[實(shí)用新型]一種高周疲勞試驗(yàn)機(jī)的多軸疲勞試驗(yàn)夾具

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201520564103.0
• 申請(qǐng)日: 2015-07-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN204855254U
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-12-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 戴光澤;朱振宇;張青松
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西南交通大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N3/04
• 分類號(hào): G01N3/04
• 代理公司: 成都博通專利事務(wù)所 51208
• 代理人: 陳樹(shù)明

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種高周疲勞試驗(yàn)機(jī)的疲勞試驗(yàn)夾具，具體涉及一種高周疲勞試驗(yàn)機(jī)的多軸疲勞試驗(yàn)夾具。

技術(shù)背景

現(xiàn)代工程中很多零件和構(gòu)件都是在循環(huán)載荷下工作的，如曲軸、連桿、葉片、鐵路橋梁、車輪、核反應(yīng)堆及發(fā)電設(shè)備等，其失效形式主要是疲勞斷裂。為便于分析研究，按破壞循環(huán)次數(shù)的高低將疲勞分為兩類，低周疲勞和高周疲勞。作用于零件、構(gòu)件的應(yīng)力水平較高，破壞循環(huán)次數(shù)一般低于10⁴～10⁵的疲勞稱為低周疲勞；相反，作用于零件、構(gòu)件的應(yīng)力水平較低，破壞循環(huán)次數(shù)一般高于10⁴～10⁵的疲勞即高周疲勞。高周疲勞斷裂通常是突然發(fā)生，而且無(wú)論脆性或者韌性材料，都不會(huì)發(fā)生明顯的宏觀塑性變形，因此往往導(dǎo)致災(zāi)難性的后果。值得注意的是，現(xiàn)在很多工程構(gòu)件與動(dòng)力機(jī)械在服役過(guò)程中已不再是低周疲勞，而更多的是高周疲勞，甚至是超高周疲勞。已有許多研究成果顯示，材料在10⁷周次以上的超高周疲勞階段仍然可能發(fā)生疲勞斷裂。這些年來(lái)，國(guó)內(nèi)外研究學(xué)者也逐漸加大和深化對(duì)高周疲勞的研究。

在實(shí)驗(yàn)室階段，對(duì)材料高周疲勞的研究大都停留在單軸應(yīng)力水平；而在實(shí)際應(yīng)用中，材料服役呈現(xiàn)高周循環(huán)載荷且多軸應(yīng)力水平的特點(diǎn)。因高周疲勞試驗(yàn)機(jī)的控制系統(tǒng)主要有“線性掃頻幅度控制系統(tǒng)”和“PWM脈寬調(diào)制型控制系統(tǒng)”兩類，無(wú)論哪一類控制系統(tǒng)，都是基于系統(tǒng)共振原理進(jìn)行工作的，很難實(shí)現(xiàn)多軸的應(yīng)力狀態(tài)。只有極少數(shù)專為高周疲勞的多軸應(yīng)力研究而設(shè)計(jì)的昂貴的疲勞試驗(yàn)機(jī)設(shè)備。因此，如何在現(xiàn)有的單軸高周疲勞試驗(yàn)機(jī)上，對(duì)試樣進(jìn)行多軸疲勞試驗(yàn)，是一個(gè)研究的熱點(diǎn)。

專利200610112809.9公開(kāi)了一種十字型電焊試樣多向疲勞加載夾具裝置，實(shí)現(xiàn)對(duì)十字型點(diǎn)焊試樣進(jìn)行多向循環(huán)加載疲勞測(cè)試的夾具，但是該專利對(duì)試樣的要求有較大局限，非標(biāo)準(zhǔn)試樣，且只能實(shí)現(xiàn)拉-剪循環(huán)多向疲勞測(cè)試。因此，如何在單軸高周疲勞試驗(yàn)機(jī)上實(shí)現(xiàn)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)試樣的拉-剪、壓-剪、拉壓-剪切等多軸疲勞試驗(yàn)，是一個(gè)亟需解決的問(wèn)題。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的是提供一種高周疲勞試驗(yàn)機(jī)的多軸疲勞試驗(yàn)夾具。該多軸疲勞試驗(yàn)夾具與高周疲勞試驗(yàn)機(jī)配合試用，可以使金屬等壁厚管材和實(shí)心螺紋夾持棒材等試樣處于拉-剪、壓-剪、拉壓-剪切等多軸疲勞應(yīng)力條件下，對(duì)試樣的高周、多軸的疲勞特性進(jìn)行研究。同時(shí)，該夾具還具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于加工，加持性能強(qiáng)，定位精度高，成本低等優(yōu)點(diǎn)。

本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)其實(shí)用新型目的所采取的技術(shù)方案是：一種高周疲勞試驗(yàn)機(jī)的多軸疲勞試驗(yàn)夾具，包括相對(duì)的兩個(gè)夾具體，每一夾具體后部的夾持端均與疲勞試驗(yàn)機(jī)的夾頭相連，所述夾具體后部的夾持端由引伸主軸和套合于所述引伸主軸外面的引伸套筒組成，引伸套筒的后部設(shè)有用于與疲勞試驗(yàn)機(jī)夾頭的法蘭盤(pán)固定和鎖緊的凸臺(tái)和限位腳臺(tái)，其特征在于：所述引伸套筒的前端內(nèi)部設(shè)有內(nèi)螺紋，該內(nèi)螺紋與弧形夾具后端的連接軸后部的外螺紋配合；弧形夾具前端的內(nèi)凹面設(shè)有與垂直方向呈不同角度的多個(gè)鎖緊裝置，所述鎖緊裝置的具體結(jié)構(gòu)是：

弧形夾具的內(nèi)凹面上設(shè)有帶盲孔的凸臺(tái)，傳導(dǎo)墊塊置于盲孔內(nèi)，試樣連接塊蓋住傳導(dǎo)墊塊，試樣連接塊的限位齒與凸臺(tái)臺(tái)面上的限位槽配合，且限位槽的側(cè)邊與引伸主軸軸線平行；凸臺(tái)的周圍開(kāi)有與鎖緊蓋側(cè)壁適配的環(huán)形凹槽，鎖緊蓋蓋住試樣連接塊，且鎖緊蓋通過(guò)內(nèi)螺紋螺紋連接在凸臺(tái)的外螺紋上；且鎖緊蓋上開(kāi)有穿過(guò)試樣的通孔，試樣連接塊上設(shè)有與試樣端部外螺紋適配的內(nèi)螺紋通孔。

本實(shí)用新型的使用方法是：

A、分別將兩個(gè)夾具體的引伸套筒套合于引伸主軸上，并將兩個(gè)夾具體的引申套筒后部的限位腳臺(tái)分別卡入疲勞試驗(yàn)機(jī)上夾頭和下夾頭的底座上，隨后將疲勞試驗(yàn)機(jī)上夾頭和下夾頭的法蘭盤(pán)分別套在兩個(gè)夾具體的引申套筒的凸臺(tái)上。這樣，就初步將夾具體的夾持端與疲勞試驗(yàn)機(jī)的上下夾頭固定。

B、將弧形夾具的連接軸擰入引伸套筒，并完全穿透引伸套筒的內(nèi)螺紋部分2～5mm，使連接軸與引伸主軸壓力接觸；在擰入過(guò)程中，需保持兩個(gè)弧形夾具位置相互對(duì)稱，保證兩個(gè)弧形夾具的內(nèi)凹面上與垂直方向呈相同角度的鎖緊裝置相對(duì)。

C、根據(jù)多向加載的角度，選擇弧形夾具的相應(yīng)位向(與垂直方向的角度)的鎖緊裝置。