CN113567235B - 一种自紧式拉伸夹具及其工作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种自紧式拉伸夹具及其工作方法，属于固定夹具技术领域，包括相互配合设置的第一夹持件和第二夹持件，所述第一夹持件和第二夹持件通过自动紧固部件弹性夹紧。第一夹持件和第二夹持件被打开后，通过自动紧固部件自动弹性夹紧，增加了装置的灵活性，省去了人工夹紧的过程，简单快捷。在将样品夹紧后，将样品缠绕在装置的外壁，也就是实验部分在第一夹持件和第二夹持件组成的圆柱形轮廓外侧缠绕一周，随着试验进行，样品受力逐渐增大，两块摩擦板对样品端部的夹持力也会随之增大，样品对第一夹持件和第二夹持件整体及摩擦板的缠绕更紧，实现自锁紧，减少了样品加持过程中的预紧步骤，且可避免拉力增大后样品从摩擦板中滑脱。
Description
技术领域
本发明是关于固定夹具技术领域，特别是关于一种自紧式拉伸夹具及其工作方法。
背景技术
土工格栅是一种重要的土工合成材料，常用作加筋土结构的筋材或复合材料的筋材等。相关标准中对土工格栅的抗拉强度及伸长率的测定做了详细规定，但是并未指定试验时使用的夹持工装。
已有的拉伸夹持工装结构如图1所示，其主要结构包括：框架101，顶丝102，固定在框架101上的支座103、三个钳口片104，槽道105，配重块106，拉伸试验机连接件108；其中三个钳口片104和支座103水平并列分布在框架1的槽道105内，三个钳口片104可沿槽道1-1水平滑动，并且每两个钳口片104之间留有缝隙，使用该夹具时需先将土工格栅样品按图1所示缠绕在支座103和三个钳口片104之间，后用扳手将顶丝102压紧在最外侧的钳口片104上，靠支座103及三个钳口104之间的摩擦力对土工格栅107样品进行夹紧，通过拉伸试验机连接件108与拉伸试验机连接。
该夹持工装具有以下局限和不足之处：
1、顶丝102需要较大的扭矩才能对钳口片104施力以夹紧样品，使用过程不方便；
2、为保证样品受力直线和施力方向一致，该夹持工装难以做成左右对称结构，为保证受力均匀需增加配重块106，进而增大了夹具重量和人员操作难度；
3、顶丝102在多次使用之后会对最外侧钳口片104造成损伤，需经常更换钳口片。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术中土工格栅在拉伸试验时所采用的夹紧装置结构复杂、操作难度大、对称性差，耗材损伤严重的技术问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种结构简单、易操作、受力均匀、耗材损失小、拉紧效果好的自紧式拉伸夹具及其工作方法。
本发明提供的技术方案如下：
一种自紧式拉伸夹具，其特征在于，包括相互配合设置的第一夹持件和第二夹持件，所述第一夹持件和第二夹持件通过自动紧固部件弹性夹紧。
在本发明的一实施方式中，所述第一夹持件中部设有缺口，所述缺口与所述第二夹持件相匹配。
在本发明的一实施方式中，其特征在于，在第一夹持件与所述第二夹持件相对的面上分别设有第二凹槽和第三凹槽，所述第二凹槽和所述第三凹槽上均固定有摩擦板，所述摩擦板与样品接触的面设有摩擦花纹。
在本发明的一实施方式中，所述第一夹持件两端设有圆台，所述圆台上设有至少一个键槽，所述第一夹持件通过两端所述的圆台与支撑架连接。
在本发明的一实施方式中，所述支撑架包括横梁和固定在所述横梁两端的两个肋板，所述横梁上设有试验机连接端，所述肋板上设有安装孔，所述圆台穿过所述安装孔将所述第一夹持件固定在两个所述肋板之间，所述圆台的外径小于所述安装孔的内径，所述肋板上还设有若干减重孔。
在本发明的一实施方式中，所述圆台外侧套有手持环，所述手持环内设有至少一个滑键，所述滑键的数量、尺寸与所述键槽的数量、尺寸相匹配，所述手持环的内径大于所述安装孔的内径，所述安装孔边缘设有第一凹槽，所述第一凹槽与所述滑键相匹配。
在本发明的一实施方式中，所述圆台的端部设有限位部件，用于限制所述手持环从所述圆台滑落。
在本发明的一实施方式中，所述自动紧固部件包括连接件和套在所述连接件上的压缩弹簧，所述连接件在垂直于所述第一夹持件和所述第二夹持件开合的方向将所述第一夹持件和所述第二夹持件连接固定。
在本发明的一实施方式中，所述第二夹持件侧壁设有挂耳，第一夹持件4对应设有挂耳槽4-7及固定孔，所述挂耳卡在所述挂耳槽内，所述挂耳可在所述挂耳槽中上下移动，所述连接件穿过所述固定孔与所述挂耳连接，所述挂耳设有第二卡槽，所述第二卡槽连有支撑杠杆，所述支撑杠杆与所述肋板可旋转连接，所述支撑杠杆还设有手持把手。
一种自紧式拉伸夹具的工作方法包括如下步骤：
S1.使用时，通过外力使所述第一夹持件和所述第二夹持件之间形成缝隙，将样品塞进所述缝隙内，通过自动紧固部件将所述第一夹持件和所述第二夹持件自动夹紧；
S2.将手持环带动滑键沿着圆台上的键槽拉出，旋转手持环，通过滑键带动所述第一夹持件和所述第二夹持件整体旋转，使样品在所述第一夹持件和所述第二夹持件整体的外部绕紧；
S3.调整所述手持环及所述滑键位置，将所述滑键推入所述第一凹槽内，通过第一凹槽限制所述滑键的转动，进而限制所述第一夹持件和所述第二夹持件整体的转动。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
(1)本发明通过设置自动紧固部件，使第一夹持件和第二夹持件被打开后，自动弹性夹紧，增加了装置的灵活性，省去了人工夹紧的过程，简单快捷，且效果好。
(2)本发明在将样品夹紧后，将样品缠绕在装置的外壁，也就是实验部分在第一夹持件和第二夹持件组成的圆柱形轮廓外侧缠绕一周，随着试验进行，样品受力逐渐增大，两块摩擦板对样品端部的夹持力也会随之增大，样品对第一夹持件和第二夹持件整体及摩擦板的缠绕更紧，实现自锁紧，减少了样品加持过程中的预紧步骤，且可避免拉力增大后样品从摩擦板中滑脱。
(3)本发明利用杠杆原理，设置了支撑杠杆和手持把手，大大降低了第一夹持件和所述第二夹持件开合的操作难度，降低了对操作人员的要求，使操作人员操作更加的省力方便。
(4)本发明左右呈对称结构，两端受力均匀、平衡，夹持稳定，可保证试验效果更加精确。
(5)相比普通夹具，本发明的摩擦板夹持长度较长，可以适应不同规格尺寸的样品。
附图说明
图1是现有技术中一拉伸夹持工装结构示意图；
图2是根据本发明一实施方式的结构示意图；
图3是根据本发明一实施方式中第一夹持件的结构示意图，其中图3A为俯视图，图3B为侧视图，图3C为立体结构示意图；
图4是根据本发明一实施方式中第二夹持件的结构示意图；
图5是根据本发明一实施方式中摩擦板的立体结构示意图；
图6是根据本发明一实施方式中试验机连接端的立体结构示意图；
图7是根据本发明一实施方式中横梁的立体结构示意图；
图8是根据本发明一实施方式中肋板的立体结构示意图；
图9是根据本发明一实施方式中手持环和滑键结构示意图，其中图9A为侧视图，图9B为立体结构示意图；
图10是根据本发明一实施方式的剖视图；
图11是根据本发明一实施方式中挂耳的结构示意图，其中图11A为侧视图，图11B为立体结构示意图；
图12是根据本发明一实施方式中支撑杠杆的结构示意图；
图13是根据本发明一实施方式中手持把手的结构示意图；
主要附图标记说明：
101.框架；102.顶丝；103.支座；104.钳口片；105.槽道；106.配重块；107.土工格栅；108.拉伸试验机连接件；
1.试验机连接端；1-1.圆柱；1-2.销孔；1-3.沉孔；2.横梁；2-1.第一螺纹孔；2-2.第二螺纹孔；2-3.凸台；3.肋板；3-1.第一卡槽；3-2.第三螺纹孔；3-3.减重孔；3-4.旋转孔；3-5.安装孔；3-6.第一凹槽；4.第一夹持件；4-1.圆台；4-2.第四螺纹孔；4-3.缺口；4-4.第二凹槽；4-5.第五螺纹孔；4-6.键槽；4-7.挂耳槽；4-8.固定孔；5.第二夹持件；5-1.第三凹槽；5-2.第六螺纹孔；5-3.第七螺纹孔；6.滑键；7.手持环；8.限位部件；9.摩擦板；9-1.第八螺纹孔10.挂耳；10-1.第二卡槽；10-2.第九螺纹孔；10-3.第十螺纹孔；11.压缩弹簧；12.连接件；13.支撑杠杆；13-1.第十一螺纹孔；13-2.支撑点；13-3.卡台；14.手持把手；14-1.第十二螺纹孔。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。
结合图2至图13，对自紧式拉伸夹具及其方法进行说明如下。
一种自紧式拉伸夹具，包括相互配合设置的第一夹持件4和第二夹持件5，所述第一夹持件4和所述第二夹持件5通过自动紧固部件弹性夹紧。
在外力的作用下可将所述第一夹持件4和所述第二夹持件5之间打开形成缝隙，将样品放入缝隙，在自动紧固部件的作用下将所述第一夹持件4和所述第二夹持件5弹性夹紧，进而可将样品夹紧。
所述第一夹持件4中部设有缺口4-3，所述缺口4-3与所述第二夹持件5相匹配。所述缺口4-3与所述第二夹持件5均为半圆柱形轮廓，第二夹持件5置于所述缺口4-3位置，与所述第一坚持件4形成圆柱形轮廓。
所述第一夹持件4与所述第二夹持件5相对的面分别设有第二凹槽4-4和第三凹槽5-1，所述第二凹槽4-4和所述第三凹槽5-1上均固定有摩擦板9，所述第二凹槽4-4上设有第五螺纹孔4-5，所述第三凹槽5-1上设有第六螺纹孔5-2，所述摩擦板9上设有第八螺纹孔9-1，通过螺钉螺纹孔栓接的方式，将所述摩擦板分别固定到所述第二凹槽4-4和所述第三凹槽5-1上。
摩擦板9还可以通过其他如可拆卸或者不可拆卸的方式与所述第二凹槽4-4和所述第三凹槽5-1固定。
为了增加作业过程的摩擦力，所述摩擦板9与样品接触的面设有摩擦花纹。
所述第一夹持件4两端设有圆台4-1，所述第一夹持件4两侧通过肋板3与横梁2固定。所述肋板3上设有安装孔3-5，所述圆台4-1穿过所述安装孔3-5将所述第一夹持件4固定在两个所述肋板3之间，两个所述肋板3通过横梁2固定，所述横梁2两端设有凸台2-3，所述凸台上设有第二螺纹孔2-2，所述肋板3上设有与所述凸台2-3匹配的第一卡槽3-1，所述第一卡槽3-1上设有与所述第二螺纹孔2-2对应的第三螺纹孔3-2，将所述第一卡槽3-1卡在所述凸台2-3上，并通过螺钉螺紧第二螺纹孔2-2及第三螺纹孔3-2，将所述肋板3固定在所述横梁2上。肋板3与所述横梁2还可以通过其他如可拆卸或者不可拆卸的方式进行固定。
所述圆台4-1的外径小于所述安装孔3-5的内径，以便于所述圆台4-1在所述安装孔3-5内旋转，安装孔3-5与肋板3配合形成旋转副。所述圆台4-1上设有至少一个键槽4-6，所述圆台4-1外侧套有手持环7，所述手持环7内设有至少一个滑键6，所述滑键6的数量、尺寸与所述键槽4-6的数量、尺寸相匹配，在所述手持环7的内径大于所述安装孔3-5的内径，所述安装孔3-5边缘设有第一凹槽3-6，所述第一凹槽3-6与所述滑键6相匹配，当滑键6滑到所述第一凹槽3-6，所述滑键6一端仍然保持与所述键槽4-6的卡接关系，另一端与第一凹槽3-6卡接。
在锁死的状态时，所述滑键6一部分卡在所述键槽4-6上，另一部分卡在所述第一凹槽3-6上，第一凹槽3-6限制了滑键6的转动，从而限制了圆台4-1的转动；当将手持环7及手持环7上的滑键6向外拉出时，滑键6脱离了所述第一凹槽3-6的限制，转动手持环7时，滑键6跟随一起转动，由于滑键6卡在所述键槽4-6上，因此圆台4-1跟随滑键6一起转动，从而实现了第一夹持件4的转动。由于第二件夹持件5与所述第一夹持件4连接，因此第一夹持件4与所述第二件夹持件5形成的整体将会一起转动。
所述键槽4-6的长度足够长，使得滑键6能够在键槽4-6上自由滑进、滑出所述第一凹槽3-6。
所述圆台4-1的端部设有限位部件8，用于限制所述手持环7从所述圆台4-1滑落，所述限位部件通过第四螺纹孔4-2固定在所述圆台4-1上。
所述自动紧固部件包括连接件12和套在所述连接件12上的压缩弹簧11，所述连接件12在垂直于所述第一夹持件4和所述第二夹持件5开合的方向将所述第一夹持件4和所述第二夹持件5连接固定。
具体的，所述第二夹持件5侧壁设有第七螺纹孔5-3，通过所述第七螺纹孔5-3与挂耳10连接，所述挂耳10上设有第九螺纹孔10-2，底部设有第十螺纹孔10-3，所述第九螺纹孔10-2与所述第七螺纹孔5-3对应，螺钉通过所述第九螺纹孔10-2与所述第七螺纹孔5-3将所述挂耳10固定在所述第二夹持件5的侧壁，第一夹持件4对应设有挂耳槽4-7，所述挂耳10卡在所述挂耳槽4-7内，所述挂耳10可沿所述挂耳槽4-7的方向上下移动。如此设计可保证在外力的作用下，夹具被打开时，所述第一夹持件4和所述第二夹持件5的接触面扔保持平行，形成的缝隙为均匀的水平开口，被测样品能够穿过夹具缝隙，使得样品不仅被夹的牢固，且受力均匀。
所述挂耳10底部设有第十螺纹孔10-3，所述第一夹持件4底部贯穿设有固定孔4-8，所述连接件12套上压缩弹簧11后，穿过所述固定孔4-8与所述挂耳10的第十螺纹孔10-3连接，所述固定孔4-8设有卡台，将所述压缩弹簧11卡住，使其处于压缩状态。以上螺纹连接的方式还可以通过其他如可拆卸或者不可拆卸的方式进行连接。
为了使所述第一夹持件4和所述第二夹持件5开合更加的方便，增加了支撑杠杆13的设计，所述支撑杠杆13端部设有卡台13-3，所述挂耳10上设有第二卡槽10-1，将所述卡台13-3与所述第二卡槽10-1卡接，所述支撑杠杆13的支撑臂上设有支撑点13-2，所述支撑点13-2与所述肋3可旋转连接。具体的，在所述肋板3上设有旋转孔3-4，所述支撑点13-2与所述旋转孔3-4可旋转连接。
为了进一步降低所述第一夹持件4和所述第二夹持件5开合的难度，使操作人员操作更加的省力方便，所述支撑杠杆13还连有手持把手14。具体的，所述支撑杠杆13为U型结构，左右对称，支撑杠杆13中部设有第十一螺纹孔13-1，所述手持把手14端部设有第十二螺纹孔14-1，使用螺钉螺紧所述第十一螺纹孔13-1和所述第十二螺纹孔14-1，使所述手持把手14固定在所述支撑杠杆13上。
为了与试验机连接，所述横梁2上设有试验机连接端1，通过螺钉穿过试验机连接端1上的沉孔1-3和所述横梁上的第一螺纹孔2-1，将所述试验机连接端1固定在所述横梁2上，所述试验机连接端1设有与试验机匹配的圆柱1-1，所述圆柱上1-1上设有销孔1-2。
为了减轻装置的重量，所述肋板3上还设有若干减重孔3-3。
本发明公开的自紧式拉伸夹具为左右对称结构，一方面，左右对称的结构在实验过程中，样品各区域受力均匀；另一方面，左右对称结构使生产制造时生产相同结构的配件即可，降低了装置的生产的难度。
一种自紧式拉伸夹具的工作方法包括如下步骤：
S1.使用时，通过外力将所述手持把手14向下压，通过支撑杠杆13带动挂耳10沿着挂耳槽4-7向上移动，由于第二夹持件5与挂耳10连接，第二夹持件5也跟随挂耳10向上移动，使所述第一夹持件4和所述第二夹持件5之间形成缝隙，将样品塞进所述缝隙内，松开手持把手14，由于压缩弹簧11的作用，将所述第一夹持件4和所述第二夹持件5自动夹紧；
S2.将两端手持环7带动滑键6沿着圆台4-1上的键槽4-6拉出，旋转手持环7，通过滑键6带动所述第一夹持件4和所述第二夹持件5整体旋转一周后，使样品在所述第一夹持件4和所述第二夹持件5整体的外部绕紧；
S3.调整所述手持环7及所述滑键6位置，使得所述滑键6对准肋板3上的第一凹槽3-6，将所述滑键6推入所述第一凹槽3-6内，通过第一凹槽3-6限制所述滑键6的转动，进而限制所述第一夹持件4和所述第二夹持件5整体及与其配合的部件不再相对肋板3发生转动。
样品一端装样完成；另一端装样方式与此相同。
随着试验进行，样品受力逐渐增大，两块摩擦板9对样品端部的夹持力也会随之增大，样品对所述第一夹持件4和所述第二夹持件5的整体缠绕更紧，实现自锁紧，减少了样品加持过程中的预紧步骤，且可避免拉力增大后样品从摩擦板9中滑脱。
前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。
Claims (7)
1.一种自紧式拉伸夹具，其特征在于，包括相互配合设置的第一夹持件(4)和第二夹持件(5)，所述第一夹持件(4)和第二夹持件(5)通过自动紧固部件弹性夹紧；
所述第一夹持件(4)两端设有圆台(4-1)，所述圆台(4-1)上设有至少一个键槽(4-6)，所述第一夹持件(4)通过两端所述的圆台(4-1)与支撑架连接；
所述支撑架包括横梁(2)和固定在所述横梁(2)两端的两个肋板(3)，所述肋板(3)上设有安装孔(3-5)；
所述圆台(4-1)外侧套有手持环(7)，所述手持环(7)内设有至少一个滑键(6)，所述滑键(6)的数量、尺寸与所述键槽(4-6)的数量、尺寸相匹配，所述手持环(7)的内径大于所述安装孔(3-5)的内径，所述安装孔(3-5)边缘设有第一凹槽(3-6)，所述第一凹槽(3-6)与所述滑键(6)相匹配；
所述自动紧固部件包括连接件(12)和套在所述连接件(12)上的压缩弹簧(11)，所述连接件(12)在垂直于所述第一夹持件(4)和所述第二夹持件(5)开合的方向将所述第一夹持件(4)和所述第二夹持件(5)连接固定；
所述第二夹持件(5)侧壁设有挂耳(10)，第一夹持件(4)对应设有挂耳槽(4-7)及固定孔(4-8)，所述挂耳(10)卡在所述挂耳槽(4-7)内，所述挂耳(10)可在所述挂耳槽(4-7)中上下移动，所述连接件(12)穿过所述固定孔(4-8)与所述挂耳(10)连接，所述挂耳(10)设有第二卡槽(10-1)，所述第二卡槽(10-1)连有支撑杠杆(13)，所述支撑杠杆(13)与所述肋板(3)可旋转连接，所述支撑杠杆(13)还设有手持把手(14)。
2.根据权利要求1所述的自紧式拉伸夹具，其特征在于，所述第一夹持件(4)中部设有缺口(4-3)，所述缺口(4-3)与所述第二夹持件(5)相匹配。
3.根据权利要求2所述的自紧式拉伸夹具，其特征在于，在第一夹持件(4)与所述第二夹持件(5)相对的面上分别设有第二凹槽(4-4)和第三凹槽(5-1)，所述第二凹槽(4-4)和所述第三凹槽(5-1)上均固定有摩擦板(9)。
4.根据权利要求3所述的自紧式拉伸夹具，其特征在于，所述摩擦板(9)与样品接触的面设有摩擦花纹。
5.根据权利要求1所述的自紧式拉伸夹具，其特征在于，所述横梁(2)上设有试验机连接端(1)，所述圆台(4-1)穿过所述安装孔(3-5)将所述第一夹持件(4)固定在两个所述肋板(3)之间，所述圆台(4-1)的外径小于所述安装孔(3-5)的内径，所述肋板(3)上还设有若干减重孔(3-3)。
6.根据权利要求1所述的自紧式拉伸夹具，其特征在于，所述圆台(4-1)的端部设有限位部件(8)，用于限制所述手持环(7)从所述圆台(4-1)滑落。
7.根据权利要求1-6任意一项权利要求所述的自紧式拉伸夹具的工作方法，包括如下步骤：
S1.使用时，通过外力使所述第一夹持件(4)和所述第二夹持件(5)之间形成缝隙，将样品塞进所述缝隙内，通过自动紧固部件将所述第一夹持件(4)和所述第二夹持件(5)自动夹紧；
S2.将手持环(7)带动滑键(6)沿着圆台(4-1)上的键槽(4-6)拉出，旋转手持环(7)，通过滑键(6)带动所述第一夹持件(4)和所述第二夹持件(5)整体旋转，使样品在所述第一夹持件(4)和所述第二夹持件(5)整体的外部绕紧；
S3.调整所述手持环(7)及所述滑键(6)位置，将所述滑键(6)推入所述第一凹槽(3-6)内，通过第一凹槽(3-6)限制所述滑键(6)的转动，进而限制所述第一夹持件(4)和所述第二夹持件(5)整体的转动。
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