夹持直径可调的圆棒试样疲劳试验夹具及组装、装夹方法技术

夹持直径可调的圆棒试样疲劳试验夹具及组装、装夹方法，包括结构相同、上下对称、同轴配置的上夹具和下夹具，上夹具和下夹具分别夹持住试样的两端；上夹具和下夹具分别包括各自的夹持座、夹持滑块、安装座和顶块；夹持座上立式开设斜楔形滑块配置腔，在滑块配置腔内沿轴向对称配置两块夹持滑块，夹持滑块能够沿导向滑槽在滑块配置腔内上下滑动，从而改变由两块夹持滑块相对侧的夹持面所围设的夹持腔大小；夹持座和安装座之间设有导向销；导向销上外套弹簧，弹簧弹性压配于夹持座和安装座之间；夹持座和安装座可调节式连接为一体。本夹具适用力学领域的疲劳试验，实现了对不同直径圆棒试样的防滑夹持，并且对中性良好。

【技术实现步骤摘要】
夹持直径可调的圆棒试样疲劳试验夹具及组装、装夹方法
本专利技术涉及力学测试试验器械领域，尤其涉及到一种用于疲劳试验的夹持直径可调的圆棒试样夹具及组装、装夹方法。
技术介绍
材料加工成机械构件，面临多种不同的使用环境。许多构件在使用过程中达不到设计寿命，很大一部分是由于受到载荷作用，尤其是循环载荷，引起材料的疲劳，加速了零件的破坏。构件的疲劳性能在机械构件的使用寿命中占有决定性的作用，研究机械构件的疲劳强度及可靠性设计，对提高机械构件的使用寿命和使用安全性有着极其深远的意义。疲劳试验指承受循环载荷下测定材料特性的试验方法。各种材料在制造加工过程中都不可避免地出现制造和加工缺陷，这也是评价材料质量和估算构件寿命的重要因素之一。因此，了解这一缺陷在使用过程中对材料机械性能及机械构件的寿命影响是非常重要的，从而需要借助疲劳试验机测评机械构件的材料性能。在疲劳试验中，需要对试样进行有效的夹持，以确保试样受到疲劳试验机的作用。试验室现有夹具主要有薄板及厚板夹具，无法对圆棒状试样进行有效的夹持，导致试验范围受限。这是因为现有夹具存在以下不足：1、对试样的尺寸要求严格，一种夹具只能测试单一尺寸的试样；2、在试样的装夹过程中，不能确保试样中心和加载载荷的中心对中，给试验结果带来一定的误差；3、在疲劳试验过程中试样可能会出现打滑现象，从而影响试验的测试精度。申请公布号为CN104390856A的中国专利公开了一种金属薄壁全段管材轴向拉压疲劳试验夹具，该夹具利用一种锥型的空心芯棒，通过夹套的压力夹紧试样，夹具体上具有控制夹紧的螺母。该结构只能有效地夹紧特定直径的管材，无法针对不同直径的圆棒或圆管试样进行适应调节，试样尺寸受到了较大的限制。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于提供一种能够测试不同直径的圆棒试样疲劳性能的试验夹具及其组装、装夹方法，以解决现有装夹设备中存在的不足。本专利技术是通过以下技术方案实现的：夹持直径可调的圆棒试样疲劳试验夹具，其特征在于：包括结构相同、上下对称、同轴配置的上夹具和下夹具，上夹具和下夹具分别夹持住试样的两端；上夹具和下夹具分别包括各自的夹持座、夹持滑块、安装座和顶块；夹持座内立式开设斜楔形滑块配置腔，滑块配置腔相对的两侧内壁为倾斜方向沿滑块配置腔轴向对称的一对倾斜内壁，沿该对倾斜内壁分别开设导向滑槽；对应该对倾斜内壁，在滑块配置腔内沿轴向对称配置两块夹持滑块，夹持滑块安装在导向滑槽上、能够沿导向滑槽在滑块配置腔内上下滑动，从而改变由两块夹持滑块相对侧的夹持面所围设的夹持腔大小；所述夹持面为沿滑块配置腔轴向配置的竖直防滑夹持面，每个夹持滑块上设有两个夹持面，两个夹持面的横截面呈内凹的“V”字形；所述夹持座一侧、正对滑块配置腔的大端开口配置安装座，安装座背向夹持座的一侧设有用于连接试验机的连接段，安装座朝向夹持座的一侧中心处可拆卸式固定安装有顶块，顶块垂直于滑块配置腔轴向抵紧夹持滑块；安装座和夹持座的对应位置上分别开设导向销细端安装孔和导向销粗端安装孔，阶梯轴状的导向销细端装入导向销细端安装孔内，并与导向销细端安装孔过盈配合，导向销粗端装入导向销粗端安装孔内，并与导向销粗端安装孔间隙配合；导向销上外套弹簧，弹簧弹性压配于夹持座和安装座之间；夹持座和安装座可调节式连接为一体，通过调节两者之间的连接结构，能够使夹持座朝向/远离安装座平移。本装置通过滑块配置腔和夹持滑块的对称斜面配合结构，使夹持滑块在滑块配置腔内上下滑动时，还能够产生横向水平位移，从而改变由两块夹持滑块相对侧的夹持面所围设的夹持腔大小，以达到一对夹持滑块适应不同直径圆棒试样的效果。在对中上，安装座和顶块先固定为一体，再通过安装座上的连接段固定在疲劳试验机上，确保了安装座、顶块与试验机中心线保持一致；通过导向销的定位和导向作用，确保了夹持座的中心线也与上述中心线重合；在夹持滑块上下移动的过程中，由于滑块配置腔内的左、右导向滑槽对称分布，在顶块的水平下压过程中，夹持滑块所处的高度始终保持一致，并且运动相互对称，同时将试样可靠地夹住，使试样的中心线就处在整个夹具的中心线上；对中精度误差主要取决于导向销及其安装孔的加工精度、导向滑槽和夹持滑块的加工精度，对于导向销及其安装孔的加工精度，导向销被加工成阶梯轴状，在安装座水平下压/上压过程中，导向销的台阶面紧贴住安装座底部，可以作为一个卡台使用，防止安装座过度下压/上压，起到限位作用，更重要的是，在实际加工过程中，一根轴对应两个孔，精度不易保证，装配起来可能就没有设计时所需的配合精度了，因此一头保证一孔一轴，加工精度更易实现；导向滑槽的加工精度无需精确控制，方便滑块自由滑动即可，夹紧状态时，夹持滑块和夹持座斜面紧密接触，两边对称夹紧试样即可；因此，整个夹具的误差很小，在接受范围内，整个夹具的对中性可以得到可靠保障。在防滑上，夹持面设计为防滑夹持面，夹持面上可以设有防滑凸起颗粒，或者设有防滑纹路，或者，夹持面上设有防滑齿槽，如梯形防滑齿槽，且在“V”字形的尖端上、沿滑块配置腔轴向开设圆槽，圆槽结构一是为了方便防滑齿槽的加工，二是可以避免夹具在疲劳过程中应力集中产生裂纹。此外，安装座和顶块也可以是一体成型结构，但是考虑到夹具的制造过程和使用寿命，并且在夹具使用过程中，压块属于易损件，比较容易损耗，采用分体式结构可以单独更换压块，但是如果采用一体成型结构，就需要更换安装座和顶块整体，采用一体成型结构的使用和维护成本更高。导向销细端与安装座采用过盈配合，安装座固定于疲劳试验机上，相对试验机静止，导向销粗端与夹持座孔采取间隙配合，方便夹持座在导向销粗端上下移动控制两座之间的距离。考虑到安装过程的方便性，夹持座与导向销采取间隙配合更合理。进一步的，所述滑块配置腔内对应每块夹持滑块开设两道导向滑槽，两道夹持滑块分别位于所述倾斜内壁的两侧。两道滑槽的存在可以对滑块的活动空间进行限制，防止滑块在腔内自由移动。进一步的，所述的连接段为背向夹持座的一侧竖直伸出的连接杆，从连接杆顶部向下加工出与试验机的安装螺纹孔相匹配的螺纹段。进一步的，所述顶块为方形块，其相对的两侧上带有台阶朝向夹持座的台阶面，台阶面上沿滑块配置腔轴向开设第二安装通孔，安装座的对应位置上开设第二安装螺纹孔，由顶块台阶面朝向安装座、穿过第二安装通孔，在第二安装螺纹孔内拧紧第二连接螺栓，顶块和安装座通过第二连接螺栓可拆卸式固定安装。通过第二连接螺栓实现顶块与安装座之间的连接和对中，安装方便，对中精准。进一步的，所述安装座上围绕滑块配置腔中心间隔开设第一安装通孔，夹持座的对应位置上开设第一安装螺纹孔，第一连接螺栓穿过第一安装通孔，拧紧在第一安装螺纹孔内，夹持座和安装座通过第一连接螺栓可调节式连接为一体。通过分别、逐步的拧动第一连接螺栓，在导向销的导向作用下，夹持座可以相对安装座上下平移。再进一步，所述第二连接螺栓为均匀布置在顶块四角上的四个；第一连接螺栓为均匀布置在滑块配置腔四周上的四个。对称布置的多个第一连接螺栓、第二连接螺栓还能够起到调平和对中作用，保证夹持滑块保持高度一致、同步下移。再进一步，所述导向销数量为两个，沿滑块配置腔轴向对称配置于滑块配置腔两侧。双导向销的配置结构具有良好的定位性和导向性，保证上下两座的轴心一致，并能够轻松调节两座本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.夹持直径可调的圆棒试样疲劳试验夹具，其特征在于：包括结构相同、上下对称、同轴配置的上夹具和下夹具，上夹具和下夹具分别夹持住试样(9)的两端；上夹具和下夹具分别包括各自的夹持座(2)、夹持滑块(8)、安装座(1)和顶块(6)；其中：夹持座(2)内立式开设斜楔形滑块配置腔(203)，滑块配置腔(203)相对的两侧内壁为倾斜方向沿滑块配置腔(203)轴向对称的一对倾斜内壁，沿该对倾斜内壁分别开设导向滑槽(204)；对应该对倾斜内壁，在滑块配置腔(203)内沿轴向对称配置两块夹持滑块(8)，夹持滑块(8)安装在导向滑槽(204)上、能够沿导向滑槽(204)在滑块配置腔(203)内上下滑动，从而改变由两块夹持滑块(8)相对侧的夹持面(801)所围设的夹持腔大小；所述夹持面(801)为沿滑块配置腔(201)轴向配置的竖直防滑夹持面，每个夹持滑块(8)上设有两个夹持面(801)，两个夹持面(801)的横截面呈内凹的“V”字形；所述夹持座(2)一侧、正对滑块配置腔(203)的大端开口配置安装座(1)，安装座(1)背向夹持座(2)的一侧设有用于连接试验机的连接段(103)，安装座(1)朝向夹持座(2)的一侧中心处可拆卸式固定安装有顶块(6)，顶块(6)垂直于滑块配置腔(203)轴向抵紧夹持滑块(8)；安装座(1)和夹持座(2)的对应位置上分别开设导向销细端安装孔(102)和导向销粗端安装孔(202)，阶梯轴状的导向销(3)细端装入导向销细端安装孔(102)内，并与导向销细端安装孔(102)过盈配合，导向销(3)粗端装入导向销粗端安装孔(202)内，并与导向销粗端安装孔(202)间隙配合；导向销上外套弹簧(7)，弹簧(7)弹性压配于夹持座(2)和安装座(1)之间；夹持座(2)和安装座(1)可调节式连接为一体，通过调节两者之间的连接结构，能够使夹持座(2)朝向/远离安装座(1)平移。...

【技术特征摘要】
1.夹持直径可调的圆棒试样疲劳试验夹具，其特征在于：包括结构相同、上下对称、同轴配置的上夹具和下夹具，上夹具和下夹具分别夹持住试样(9)的两端；上夹具和下夹具分别包括各自的夹持座(2)、夹持滑块(8)、安装座(1)和顶块(6)；其中：夹持座(2)内立式开设斜楔形滑块配置腔(203)，滑块配置腔(203)相对的两侧内壁为倾斜方向沿滑块配置腔(203)轴向对称的一对倾斜内壁，沿该对倾斜内壁分别开设导向滑槽(204)；对应该对倾斜内壁，在滑块配置腔(203)内沿轴向对称配置两块夹持滑块(8)，夹持滑块(8)安装在导向滑槽(204)上、能够沿导向滑槽(204)在滑块配置腔(203)内上下滑动，从而改变由两块夹持滑块(8)相对侧的夹持面(801)所围设的夹持腔大小；所述夹持面(801)为沿滑块配置腔(201)轴向配置的竖直防滑夹持面，每个夹持滑块(8)上设有两个夹持面(801)，两个夹持面(801)的横截面呈内凹的“V”字形；所述夹持座(2)一侧、正对滑块配置腔(203)的大端开口配置安装座(1)，安装座(1)背向夹持座(2)的一侧设有用于连接试验机的连接段(103)，安装座(1)朝向夹持座(2)的一侧中心处可拆卸式固定安装有顶块(6)，顶块(6)垂直于滑块配置腔(203)轴向抵紧夹持滑块(8)；安装座(1)和夹持座(2)的对应位置上分别开设导向销细端安装孔(102)和导向销粗端安装孔(202)，阶梯轴状的导向销(3)细端装入导向销细端安装孔(102)内，并与导向销细端安装孔(102)过盈配合，导向销(3)粗端装入导向销粗端安装孔(202)内，并与导向销粗端安装孔(202)间隙配合；导向销上外套弹簧(7)，弹簧(7)弹性压配于夹持座(2)和安装座(1)之间；夹持座(2)和安装座(1)可调节式连接为一体，通过调节两者之间的连接结构，能够使夹持座(2)朝向/远离安装座(1)平移。2.根据权利要求1所述的夹持直径可调的圆棒试样疲劳试验夹具，其特征在于：所述滑块配置腔(203)内对应每块夹持滑块(8)开设两道导向滑槽(204)，两道夹持滑块(8)分别位于所述倾斜内壁的两侧。3.根据权利要求1所述的夹持直径可调的圆棒试样疲劳试验夹具，其特征在于：所述的连接段(103)为安装座(1)背向夹持座(2)的一侧竖直伸出的连接杆，从连接杆顶部向下加工出与试验机夹头的安装螺纹孔相匹配的螺纹段。4.根据权利要求1所述的夹持直径可调的圆棒试样疲劳试验夹具，其特征在于：所述顶块(6)为方形块，其相对的两侧上带有台阶朝向夹持座(2)的台阶面，台阶面上沿滑块配置腔(203)轴向开设第二安装通孔，安装座(1)的对应位置上开设第二安装螺纹孔，由顶块(6)台阶面朝向安装座(1)、穿过第二安装通孔，在第二安装螺纹孔内拧紧第二连接螺栓(5)，顶块(6)和安装座(1)通过第二连接螺栓(5)可拆卸式固定安装。5.根据权利要求1所述的夹持直径可调的圆棒试样疲劳试验夹具，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：张巍，卢庆华，李崇桂，闫华，张培磊，白永真，任新怀，
申请(专利权)人：上海工程技术大学，
类型：发明
国别省市：上海,31