一种抽油杆疲劳性能试验用夹具制造技术

本实用新型专利技术公开了一种抽油杆疲劳性能试验用夹具，包括用于夹持抽油杆试样端部的夹具单元，所述夹具单元包括试样夹持段和楔块连接段，所述楔块连接段具有与楔块面接触的平面,所述试样夹持段具有螺纹连接孔。该夹具可避免采用现有疲劳性能试验装置进行试验时，试验未达到试验次数情况下，因楔块与接箍接触面出现严重裂痕而导致疲劳性能试验无法进行的现象。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种试验用夹具，具体涉及一种抽油杆疲劳性能试验用夹具。
技术介绍
抽油杆是抽油机井上的细长杆件，它上接光杆，下接抽油泵起传递动力的作用，近年来，随着石油工业的发展，在深井、水平井、斜井的抽油中，稠油设备的负载变得越来越复杂，抽油杆作为有杆采油系统的重要组成部分，其质量的可靠性更是油井生产的重要保障，其中抽油杆的一项重要指标性能就是疲劳寿命，所以对抽油杆进行抗疲劳试验是非常关键的环节，目前对抽油杆进行疲劳性能试验有两种试样：第一种是Ⅰ型试样，也就是全尺寸短抽油杆试样，其制造工艺和批量生产工艺一致，在进行Ⅰ型试样疲劳性能试验时，抽油杆试样两端采用接箍与疲劳试验机卡头连接；第二种是Ⅱ型试样，Ⅱ型试样是从批量生产的成品抽油杆上截取，为抽油杆实物抽样，在进行Ⅱ型试样试验时，是将截取的抽油杆试样通过接箍连接，并将连接后的抽油杆试样的两端与疲劳试验机卡头连接。目前在进行Ⅰ型试样疲劳性能试验时，将抽油杆试样两端的接箍分别固定在相对设置的两个楔块之间，楔块安装在疲劳试验机卡头上,采用这种试验装置在进行疲劳性能试验时容易出现的技术问题是：1.疲劳性能试验未达到100万次的试验次数要求时，楔块与接箍的接触面上会出现比较严重的裂痕，导致疲劳性能试验无法进行；2.当接箍外径超过疲劳试验机的最大夹持直径，也就是超过相对设置的两个楔块之间的适用夹持直径时，抽油杆的疲劳性能试验也会无法进行。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种抽油杆疲劳性能试验用夹具，该夹具可有效避免采用现有疲劳性能试验装置，在试验未达到试验次数时，因楔块与接箍的接触面出现裂痕而导致试验终止的现象，同时该夹具也有效解决了抽油杆试样两端的接箍外径超出试验机最大夹持直径，而导致疲劳性能试验无法进行的技术问题。为解决上述技术问题，本技术采用的技术方案是：一种抽油杆疲劳性能试验用夹具，其特征在于：包括用于夹持抽油杆试样的夹具单元；所述夹具单元包括试样夹持段和楔块连接段，所述楔块连接段具有与楔块面接触的平面,所述试样夹持段具有螺纹连接孔。上述一种抽油杆疲劳性能试验用夹具，其特征在于：所述试样夹持段为圆柱体结构，所述楔块连接段的横截面为矩形。上述一种抽油杆疲劳性能试验用夹具，其特征在于：所述横截面为矩形的楔块连接段与楔块接触的相对两个面之间的距离不大于疲劳试验机的最大夹持直径。上述一种抽油杆疲劳性能试验用夹具，其特征在于：所述试样夹持段与楔块连接段之间具有圆弧段。上述一种抽油杆疲劳性能试验用夹具，其特征在于：所述圆弧段的圆弧半径为5mm-10mm。上述一种抽油杆疲劳性能试验用夹具，其特征在于：所述试样夹持段的外壁上相对设置有两个凹槽。上述一种抽油杆疲劳性能试验用夹具，其特征在于：所述试样夹持段和楔块连接段为一体结构。本技术与现有技术相比具有以下优点：1.本技术与楔块之间通过面接触连接，减少了应力集中现象，避免了在未达到试验次数时，因楔块与现有接箍的接触面上出现严重裂痕而导致疲劳性能试验终止的现象。2.本技术的楔块连接段的横截面为矩形，其楔块连接段与楔块接触的相对两个面之间的距离不大于疲劳试验机的最大夹持直径，可有效避免现有抽油杆试样两端的接箍外径超出试验机最大夹持直径时而导致疲劳性能试验无法进行的现象。3.本技术的试样夹持段与楔块连接段之间具有圆弧段，圆弧段的设置是为了避免试样夹持段与楔块连接段之间出现应力集中现象而导致夹具在试验过程中出现裂痕的现象。4.本技术的试样夹持段的外壁上相对设置有用于与拧紧工具配合的两个凹槽，便于拧紧工具将本技术与接箍拧紧在一起。5.本技术的试样夹持段和楔块连接段设计为一体结构，加工制造方便。下面通过附图和实施例，对本技术的技术方案做进一步的详细描述。附图说明图1为本技术夹具单元的结构示意图。图2为图1中的A-A剖视图。图3为本技术的使用状态示意图。附图标记说明:1—试验机上卡头；2—夹具单元；2-1—螺纹连接孔；2-2—试样夹持段；2-3—楔块连接段；2-4—凹槽；2-5—圆弧段；3—楔块；4—抽油杆试样；5—试验机下卡头；6—弹簧。具体实施方式如图1和图2所示的一种抽油杆疲劳性能试验用夹具，该夹具由两个结构相同的夹具单元2组成，所述夹具单元2包括试样夹持段2-2和楔块连接段2-3，所述楔块连接段2-3具有与楔块3面接触的平面,所述试样夹持段2-2具有螺纹连接孔2-1，所述试样夹持段2-2和楔块连接段2-3为一体结构。楔块3与楔块连接段2-3的接触面为平面是为了增加两者之间的接触面积，因为疲劳试验机对应力集中和缺口十分敏感，缺口和应力集中通常是疲劳裂纹源，通过面接触增加了接触面积，避免了应力集中现象，且使楔块3与夹具单元2的连接更加可靠。本实施例中，所述楔块连接段2-3的横截面为矩形，且楔块连接段2-3与楔块3接触的两个面之间的距离小于等于疲劳试验机的最大夹持直径，这种结构是为了避免现有抽油杆试样两端连接的接箍外径大于疲劳试验机的最大夹持直径时，疲劳性能试验无法进行的现象。本实施例中，试样夹持段2-2与楔块连接段2-3之间具有圆弧段2-5，且圆弧段2-5的圆弧半径为5mm-10mm，设置圆弧段2-5同样是为了减少应力集中区域，减少疲劳裂纹源，以延长夹具的使用寿命。本实施例中，试样夹持段2-2外壁上相对设置有用于与拧紧工具相配合的两个凹槽2-4，因为在疲劳性能试验中试验拉力有时达到540MPa，所以在疲劳性能试验前必须将抽油杆试样4通过螺纹连接孔2-1与夹具单元2牢固连接在一起，通过设置的凹槽2-4便于拧紧工具在拧紧过程中施力。本技术选择中碳调制钢，该夹具加工完成后进行淬火，再进行高温回火，以消除淬火应力并保证夹具具有较高的表面硬度，试验时，夹具的硬度为50HRC左右,楔块3的硬度比夹具的硬度高5HRC-10HRC。该夹具用于Ⅰ型试样的疲劳性能试验如图3所示，试验机上卡头1和试验机下卡头5上均设置有两个相对设置的楔块3，楔块3通过弹簧6连接在试验机上卡头1和试验机下卡头5上，在疲劳性能试验前，首先将夹具单元2通过螺纹连接孔2-4安装在抽油杆试样4上，再通过拧紧工具与试样夹持段2-2外壁上的凹槽2-4相配合，使夹具单元2与抽油杆试样4牢固连接，然后将夹具单元2的楔块连接段2-3通过面接触固定在相对设置的两个楔块3之间，完成上述安装后即可进行疲劳性能试验。下面为采用本技术对Ⅰ型试样(HY型抽油杆)进行疲劳性能试验时的数据统计如下表。序号频率抽油杆型号循环周次裂痕位置是符合格111HZHY1607980扳手方合格210HZHY1449516螺纹合格311HZHY1629044扳手方合格411HZHY1491729夹具合格511HZHY1790885过渡区合格上述表格中的扳手方、过渡区和螺纹属于Ⅰ型试样的结构。通过上述表格明显得出：在五次疲劳性能试验中，夹具仅出现一次裂痕现象，但是该裂痕是在疲劳性能试验循环周次为1491729时出现的，此试验次数已超过一百万次，达到试验次数的要求，所以本技术能够避免试验未达到试验次数时夹具出现裂痕的现象，保证疲劳性能试验能够顺利进行，上述表格也说明五个抽油杆试样的疲劳寿命均达到要求。本技术结本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种抽油杆疲劳性能试验用夹具，其特征在于：包括用于夹持抽油杆试样(4)端部的夹具单元(2)；所述夹具单元(2)包括试样夹持段(2‑2)和楔块连接段(2‑3)，所述楔块连接段(2‑3)具有与楔块(3)面接触的平面,所述试样夹持段(2‑2)具有螺纹连接孔(2‑1)。

【技术特征摘要】
1.一种抽油杆疲劳性能试验用夹具，其特征在于：包括用于夹持抽油杆试样(4)端部的夹具单元(2)；所述夹具单元(2)包括试样夹持段(2-2)和楔块连接段(2-3)，所述楔块连接段(2-3)具有与楔块(3)面接触的平面,所述试样夹持段(2-2)具有螺纹连接孔(2-1)。2.根据权利要求1所述的一种抽油杆疲劳性能试验用夹具，其特征在于：所述楔块连接段(2-3)的横截面为矩形。3.根据权利要求2所述的一种抽油杆疲劳性能试验用夹具，其特征在于：所述楔块连接段(2-3)与楔块(3)接触的两个面之间的距离不大于疲劳试验机的最...

【专利技术属性】
技术研发人员：裴润有，李振国，宏岩，俞涛，张刚刚，杨永霞，陈汉，刘小齐，郭煜锴，吴荣宽，王天明，陈安德，
申请(专利权)人：长庆石油勘探局技术监测中心，
类型：新型
国别省市：陕西;61