CN210136133U

CN210136133U - 用于高温低频复杂载荷加载测试的试样夹持装置

Info

Publication number: CN210136133U
Application number: CN201920706682.6U
Authority: CN
Inventors: 赵宏伟; 赵久成; 靖旭; 周水龙; 李文博; 李世超; 赵甄章; 赵大庆; 孟凡越
Original assignee: Jilin University
Current assignee: Jilin University
Priority date: 2019-05-17
Filing date: 2019-05-17
Publication date: 2020-03-10
Anticipated expiration: 2029-05-17

Abstract

本实用新型涉及一种用于高温低频复杂载荷加载测试的试样夹持装置，属于试验机与精密仪器技术领域。包含两个结构完全相同的左夹具和右夹具，冷却液管出口接头、冷却液管入口接头固定在支撑座上，通入循环冷却液以实现在高温环境下夹具制冷；夹持组件整体设置在支撑座安装孔内，通过销A与圆锥滚子轴承A、B、挡圈A、B的内圈配合，用于实现对被测试样的夹紧；调隙组件A、B分别固定在支撑座的两侧。优点在于：构思巧妙，功能多样，耐热性好，夹具刚度大，且试验过程中无间隙，集成性好，实用性强。

Description

用于高温低频复杂载荷加载测试的试样夹持装置

技术领域

本实用新型涉及试验机与精密仪器技术领域，特别涉及一种用于高温低频复杂载荷加载测试的试样夹持装置，可用于高温环境（1100℃）下为低频（5~50 Hz）复杂载荷（拉伸-弯曲复合载荷）加载测试的试样提供牢固夹持。为航空航天、汽车制造和国防军工等领域关键结构材料复杂工况下的力学性能测试评估提供技术保障。

背景技术

随着科学技术的飞速发展，各领域关键材料的服役工况愈发复杂，对材料的测试需求日益增多，对材料力学性能测试方法的要求也越来越高。尤其在航空、航天、汽车等核心领域，一些关键结构如航空发动机涡轮叶片、飞机机翼、汽车发动机曲轴等往往在高温环境下工作，并同时承受低频交变载荷、拉伸载荷、弯曲载荷的复合作用。每年因为关键结构失效破坏导致的重大事故不胜枚举，导致国家经济损失巨大，究其根源在于对关键材料在高温复杂载荷作用下的变形损伤主导因素和失效机制不清，因此亟需提出能够模拟材料实际服役工况下的测试方法。

现有的材料测试方法多数基于传统材料试验机，以单一载荷测试为主（静态拉伸测试方法、静态弯曲测试方法等），载荷复合加载能力较弱。与传统材料试验机相对应，常规的试样夹具标准化程度高、功能单一、架构复杂，受制于专用试样夹具，高温环境下的低频复杂载荷加载测试也难以开展。目前，拉伸-扭转复合加载测试方法，双轴拉伸测试方法等陆续被提出，但低频复杂载荷加载测试方法（即拉伸—弯曲、低频疲劳复合加载测试方法）还鲜有报道。

综上所述，面向关键结构材料实际服役工况下力学性能测试的重大需求，设计一种能够用于高温低频复杂载荷加载测试的试样夹持装置，对上述关键结构材料服役工况的模拟及其力学性能测试意义重大。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种用于高温低频复杂载荷加载测试的试样夹持装置，解决了现有技术存在的加载功能单一、结构复杂的问题。本实用新型的夹具具有结构简单、加载功能多样、夹持牢固可靠的特点，可用于自制的具有高温加载功能、静动态拉伸加载功能、静动态弯曲加载功能的材料试验机上。可为航空航天、汽车制造和国防军工等领域关键结构材料复杂工况下的力学性能测试评估提供技术保障。

本实用新型的上述目的通过以下技术方案实现：

用于高温低频复杂载荷加载测试的试样夹持装置，包含两个结构完全相同的左夹具和右夹具，所述左夹具或右夹具是：冷却液管出口接头12、冷却液管入口接头13固定在支撑座4上，通入循环冷却液以实现在高温环境下夹具制冷；夹持组件8的销A81安装在支撑座4的安装孔内，销A81的一端安装挡圈A7和圆锥滚子轴承A6，另一端安装挡圈B9和圆锥滚子轴承B10，实现绕圆锥滚子轴承A6、圆锥滚子轴承B10轴线的低摩擦转动，对被测试样2进行夹紧；结构相同的调隙组件A5、调隙组件B11分别固定在支撑座4的两侧；

所述调隙组件A5包括蝶形零件51、调节螺钉52、螺母53、螺钉54、快换端盖55，所述快换端盖55通过螺钉54与支撑座4刚性连接，调节螺钉52与快换端盖55的内螺纹配合，并通过螺母53进行锁紧，将调节螺钉52端部抵入蝶形零件51中间的小孔，通过转动调节螺钉52实现对圆锥滚子轴承A6、圆锥滚子轴承B10轴承游隙的调节；支撑座4端部设置有圆柱夹持端，试样夹持装置整体被夹持在带有V型钳口的商业化液压夹具3上。

所述的夹持组件8包括销A81、螺母A82、螺母B83、下夹持块84、上夹持块85、销B86，所述销A81中部环面与下夹持块84上的通孔过盈配合，上夹持块85与下夹持块84配合，销B86依次穿过上夹持块85、被测试样2、下夹持块84上的销孔，利用螺母A82、螺母B83与销B86下端的螺纹配合，实现对被测试样2的牢固夹持。

所述的支撑座4采用一体化闭合式框架结构，支撑座4由热胀系数较小的高温合金制成，内部开有对称分布的内部冷却流道，试验时通过冷却液管出口接头12、冷却液管入口接头13与外部冷却流道相连，利用循环制冷装置在支撑座4内通入循环冷却液实现在高温环境下夹具的制冷。

本实用新型的有益效果在于：构思巧妙，将圆锥滚子轴承应用在试样夹具上，使得被测试样的夹持端在进行拉伸-弯曲复合加载时不会额外承受剪切力；功能多样，可夹持低频复杂载荷试样、常规拉伸试样、常规弯曲试样；耐热性好，能够在高达1100℃的高温环境下使用；夹具刚度大，且试验过程中无间隙；可用于自制的具有高温加载功能、静动态拉伸加载功能、静动态弯曲加载功能的材料试验机上。为航空航天、汽车制造和国防军工等领域关键结构材料复杂工况下的力学性能测试评估提供技术保障。集成性好，可为航空航天、汽车制造和国防军工等领域关键结构材料复杂工况下的力学性能测试评估提供技术保障。实用性强。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。

图1为本实用新型与商业化液压夹具间的安装关系简图；

图2为本实用新型的整体结构分解图；

图3为被测试样结构示意图；

图4为本实用新型的调隙组件结构分解图；

图5为本实用新型的夹持组件结构分解图；

图6为本实用新型的支撑座内部冷却流道示意图；

图7为本实用新型的圆锥滚子轴承部分结构剖视图；

图8为常规夹具拉伸—弯曲复合加载后试样形变图；

图9为本实用新型拉伸—弯曲复合加载后试样变形示意图。

图中：1、试样夹持装置；2、被测试样；3、商业化液压夹具；4、支撑座；5、调隙组件A；51、蝶形零件；52、调节螺钉；53、螺母；54、螺钉；55、快换端盖；6、圆锥滚子轴承A；7、挡圈A；8、夹持组件；81、销A；82、螺母A；83、螺母B；84、下夹持块；85、上夹持块；86、销B；9、挡圈B；10、圆锥滚子轴承B；11、调隙组件B；12、冷却液管出口接头；13、冷却液管入口接头。

具体实施方式

下面结合附图进一步说明本实用新型的详细内容及其具体实施方式。

参见图1至图9所示，本实用新型的用于高温低频复杂载荷加载测试的试样夹持装置，具有结构简单、功能多样、夹持牢固可靠的特点，可用于自制的（同时）具有高温加载功能、静动态拉伸加载功能、静动态弯曲加载功能的材料试验机上，为航空航天、汽车制造和国防军工等领域关键结构材料复杂工况下的力学性能测试评估提供技术保障。

本实用新型的用于高温低频复杂载荷加载测试的试样夹持装置，包含两个结构完全相同的左夹具和右夹具，所述左夹具或右夹具是：冷却液管出口接头12、冷却液管入口接头13固定在支撑座4上，用于通入循环冷却液以实现在高温环境下夹具制冷；夹持组件8整体设置在支撑座安装孔内，通过销A与圆锥滚子轴承A、圆锥滚子轴承B、挡圈A、挡圈B的内圈配合，用于实现对被测试样的夹紧；夹持组件8的销A81安装在支撑座4的安装孔内，销A81的一端安装挡圈A7和圆锥滚子轴承A6，另一端安装挡圈B9和圆锥滚子轴承B10，实现绕圆锥滚子轴承A6、圆锥滚子轴承B10轴线的低摩擦转动，对被测试样2进行夹紧；结构相同的调隙组件A5、调隙组件B11分别通过螺钉与支撑座刚性连接，用于实现圆锥滚子轴承游隙的调节；所述调隙组件A5包括蝶形零件51、调节螺钉52、螺母53、螺钉54、快换端盖55，所述快换端盖55通过螺钉54与支撑座4刚性连接，调节螺钉52与快换端盖55的内螺纹配合，并通过螺母53进行锁紧，将调节螺钉52端部抵入蝶形零件51中间的小孔，通过转动调节螺钉52实现对圆锥滚子轴承A6、圆锥滚子轴承B10轴承游隙的调节；支撑座4端部设置有圆柱夹持端，将本实用新型的用于高温低频复杂载荷加载测试的试样夹持装置1整体被夹持在带有V型钳口的商业化液压夹具3上。

所述的支撑座4采用一体化闭合式框架结构，保证足够大的刚度；支撑座4由热胀系数较小的高温合金制成，内部开有对称分布的内部冷却流道，试验时通过冷却液管出口接头12、冷却液管入口接头13与外部冷却流道相连，利用循环制冷装置在支撑座4内通入循环冷却液实现在高温环境下夹具的制冷，防止高温加载的过程中，被测材料试样标距段的高温干扰传感器的测量结果。

以上所述仅为本实用新型的优选实例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡对本实用新型所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种用于高温低频复杂载荷加载测试的试样夹持装置，其特征在于：包含两个结构完全相同的左夹具和右夹具，所述左夹具或右夹具是：冷却液管出口接头（12）、冷却液管入口接头（13）固定在支撑座（4）上，通入循环冷却液以实现在高温环境下夹具制冷；夹持组件（8）的销A（81）安装在支撑座（4）的安装孔内，销A（81）的一端安装挡圈A（7）和圆锥滚子轴承A（6），另一端安装挡圈B（9）和圆锥滚子轴承B（10），实现绕圆锥滚子轴承A（6）、圆锥滚子轴承B（10）轴线的低摩擦转动，对被测试样（2）进行夹紧；结构相同的调隙组件A（5）、调隙组件B（11）分别固定在支撑座（4）的两侧；

所述调隙组件A（5）包括蝶形零件（51）、调节螺钉（52）、螺母（53）、螺钉（54）、快换端盖（55），所述快换端盖（55）通过螺钉（54）与支撑座（4）刚性连接，调节螺钉（52）与快换端盖（55）的内螺纹配合，并通过螺母（53）进行锁紧，将调节螺钉（52）端部抵入蝶形零件（51）中间的小孔，通过转动调节螺钉（52）实现对圆锥滚子轴承A（6）、圆锥滚子轴承B（10）轴承游隙的调节；支撑座（4）端部设置有圆柱夹持端，试样夹持装置整体被夹持在带有V型钳口的商业化液压夹具（3）上。

2.根据权利要求1所述的用于高温低频复杂载荷加载测试的试样夹持装置，其特征在于：所述的夹持组件（8）包括销A（81）、螺母A（82）、螺母B（83）、下夹持块（84）、上夹持块（85）、销B（86），所述销A（81）中部环面与下夹持块（84）上的通孔过盈配合，上夹持块（85）与下夹持块（84）配合，销B（86）依次穿过上夹持块（85）、被测试样（2）、下夹持块（84）上的销孔，利用螺母A（82）、螺母B（83）与销B（86）下端的螺纹配合，实现对被测试样（2）的牢固夹持。

3.根据权利要求1所述的用于高温低频复杂载荷加载测试的试样夹持装置，其特征在于：所述的支撑座（4）采用一体化闭合式框架结构，支撑座（4）由高温合金制成，内部开有对称分布的内部冷却流道，试验时通过冷却液管出口接头（12）、冷却液管入口接头（13）与外部冷却流道相连，利用循环制冷装置在支撑座（4）内通入循环冷却液实现在高温环境下夹具的制冷。