°的销钉连接，这样的方式使试验件两端的传载路径均保持柔性，能够防止载荷偏心，并消除附加弯矩；

(5)本发明零件拆装方便，更换试验件时仅需拆卸销钉即可；

(6)本发明适用于应力比R≥0的材料力学试验。

附图说明

图1为本发明多试验件耐高温疲劳试验夹持装置的总体装配示意图。

图2为本发明所述拉杆及拉杆截面示意图。

图3为本发明所述法兰盘俯视图与法兰盘剖面示意图。

图4为本发明所述短圆柱型拉头、长圆柱型拉头对比示意图。

图5为本发明所述销钉二维结构示意图。

图6为本发明圆柱型拉头与十字型拉头连接示意图。

附图标号说明：1.拉杆；2.法兰盘；3.十字型拉头；4.长圆柱型拉头；5.可调节螺母；6.销钉；7.销钉；8.短圆柱型拉头。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施方式进一步说明本发明。

如图1、图2和图3所示，本发明提供一种耐高温多试验件疲劳试验夹持装置，该装置具有完全相同的上、下两部分结构；拉杆1一端做粗糙处理，用以与试验机连接并防止发生松脱，另一端具有内外连接螺纹，其中，内螺纹与短圆柱型拉头8外螺纹配合连接，外螺纹与法兰盘中心孔处的内螺纹配合连接，用于传递载荷；长圆柱型拉头4与可调节螺母5通过螺纹配合；可调节螺母5与法兰盘2之间加装弹簧垫片，起到防止松脱、调节载荷的作用。

如图4所示，长圆柱型拉头4与短圆柱型拉头8结构相同，差别仅在于圆柱长度不同；长圆柱型拉头4与短圆柱型拉头8上部的圆柱结构加工有螺纹，长圆柱型拉头4螺纹以下的杆状结构外表面做抛光处理，用以与法兰盘2周向定位孔定位。

如图5所示，销钉6与销钉7具有完全相同的结构与尺寸，销钉轴向无定位，在传递拉伸载荷时，销钉与其他部件之间存在因拉伸载荷而产生的附加摩擦力，可以保证销钉不发生轴向移动。

如图6所示，圆柱型拉头(短圆柱型拉头8或长圆柱型拉头4)与十字型拉头3之间采用销钉7连接，销钉7表面与拉头(圆柱型拉头或十字型拉头)的配合孔均进行抛光处理，确保紧密配合和周向定位；销钉7的长度大于圆柱型拉头与十字型拉头配合的总厚度，因此销钉7轴向限位而不定位；十字型拉头与试验件之间采用销钉6连接，销钉6表面也做抛光处理；销钉6与销钉7的轴线呈90°夹角，能够完全消除附加弯矩。

本发明未详细阐述的部分属于本领域公知技术。

以上所述，仅为本发明的实施例子，并不用以限制本发明，凡依据本发明的原理和技术实质所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种多试验件耐高温疲劳试验夹持装置，其特征在于，具有完全对称的上下两部分结构，分别由拉杆(1)，法兰盘(2)，十字型拉头(3)，长圆柱型拉头(4)，短圆柱型拉头(8)，可调节螺母(5)，销钉(6)和销钉(7)组成；4个长圆柱型拉头(4)，通过可调节螺母(5)安装在法兰盘(2)上，短圆柱型拉头(8)通过具有内外螺纹的拉杆(1)固定在法兰盘(2)的中心，十字型拉头(3)一端通过销钉(7)连接对应的长圆柱型拉头(4)或短圆柱型拉头(8)，十字型拉头(3)另一端通过销钉(6)连接试验件。

2.根据权利要求1所述的一种多试验件耐高温疲劳试验夹持装置，其特征在于，拉杆一端做粗糙处理，用以与试验机连接并防止发生松脱，另一端具有内外连接螺纹，其内螺纹与短圆柱型拉头的外螺纹配合连接，外螺纹与法兰盘中心孔处的内螺纹配合连接，用于传递载荷。

3.根据权利要求1所述的一种多试验件耐高温疲劳试验夹持装置，其特征在于，上下两个法兰盘具有中心定位孔和4个等距分布的周向定位孔，中心定位孔加工有内螺纹，周向定位孔处设有定位安装凸台，每个周向定位凸台作用20KN压力时，法兰盘最大变型不超过0.002mm。

4.根据权利要求1所述的一种多试验件耐高温疲劳试验夹持装置，其特征在于，长圆柱型拉头与法兰盘通过可调节螺母连接，借助盘上周向定位孔的圆柱面实现定位，通过调整螺母可以确保各试验件载荷的平衡。

5.根据权利要求1所述的一种多试验件耐高温疲劳试验夹持装置，其特征在于，十字型拉头与圆柱型拉头(包括长圆柱型拉头及短圆柱型拉头)之间、十字型拉头与试验件之间均采用销钉连接，销钉仅传递载荷，周向定位。

6.根据权利要求1所述的一种多试验件耐高温疲劳试验夹持装置，其特征在于，销钉(6)与销钉(7)的轴线呈90°，上下对称结构均保持柔性，能够完全抵消加载过程中产生的弯矩。

7.根据权利要求1所述的一种多试验件耐高温疲劳试验夹持装置，其特征在于，所有零部件均采用高温合金材料加工而成，可在高温试验中使用。