CN207923595U - 一种新型液压鼓胀试验夹具 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种新型液压鼓胀试验夹具，所述新型液压鼓胀试验夹具包括上夹具、下夹具、上套筒和下套筒，所述下套筒上设置有第一贯穿孔，所述上套筒上设置有第二贯穿孔，所述下夹具的上部设置有向内延伸的安装腔；所述下夹具的侧面分别设置有向内延伸，且与所述安装腔连通的注油通道、第一泄油通道和第二泄油通道；所述下套筒安装于所述安装腔的底部，所述上套筒安装于所述安装腔的上部，并使第二贯穿孔的中心轴与第一贯穿孔的中心轴处于同一直线上，所述上夹具固定安装于所述下夹具的上方。本实用新型的新型液压鼓胀试验夹具具有液压油的损耗低、夹具清理时间短、安装方便、测量精度高和安全性高的优点。

Description

一种新型液压鼓胀试验夹具

技术领域

本实用新型涉及实验设备技术领域，具体涉及一种新型液压鼓胀试验夹具。

背景技术

微型试样测试技术在过去三十年中得到迅速的发展，而在这个领域中最令人瞩目的就是小冲杆实验技术。现在该技术已经开始用于测量的材料的弹塑性性能、断裂韧度、韧-脆转变温度等各种力学参数，也开始在蠕变和损伤的研究中发挥作用，而且，美国、欧盟、日本和中国都已经制定出了相关的技术标准。

液压鼓胀试验技术是一种新型的微型试样测试技术，液压鼓胀试验机制与爆破片试验机制类似，采用液压油驱动小试样变形，进而获得材料性能的一种方法。液压鼓胀测试技术的试样较小，通常采用10╳10╳0.5mm的小方片或者直径10mm厚为0.5mm的圆片。小试样在液压油的作用下变形，获得压力-顶高曲线，进而解算得出材料的强度信息。试样变形原理图如图1所示，试样在经过液压鼓胀试验之后，原来平板变为突出，通过对薄片试样进行液压加载，使之鼓胀并破裂，而且在实验过程中实时记录载荷-薄片中心位移曲线。金属材料的强度信息，可以由液压鼓胀试验所获得的压力-位移曲线做进一步解算得出。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种新型液压鼓胀试验夹具，用以解决现有的膨胀实验设备存在安装繁琐、试样夹持不均匀、测量不准确和安全性差的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供一种新型液压鼓胀试验夹具，所述新型液压鼓胀试验夹具包括上夹具、下夹具、上套筒和下套筒，所述下套筒上设置有第一贯穿孔，所述上套筒上设置有第二贯穿孔，所述下夹具的上部设置有向内延伸的安装腔；所述下夹具的侧面分别设置有向内延伸，且与所述安装腔连通的注油通道、第一泄油通道和第二泄油通道；所述下套筒安装于所述安装腔的底部，所述上套筒安装于所述安装腔的上部，并使第二贯穿孔的中心轴与第一贯穿孔的中心轴处于同一直线上，所述上夹具固定安装于所述下夹具的上方。

优选的，所述上夹具包括上夹具本体、压盖、外部套筒、第一直线轴承、第二直线轴承和位移传感器组件，所述上夹具本体与所述下夹具通过法兰连接，所述上夹具本体设置有第三贯穿孔，所述第三贯穿孔下端口的边缘径向向内延伸形成环状的第一限位环，所述第三贯穿孔的上端口设置有第一台阶，所述外部套筒安装在所述第三贯穿孔的上端口内，所述第一直线轴承安装于所述第三贯穿孔的内部，所述第二直线轴承安装于外部套筒的内部，所述压盖固定安装在所述上夹具本体的上部，所述位移传感器组件包括LVDT传感器线圈、铁芯、上顶杆和下顶杆，所述LVDT传感器线圈安装于所述第三贯穿孔的内部，且位于外部套筒与第二直线轴承之间；所述铁芯穿设于所述LVDT传感器线圈的内部，所述上顶杆穿设于第二直线轴承的内部，所述上顶杆的下端与所述铁芯的上端连接，所述上顶杆的上端贯穿所述压盖向上延伸；所述下顶杆穿设于第一贯穿孔内，所述下顶杆的上端与所述铁芯的下端连接，所述下顶杆的下端抵靠于试样的上表面。

优选的，所述上夹具还包括复位组件，所述复位组件包括复位弹簧和软金属垫圈；所述软金属垫圈套设于所述铁芯的外周，且位于第一直线轴承与LVDT传感器线圈之间；所述复位弹簧套设于所述铁芯的外周，所述复位弹簧的上端抵靠于所述软金属垫圈套的下表面，下端抵靠于所述下顶杆的上端面。

优选的，所述上顶杆的上端安装有上限位螺母，所述下顶杆上安装有下限位螺母。

优选的，所述上套筒与下套筒之间设置有定位片，所述定位片上设置有定位孔。

优选的，所述第一贯穿孔的下部安装有限止螺栓，所述第一贯穿孔的内壁径向向内延伸形成环状的第二限位环，所述第一贯穿孔内放置有封堵球。

优选的，所述下夹具设置有测温盲孔。

优选的，所述下夹具还设置有安全盲孔，所述安全盲孔与所述注油通道之间最小壁厚的厚度为1-3mm。

优选的，所述注油通道的出油端口设置有第二台阶，所述第二台阶的阶面上设置有密封圈。

优选的，所述第二贯穿孔包括腔体段、缩径段以及连接腔体段与缩径段的连接段，所述腔体段与所述缩径段的截面呈矩形，所述连接段的截面呈倒置的梯形，所述缩径段的下端口边缘呈圆倒角。

本实用新型具有如下优点：

1、本实用新型的新型液压鼓胀试验夹具设有封堵机构，此封堵机构与液压鼓胀试验所用的夹具形成一体，在正常试验时，不会影响试验的过程，当试样爆破时，封堵机构会即刻切断油路，阻止液压油向外界的进一步涌出，减少每次试验用液压油的损耗，而且减少清理夹具所用时间。

2、本实用新型的新型液压鼓胀试验夹具既可以测试圆形试样，也可以测试方形试样；圆形试样与方形试样切换仅需要更换一个定位片即可以完成。

3、本实用新型的新型液压鼓胀试验夹具采用上套筒、下套筒以及下夹具共轴，采用外法兰固定的方式，无需要丝扣固定，保证试样装夹面夹持均匀。

4、本实用新型的新型液压鼓胀试验夹具设计采用固化在上夹具本体内部的LVDT传感器进行位移测量，LVDT传感器可以将测量铁芯与测量线圈分离，测量可靠性高，LVDT传感器可以直接给出位移信号。LVDT传感器设有上下限位，设计可以抵御液压油爆破时很高的冲击力，传感器内部设计有直线轴承，保证测量中心位置上下移动。

5、本实用新型的新型液压鼓胀试验夹具设计有安全盲孔，新夹具达到使用寿命后，或者夹具内压力超压时，安全盲孔内会首先破损，破损后液压油会冲击夹具底部后经安全盲孔流出，避免人员损伤。

附图说明

图1为本实用新型新型液压鼓胀试验夹具的侧视剖面结构示意图。

图2为本实用新型下夹具的侧视剖面结构示意图。

图3为本实用新型上套筒和下套筒的侧视剖面结构示意图。

图4为本实用新型下套筒的侧视剖面结构示意图。

图5为本实用新型上套筒的侧视剖面结构示意图。

图6为本实用新型定位片的结构示意图。

图7为本实用新型上夹具本体的侧视剖面结构示意图。

图8为本实用新型上夹具本体的俯视结构示意图。

图9为本实用新型压盖的俯视结构示意图。

图10为本实用新型压盖的侧视剖面结构示意图。

具体实施方式

以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

实施例1

如图1所示，该新型液压鼓胀试验夹具包括上夹具1、下夹具2、上套筒3和下套筒4。

如图2所示，下夹具2呈圆柱形，下夹具2的上端缘设置有法兰，法兰与下夹具2本体采用一体加工成形，下夹具2上部的中心位置竖直设置有向内延伸的安装腔8，安装腔8内壁面光滑，安装腔8用于固定上套筒3和下套筒4。安装腔8一次性加工完成，以保证上套筒3和下套筒4同轴。下夹具2的一侧分别水平设置有向内延伸的第一泄油通道11和第二泄油通道10，第一泄油通道11和第二泄油通道10分别与安装腔8的中部和下部连通，两个泄油通道的横截面均呈圆形，其直径为1mm～3mm。如果安装腔8内的液压油高于泄油通道时，液压油将从泄油通道排出，保证试样100装夹过程中液压油的液面不会高于泄油通道。注油通道9设置于下夹具2的另一侧，注油通道9包括水平油路和竖直油路，水平油路的一个端口作为注油通道9的进油端口，水平油路为与油泵连接口同轴的盲孔，盲孔方向垂直于下夹具2的外周面且方向对准下夹具2的轴心，水平油路的深度大于下夹具2的半径，水平油路的直径为1～6mm。水平油路的另一个端口与竖直油路的下端口连接，竖直油路的上端口与安装腔8的底部连通，竖直油路的上端口作为注油通道9的出油端口。竖直油路为与安装腔8同轴的盲孔，竖直油路的直径为2～6mm。注油通道9的出油端口设置有第二台阶，第二台阶的阶面上设置有密封圈19。

进一步的，下夹具2还设置有安全盲孔7，安全盲孔7位于第二泄油通道10的正下方且与第二泄油通道10平行，安全盲孔7的直径为1～8mm，安全盲孔7的孔深略大于下夹具2的半径，以使安全盲孔7与水平油路之间形成一段最小壁厚，最小壁厚的厚度为1-3mm。安全盲孔7在试验时完全敞开，当安全盲孔7在注油通道9内部液压油异常超压，或者下夹具2在经多次使用达到使用寿命时，安全盲孔7与水平油路之间的最小壁厚首先破损，起安全泄放作用，避免夹具以其它形式破坏。此外，安全盲孔7也可以用来安装温度传感器，用于测量通过注油通道9输入液压油的油温。

如图3和4所示，上套筒3和下套筒4均呈圆柱形，下套筒4沿着其中心轴设置有第一贯穿孔25，下套筒4安装于安装腔8的底部，此时，第一贯穿孔25与安装腔8同轴，当下套筒4挤压密封圈19时，密封圈19受力变形将第二台阶的阶面与下套筒4的下端面之间的缝隙密封，迫使液压油只能通过第一贯穿孔25向上运动。

限止螺栓16呈管状结构，限止螺栓16的外周面设置有丝扣，限止螺栓16安装于第一贯穿孔25的下部，限止螺栓16与第一贯穿孔25下端口的内壁通过丝扣配合。靠近第一贯穿孔25上端口的内壁径向向内延伸形成环状的第二限位环17。第二限位环17的上端面为平面且低于下套筒4的上端面，因此，在第一贯穿孔25的上端口形成第三台阶，第二限位环17的下端面呈锥面。第二限位环17的内径为1～3mm，第一贯穿孔25的直径为3～7mm，第二限位环17的内径比第一贯穿孔25的直径小1～3mm。第一贯穿孔25内放置有封堵球18，封堵球18是易耗品，封堵球18在多次使用后，会变形，导致封堵效果下降，此时需要取出下套筒4，拧出限止螺栓16，更换新封堵球18。

下套筒4有如下两种工作状态：一种工作状态是新型液压鼓胀试验夹具正常工作时，封堵球18在重力的作用下压在限止螺栓16上，液压油从下套筒4内的限止螺栓16缓慢进入第一贯穿孔25的内部，由于液压油流入的流速较缓，液压油的流速仅可以将封堵球18向上吹起很小的部分，封堵球18不起作用，液压油正常从下套筒4流过，加载试样100缓慢变形。另外一种工作状态是如果试样100爆破，管路内的液压油压力较高，液压油会通过下套筒4迅速向上流动，此时下套筒4内的封堵球18会在液压油的带动下，快速向上运动，由于下套筒4内设计有第二限位环17，而且第二限位环17的内径小于封堵球18的直径，封堵球18会卡在第二限位环17的下端面而封堵油路，阻止液压油从试样100破口流出。封堵球18不但可以减少液压油的损耗量，还可以减少每次夹具清理时间，提高试验效率。

如图5所示，上套筒3沿着其中心轴设置有第二贯穿孔12，上套筒3安装于安装腔8的上部，此时，第二贯穿孔12的中心轴与第一贯穿孔25的中心轴处于同一直线上。第二贯穿孔12包括腔体段13、缩径段14以及连接段15，连接段15连接在腔体段13与缩径段14之间，腔体段13与缩径段14的截面均呈矩形，腔体段13的直径大于缩径段14的直径大，连接段15的截面呈倒置的梯形，缩径段14下端口的边缘呈圆倒角，圆倒角的半径R＝0.4～1.2mm。由于缩径段14与圆倒角会影响到试验曲线，因此其加工精度要求最高，缩径段14的直径为2～8mm。连接段15的锥面仅是用于方便上夹具本体20配合，方便装夹使用，腔体段13则为下限位螺母存放提供空间。

如图6所示，定位片5为圆形金属片，定位片5上设置有定位孔，定位片5放置于上套筒3与下套筒4之间。定位片5的外径分别与上套筒3、下套筒4的外径相同。定位片5的厚度为试样100厚度的0.5-0.9倍，定位孔的形状与待测试样100的形状相同。针对圆形试样100、方形试样100、八边形试样100以及其它形状的试样100，设计有不同的定位片5。在进行不同形状的试样100试验时，仅对定位片5进行更换，而无需更换其它部分。安装时，将试样100安装在定位孔中，再将定位片5放置于上套筒3与下套筒4之间，由于定位片5比试样100薄，上套筒3与下套筒4在压紧时，压紧力完全作用在试样100上。定位片5所起作用为限制试样100的位置，方便试样100装夹，保证试样100处于正中心，定位片5不起密封作用，通过定位片5安装试样100更加简单和快速。

采用定位片5辅助装夹试样100，无论什么形状的试样100，均由上套筒3和下套筒4接触试样100，而定位片5仅在试样100装夹时，起辅助定位作用；其目的是将试样100固定在夹具的正中间；而在试验时，由于定位片5的厚度小于试样100的厚度，上、下套筒4夹持住试样100，定位片5不再起作用，因此定位片5不会影响到试验结果。本实用新型的新型液压鼓胀试验夹具可以保证不同外形的试样100采用同一套夹具进行试验，方便试验结果进行比对，而且由于试验夹具会影响试验的结果，采用同一套夹具进行试验可以将夹具的影响降至最低。

上夹具1包括上夹具本体20、压盖21、外部套筒22、第一直线轴承23、第二直线轴承24和位移传感器组件。

如图7、8、9和10所示，上夹具本体20的下端缘设置法兰，上夹具本体20与下夹具2通过法兰连接，上夹具本体20设置有第三贯穿孔28，第三贯穿孔28与安装腔8共轴，第三贯穿孔28下端口的边缘径向向内延伸形成环状的第一限位环29，第一限位环29的内径稍大于铁芯的外径，第三贯穿孔28的上端口设置有第一台阶，第一台阶的台阶壁设置有穿线孔37。外部套筒22安装在第三贯穿孔28上端口的内部，外部套筒22的下端面抵靠于第一台阶的阶面，第一直线轴承23安装于第三贯穿孔28的内部，第一直线轴承23的下端面抵靠于第一限位环29的上端面。第二直线轴承24安装于外部套筒22的内部，第一直线轴承23、第二直线轴承24均与安装腔8共轴，第一直线轴承23和第二直线轴承24保证铁芯在上夹具本体20内部可以自由地上下运动，尽可能减小铁芯的摆动，降低测量误差。压盖21通过螺栓固定安装在上夹具本体20的上部，压盖21的中心设置有活动孔。

位移传感器组件包括LVDT传感器线圈31、铁芯32、上顶杆33和下顶杆34，LVDT传感器线圈31安装于第三贯穿孔28的内部，且位于外部套筒22与第二直线轴承24之间，LVDT传感器线圈31的信号线通过穿线孔37与外部设备连接。铁芯32穿设于LVDT传感器线圈31的内部，上顶杆33穿设于第二直线轴承24的内部，上顶杆33的下端设置有螺纹孔，上顶杆33的下端与铁芯32的上端通过丝扣连接，上顶杆33的上端贯穿压盖21向上延伸。下顶杆34穿设于第二贯穿孔12内，下顶杆34的上端设置有螺纹孔，下顶杆34的上端与铁芯32的下端通过丝扣连接，下顶杆34的下端抵靠于试样100的上表面。铁芯32、上顶杆33以及下顶杆34组成测量杆，三者同轴向上运动和向下运动，当待测试样100中部变形时，待测试样100的推面推动下顶杆34向上运动，下顶杆34带动LVDT传感器的铁芯32一起运动，试样100的变形量由LVDT传感器转化成电信号发送至位移变送器。

进一步的，上夹具1还包括复位组件，复位组件包括复位弹簧26和软金属垫圈27。软金属垫圈27呈环形，软金属垫圈27套设于铁芯32的外周，且位于第一直线轴承23与LVDT传感器线圈31之间。复位弹簧26套设于铁芯32的外周，复位弹簧26的上端抵靠于软金属垫圈27套的下表面，下端抵靠于下顶杆34的上端面。复位弹簧26可保证测量杆在重力和弹簧复位器的作用下，始终与试样100接触。

进一步的，上顶杆33的上端安装有上限位螺母35，上顶杆33的上端与上限位螺母35通过丝扣连接，上限位螺母35的外径大于第一直线轴承23的内径，以防止上顶杆33向下掉出。下顶杆34上安装有下限位螺母36，下限位螺母36的外径大于第一限位环29的内径，在试样100爆破的瞬间，下顶杆34快速向上移动，移动3～10mm后，下限位螺母36与第一限位环29的下端面接触，第一限位环29阻止下限位螺母36进一步移动，从而起限止作用。

实施例2

本实施例以实施例1为基础，本实施例与实施例1的不同之处在于，本实施例中的下夹具2上水平设置有测温盲孔6，测温盲孔6的直径为1～8mm，测温盲孔6的孔深小于下夹具2的半径10～20mm，测温盲孔6内可以安装温度传感器测量，该温度传感器测量用于测量试验中液压油的温度。

实施例3

本实施例与实施例2中的下夹具2、上套筒3和下套筒4的结构均相同，本实施例与实施例2的不同之处在于，本实施例中的上夹具1仅包括上夹具本体20，上夹具本体20为法兰封堵板，法兰封堵板与下夹具2通过法兰连接。本实施例中的新型液压鼓胀试验夹具适用于试验过程中无需测量试样100变形的情况，本实施例中的新型液压鼓胀试验夹具与实施例2中的新型液压鼓胀试验夹具相比，结构更简单，且安装更便捷。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本实用新型作了详尽的描述，但在本实用新型基础上，可以对之做一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本实用新型精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本实用新型要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种新型液压鼓胀试验夹具，所述新型液压鼓胀试验夹具包括上夹具、下夹具、上套筒和下套筒，所述下套筒上设置有第一贯穿孔，所述上套筒上设置有第二贯穿孔，其特征在于，所述下夹具的上部设置有向内延伸的安装腔；所述下夹具的侧面分别设置有向内延伸，且与所述安装腔连通的注油通道、第一泄油通道和第二泄油通道；所述下套筒安装于所述安装腔的底部，所述上套筒安装于所述安装腔的上部，并使第二贯穿孔的中心轴与第一贯穿孔的中心轴处于同一直线上，所述上夹具固定安装于所述下夹具的上方。

2.根据权利要求1所述的新型液压鼓胀试验夹具，其特征在于，所述上夹具包括上夹具本体、压盖、外部套筒、第一直线轴承、第二直线轴承和位移传感器组件，所述上夹具本体与所述下夹具通过法兰连接，所述上夹具本体内设置有第三贯穿孔，所述第三贯穿孔下端口的边缘径向向内延伸形成环状的第一限位环，所述第三贯穿孔的上端口设置有第一台阶，所述外部套筒安装在所述第三贯穿孔的上端口内，所述第一直线轴承安装于所述第三贯穿孔的内部，所述第二直线轴承安装于外部套筒的内部，所述压盖固定安装在所述上夹具本体的上部，所述位移传感器组件包括LVDT传感器线圈、铁芯、上顶杆和下顶杆，所述LVDT传感器线圈安装于所述第三贯穿孔的内部，且位于外部套筒与第二直线轴承之间；所述铁芯穿设于所述LVDT传感器线圈的内部，所述上顶杆穿设于第二直线轴承的内部，所述上顶杆的下端与所述铁芯的上端连接，所述上顶杆的上端贯穿所述压盖向上延伸；所述下顶杆穿设于第一贯穿孔内，所述下顶杆的上端与所述铁芯的下端连接，所述下顶杆的下端抵靠于试样的上表面。

3.根据权利要求2所述的新型液压鼓胀试验夹具，其特征在于，所述上夹具还包括复位组件，所述复位组件包括复位弹簧和软金属垫圈；所述软金属垫圈套设于所述铁芯的外周，且位于第一直线轴承与LVDT传感器线圈之间；所述复位弹簧套设于所述铁芯的外周，所述复位弹簧的上端抵靠于所述软金属垫圈套的下表面，下端抵靠于所述下顶杆的上端面。

4.根据权利要求3所述的新型液压鼓胀试验夹具，其特征在于，所述上顶杆的上端安装有上限位螺母，所述下顶杆上安装有下限位螺母。

5.根据权利要求1所述的新型液压鼓胀试验夹具，其特征在于，所述上套筒与下套筒之间设置有定位片，所述定位片上设置有定位孔。

6.根据权利要求1所述的新型液压鼓胀试验夹具，其特征在于，所述第一贯穿孔的下部安装有限止螺栓，所述第一贯穿孔的内壁径向向内延伸形成环状的第二限位环，所述第一贯穿孔内放置有封堵球。

7.根据权利要求1所述的新型液压鼓胀试验夹具，其特征在于，所述下夹具设置有测温盲孔。

8.根据权利要求1或7所述的新型液压鼓胀试验夹具，其特征在于，所述下夹具还设置有安全盲孔，所述安全盲孔与所述注油通道之间最小壁厚的厚度为1-3mm。

9.根据权利要求1所述的新型液压鼓胀试验夹具，其特征在于，所述注油通道的出油端口设置有第二台阶，所述第二台阶的阶面上设置有密封圈。

10.根据权利要求1所述的新型液压鼓胀试验夹具，其特征在于，所述第二贯穿孔包括腔体段、缩径段以及连接腔体段与缩径段的连接段，所述腔体段与所述缩径段的截面呈矩形，所述连接段的截面呈倒置的梯形，所述缩径段的下端口边缘呈圆倒角。