CN203798750U - 一种试样装夹位置可调的热疲劳试验机 - Google Patents

Abstract

一种试样装夹位置可调的热疲劳试验机，其特点是该试验机分为左右两部分，左右两部分都设置有由定夹板(7)和动夹板(8)组成的试样夹紧系统，左侧部分的定夹板（7）固定在机架（12）上，右侧部分的试样夹紧系统固定在可以沿机架（12）左右移动的动板（11）上，动板(11)固定在机架（12）上，在热疲劳试验机左右两部分的两个动夹板（8）的下部设有对中及预夹紧系统（9），试样（3）的两端分别固定于试验机左右两个试样夹紧系统中。本实用新型利用可以前后调节的动夹板能对端部周向长度不同的试样进行对中、夹紧，利用可以沿沟槽移动的动板对不同轴向长度的试样进行试验。

Description

一种试样装夹位置可调的热疲劳试验机

技术领域

本实用新型涉及一种热疲劳试验机装置，特别是涉及一种试样装夹位置可调的热疲劳试验机。 

背景技术

当构件或材料经受温度变化(热循环)时，因其自由膨胀或收缩受到约束而产生循环应力或循环应变，最终导致龟裂而破坏的现象称为热疲劳。 

热疲劳损伤广泛存在于高温设备、动力机械等设备中，举例说明：(1)核电站在正常运行过程中，主管道的高温水与支管道的低温水混合时，支管道内流体边界层发生周期性的变化，致使支管道的温度周期变化，引起热疲劳损伤；(2) 近地球轨道飞行器绕地球飞行时，太阳能帆板遭受太阳光加热和地球阴影降温引起的温度循环，产生热应循环力，并在其表面形成热疲劳裂纹；(3) 热作模具表面经常承受冷热交替的温度变化，表面易生成热疲劳裂纹，影响铸造零件的表面质量和尺寸精度，从而导致热作模具失效。 

由于热疲劳损伤的普遍存在于各种高温设备中，因此在进行热疲劳试验中会遇到尺寸小不同、形状多样的热疲劳试样。中国专利(CN102445463A)的热疲劳试验方法中，热疲劳试样为小圆柱体，且试样没有被完全约束，在试验过程中会受到材料变形引起的机械应力的影响，因此热疲劳试验结果不准确。若试样形状发生改变，则利用该试验机就无法进行热疲劳试验。 

热疲劳广泛存在于各种电厂的热交换管道中，在对管状试样进行试验时，因为试样为弯曲的，因此需要试样的夹持装置中要有足够的空间，且需要完全约束试样。 

发明内容

本实用新型就是针对上述问题，提供一种试样装夹位置可调的热疲劳试验机，其目的是能够完全约束试样且可以对不同结构、不同尺寸的试样进行试验的热疲劳试验装置。 

本实用新型提供的这种试样装夹位置可调的热疲劳试验机，解决了以往热疲劳试验机只能对单一结构、单一尺寸试样进行试验的不足。利用可以前后调节的动夹板能对端部周向长度不同的试样进行对中、夹紧。利用可以沿沟槽移动的动板，可以对不同轴向长度的试样进行试验。 

为实现本实用新型的上述目的，本实用新型采用如下技术方案。 

这种试样装夹位置可调的热疲劳试验机，包括有加热系统1、冷却系统2、试样3、控制系统4、液压缸5、筋板6、定夹板7、动夹板8、对中及预夹紧系统9、销10、动板11、机架12、沟槽13和螺栓14，其特征在于：该热疲劳试验机分为左右两部分，热疲劳试验机的左右两部分都设置有由定夹板7和动夹板8组成的试样夹紧系统，热疲劳试验机左侧部分的定夹板7固定在机架12上，动夹板8和定夹板7设置在同一高度上。热疲劳试验机右侧部分的试样夹紧系统固定在可以沿机架12左右移动的动板11上，其上的定夹板7和动夹板8的设置在同一高度上。动板11通过螺栓14固定在机架12上。在热疲劳试验机左右两部分的两个动夹板8的下部设有能够对试样进行完全约束的对中及预夹紧系统9。试样3的两端分别固定于热疲劳试验机左右两部分的两个试样夹紧系统中。控制系统4可以根据试验要求对加热系统1和冷却系统2进行调节。 

所述对中及预夹紧系统9包括有液压缸5、支撑块15、深沟球轴承91、矩形支撑体92、端盖93、套筒94、滚珠丝杠95、轴承座96、调节手轮97和销10，其中，液压缸5中伸出一带有螺纹的液压缸杆可与支撑块15相对应的螺纹孔旋合，支撑块15嵌在动夹板8中，动夹板8的下端面一部分与矩形支撑体92的上表面相接触，另一部分与套筒94的上表面接触，套筒94装配在滚珠丝杠95上。 

所述的滚珠丝杠95的两端与深沟球轴承91过盈配合，深沟球轴承91安放在轴承座96内，轴承座96固定在机架12上。 

所述的矩形支撑块92、套筒94的上端面为平面。 

所述的动板11可以在机架12上沿沟槽13左右移动，其上开有2×2布置的四个螺纹孔111，孔径大小与机架12上的沟槽13的宽度大小相等。 

所述的定夹板7和动夹板8的嘴部截面形状一致，也可依据试样3形状设计不同尺寸、不同形状的嘴部形状。 

所述的加热系统1、冷却系统2、试样3和控制系统4可以根据不同的试验对象及要求选择最佳的方式。 

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是。 

(1)通过调节手轮转动滚珠丝杠带动套筒的移动，使动夹板与试样接触，与定夹板实现对试样的预夹紧。 

(2)采用液压机构压紧试样，压紧力大，可以完全约束试样。 

(3)通过沿沟槽左右移动动板能对不同轴向长度的试样进行夹紧。 

 (4)通过更换嘴部形状不同的夹板可以夹紧端部为不同形状的试样。 

(5)夹持装置所预留的空间较大，不会对加热及冷却方式产生空间上的限制。 

附图说明

图1是本试验机的主视图。 

图2是本试验机的右视图。 

图3是本试验机未加试样时的俯视图。 

图4是对中及预夹紧系统示意图。 

图5是动板示意图。 

图6a、图6b是夹板截面形状不同方案图。 

图中标记：加热系统1、冷却系统2、试样3、控制系统4、液压缸5、筋板6、定夹板7、动夹板8、对中及预夹紧系统9、销10、动板11、机架12、沟槽13、螺栓14、支撑块15，深沟球轴承91,矩形支撑体92，端盖93、套筒94、滚珠丝杠95、轴承座96、调节手轮97、螺纹孔111。 

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步说明。 

如图1及图2所示，这种试样装夹位置可调的热疲劳试验机，包括有加热系统1、冷却系统2、试样3、控制系统4、液压缸5、筋板6、定夹板7、动夹板8、对中及预夹紧系统9、销10、动板11、机架12、沟槽13和螺栓14等。其中该热疲劳试验机分为左右两部分，热疲劳试验机的左右两部分都设置有由定夹板7和动夹板8组成的试样夹紧系统，热疲劳试验机左侧部分的定夹板7固定在机架12上，动夹板8和定夹板7设置在同一高度上。热疲劳试验机右侧部分的试样夹紧系统固定在可以沿机架12左右移动的动板11上，其上的定夹板7和动夹板8的设置在同一高度上。动板11通过螺栓14固定在机架12上。在热疲劳试验机左右两部分的两个动夹板8的下部设有能够对试样进行完全约束的对中及预夹紧系统9。试样3的两端分别固定于热疲劳试验机左右两部分的两个试样夹紧系统中。控制系统4可以根据试验要求对加热系统1和冷却系统2进行调节。 

如图2及图3所示，一个定夹板7和一个动夹板8组成一个试样夹持系统，该热疲劳试验机的左右两部分设有左右两个试样夹持系统，两个试样夹持系统用以夹持试样3的两端。热疲劳试验机左部分的试样夹持系统全部固定在机架12上，热疲劳试验机右部分的试样夹持系统则固定在动板11上，动板11通过螺栓14固定在带有沟槽13的机架的右侧部分。定夹板7的夹紧体和动夹板8中的嘴部截面形状一致，如图6a、图6b所示，夹板的嘴部截面形状可以根据试样的具体形状来制作，图6a、图6b中仅列举了两种最常见的截面形状。 

如图3所示，定夹板7和机架12之间焊有筋板6，以用来保证定夹板7在夹紧工件过程中不会发生倾斜的情况。 

如图4所示，对中及预夹紧系统9包括有液压缸5、支撑块15、深沟球轴承91、矩形支撑体92、端盖93、套筒94、滚珠丝杠95、轴承座96、调节手轮97和销10。其中，液压缸5为独立的为试样夹紧提供夹紧力的系统，并不是本实用新型的保护内容，因此在此省略表示，仅表示出液压缸5及液压杆。液压缸5中伸出一带有螺纹的液压缸杆可与支撑块15相对应的螺纹孔旋合，支撑块15嵌在动夹板8中。动夹板8的下端面一部分与矩形支撑体92的上表面相接触，另一部分与套筒94的上表面接触，套筒94装配在滚珠丝杠95上。滚珠丝杠87的两端与深沟球轴承91过盈配合，深沟球轴承91安放在轴承座96内，轴承座96固定在机架12上。矩形支撑块92、套筒94的上端面为平面。当通过调节手轮97转动滚珠丝杠95时，滚珠丝杠95做绕深沟球轴承91的旋转运动，套筒94则沿着滚珠丝杠95的轴向方向前进，推动动夹板8前进。 

如图5所示，动板11上开有2×2布置的四个螺纹孔111，孔径大小与机架12上的沟槽13的宽度大小相等。 

本实用新型的具体工作方式为。 

试验开始之前，依据试样3的具体形状采用相适应的定夹板7、动夹板8、加热系统1以及冷却系统2。根据试样3的长度，沿机架12上的沟槽13的方向左右调节动板11，使左右两个夹持系统的距离满足试样长度的要求。将试样3放置在定夹板7和动夹板8的空隙中。如图4所示，根据试样3的端部直径或周向尺寸的大小，手动转动调节手轮97，使滚珠丝杠95带动套筒94前进，使套筒94推动动夹板8前进，以缩小动夹板8和定夹板7之间的距离。当左右两个夹持系统的动夹板8的都与试样3的接触时，此时试样3也应与定夹板7相接触。这个过程便完成了试样的对中、预压紧的工作。此时向液压缸5中通入液压油，则液压缸5中的液压杠杆便连同支撑块15一起推动夹紧体83压紧试样3。此时试样3的两端便被两个夹持系统的定夹板7和动夹板8完全约束。接下来便可以进行试样的热疲劳试验过程。 

本实用新型采用可调式装夹试样的方式，能够解决目前热疲劳试验机仅能对结构单一、尺寸确定的试样进行试验的缺点，且试样两端靠液压力夹紧，完全约束，满足热疲劳试验的要求。 

可以理解的是，以上关于本实用新型的具体描述，仅用于说明本实用新型而并非受限于本实用新型实施例所描述的技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本实用新型进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本实用新型的保护范围之内。 

Claims (6)

1.一种试样装夹位置可调的热疲劳试验机，包括有加热系统（1）、冷却系统（2）、试样(3)、控制系统(4)、液压缸(5)、筋板(6)、定夹板(7)、动夹板(8)、对中及预夹紧系统（9）、销（10）、动板（11）、机架（12）、沟槽（13）和螺栓（14），其特征在于该热疲劳试验机分为左右两部分，热疲劳试验机的左右两部分都设置有由定夹板(7)和动夹板(8)组成的试样夹紧系统，热疲劳试验机左侧部分的定夹板（7）固定在机架（12）上，动夹板（8）和定夹板（7）设置在同一高度上，热疲劳试验机右侧部分的试样夹紧系统固定在可以沿机架（12）左右移动的动板（11）上，其上的定夹板（7）和动夹板（8设置在同一高度上，动板(11)通过螺栓（14）固定在机架（12）上，在热疲劳试验机左右两部分的两个动夹板（8）的下部设有能够对试样进行完全约束的对中及预夹紧系统（9），试样（3）的两端分别固定于热疲劳试验机左右两部分的两个试样夹紧系统中。

2.根据权利要求1所述的试样装夹位置可调的热疲劳试验机，其特征在于：对中及预夹紧系统（9）包括液压缸（5）、支撑块（15）、深沟球轴承（91）、矩形支撑体（92）、端盖（93）、套筒（94）、滚珠丝杠（95）、轴承座（96）、调节手轮（97）和销（10），其中液压缸（5）中伸出一带有螺纹的液压缸杆可与支撑块（15）相对应的螺纹孔旋合，支撑块（15）嵌在动夹板（8）中，动夹板（8）的下表面一部分与矩形支撑体（92）的上表面相接触，另一部分与套筒（94）的上表面接触，套筒（94）装配在滚珠丝杠（95）上。

3.根据权利要求2所述的试样装夹位置可调的热疲劳试验机，其特征在于：滚珠丝杠（95）的两端与深沟球轴承（91）过盈配合，深沟球轴承（91）安放在轴承座（96）内，轴承座（96）固定在机架（12）上。

4.根据权利要求2所述的试样装夹位置可调的热疲劳试验机，其特征在于：矩形支撑块（92）、套筒（94）的上表面为平面。

5.根据权利要求1所述的试样装夹位置可调的热疲劳试验机，其特征在于：动板(11)可以在机架（12）上沿沟槽（13）左右移动，其上开有2×2布置的四个螺纹孔（111），孔径大小与机架（12）上的沟槽（13）的宽度大小相等。

6.根据权利要求1所述的试样装夹位置可调的热疲劳试验机，其特征在于：定夹板(7)和动夹板(8)的嘴部截面形状一致。