一种夹持机构以及同步辐射原位成像疲劳试验机制造技术

本发明专利技术涉及机械设备领域，具体而言，涉及一种夹持机构以及同步辐射原位成像疲劳试验机。夹持机构用于同步辐射原位成像疲劳试验机试样的夹持固定，被上夹具夹持试样的一端具有第一表面和与第一表面相对的第二表面，上夹具包括对第一表面进行水平夹持的水平夹持组件、对第二表面进行竖直方向夹持的竖直夹持件以及控制水平夹持组件和竖直夹持件形成大小可调节并夹紧试样的夹紧腔的控制组件，水平夹持组件和竖直夹持件分别与控制组件连接。该夹持机构极大地简化了试样的安装方式，消除了试样安装过程中可能产生的扭力影响，利用控制装置增加了自锁能力，有助于提高试验精度。

【技术实现步骤摘要】
一种夹持机构以及同步辐射原位成像疲劳试验机
本专利技术涉及机械设备领域，具体而言，涉及一种夹持机构以及同步辐射原位成像疲劳试验机。
技术介绍
疲劳损伤行为是工程结构服役性能研究中一个极其重要的方面，自20世纪初以来，金属材料裂纹形核及扩展机理一直是研究热点和重点课题。借助传统的基于切片的光学显微镜和扫描电子显微镜，仅能获得露出材料表面的疲劳裂纹，而内部气孔、第二相粒子、夹渣和微观组织等引起的三维裂纹及其耦合行为与表面完全不同，且更为主要和重要。第三代同步辐射X射线计算机断层扫描技术具备亚微米空间分辨率和微秒时间分辨率及百keV级的卓越探测能力，较常规X光机的实验水平高出几个数量级，是目前唯一可穿透大块金属材料开展疲劳损伤演变原位可视化研究的大科学装置。微型同步辐射原位成像疲劳试验机与先进同步辐射X射线成像结合使得科学家能够深入材料内部，高精度、高亮度、高准直、高效率、非破坏性地原位实时探测疲劳损伤和断裂行为，对于建立基于表面和亚表面缺陷的服役寿命模型、追溯裂纹演变特性及准确评估材料强度和寿命具有不可替代的科学意义。由西南交通大学研制的国内第一台可用于同步辐射成像的原位观测疲劳试验机，已在上海光源和北京光源投入使用。在其主要架构上对试验机的夹持机构进行了改进，缓解了第一代试验机的振动问题，并加装了塑性变形后的加载力调节环节。然而试验中发现，由于结构设计不合理，试样安装极为不便，且安装过程中需要对试样施加一定的扭力，这样会对本身尺寸极为细小的试样产生无法估量的影响，试验准确性受到挑战。此外，虽然在上一代改进中采用了碟簧进行减震，但试验机在长时间运行的情况下极易出现碟簧失稳导致噪声进一步加剧；同时碟簧属于非线性元件，其特性曲线随着尺寸的减小更是无法准确获取试样的实际变形，影响试验精度。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种夹持机构，该夹持机构极大地简化了试样的安装方式，消除了试样安装过程中可能产生的扭力影响，利用控制装置增加了自锁能力，有助于提高试验精度。本专利技术的另一目的在于提供一种同步辐射原位成像疲劳试验机，其改进驱动方式，减少了机械运动部件的多余连接，电动动力装置的高刚性和精确性能更好地替代碟簧的作用，同时电动动力装置的应用可提高加载力和运动控制的精准度，其高寿命和高强度的特性非常适合作为驱动结构。本专利技术的实施例是这样实现的：一种夹持机构，其可用于同步辐射原位成像疲劳试验机试样的夹持固定，其包括对试样的一端进行夹持的上夹具和对试样的另一端进行夹持的下夹具，下夹具和上夹具相对设置；被上夹具夹持试样的一端具有第一表面和与第一表面相对的第二表面，上夹具包括对第一表面进行水平夹持的水平夹持组件、对第二表面竖直方向夹持的竖直夹持件以及控制水平夹持组件和竖直夹持件形成大小可调节并夹紧试样的夹紧腔的控制组件，水平夹持组件和竖直夹持件分别与控制组件连接。在本专利技术较佳的实施例中，上述水平夹持组件包括第一水平夹持件和与第一水平夹持件可选择性作用对试样进行水平夹持的第二水平夹持件，第一水平夹持件和第二水平夹持件相对设置，并与竖直夹持件形成大小可调节并能夹紧试样的夹紧腔，第一水平夹持件和第二水平夹持件均与控制组件连接，实现夹紧腔的水平方向大小的调节。在本专利技术较佳的实施例中，上述控制组件包括蜗轮、蜗轮轴以及蜗杆组件，蜗轮轴套设于竖直夹持件外，并与竖直夹持件沿试样的轴线螺纹连接，实现夹紧腔的竖直方向大小的调节；蜗轮套设于蜗轮轴外，并与蜗轮轴配合连接，蜗轮与蜗杆组件啮合连接，第一水平夹持件和第二水平夹持件分别与蜗杆组件连接，实现夹紧腔的水平方向大小的调节。在本专利技术较佳的实施例中，上述蜗杆组件包括第一蜗杆和第二蜗杆，第一蜗杆和第二蜗杆设置于蜗轮两侧，且相对设置，第一蜗杆和第二蜗杆均与蜗轮啮合连接，第一蜗杆的一端和第二蜗杆的一端分别与第一水平夹持件的一端连接，第一蜗杆的另一端和第二蜗杆的另一端分别与第二水平夹持件的一端连接。在本专利技术较佳的实施例中，上述第一蜗杆包括第一丝杠段、蜗杆段以及第二丝杠段，第一丝杠段、蜗杆段和第二丝杠段依次连接并一体成型，蜗杆段与蜗轮啮合，第一丝杠段和第二丝杠段分别与第一水平夹持件和第二水平夹持件螺纹连接。在本专利技术较佳的实施例中，上述下夹具包括第一夹具和第二夹具，第一夹具和第二夹具可拆卸连接形成容纳试样另一端的容纳腔。一种同步辐射原位成像疲劳试验机，包括为下夹具提供上下运动载荷的电动动力装置、调节上夹具的调节装置、载荷传递装置以及上述的夹持机构，电动动力装置与下夹具螺纹连接，调节装置与载荷传递装置分别与上夹具可选择性连接。在本专利技术较佳的实施例中，上述电动动力装置包括电缸和电机，电机与电缸连接，电缸与下夹具螺纹连接。在本专利技术较佳的实施例中，上述上夹具相对远离下夹具的一端设置有连轴固定件，连轴固定件的一端与蜗轮轴螺纹连接，调节装置和载荷传递装置分别与连轴固定件的另一端可选择性连接。在本专利技术较佳的实施例中，载荷传递装置包括载荷传感器、连接载荷传感器和连轴固定件的下连接件，载荷传感器与下连接件螺纹连接，下连接件与连轴固定件可选择性螺钉连接。本专利技术实施例的有益效果是：本专利技术实施例提供的夹持机构极大地简化了试样的安装方式，消除了试样安装过程中可能产生的扭力影响，利用控制装置增加了自锁能力，有助于提高试验精度。本专利技术实施例提供的同步辐射原位成像疲劳试验机不仅仅改变了驱动方式，减少了机械运动部件的多余连接，电动动力装置的高刚性和精确性能更好地替代碟簧的作用，同时电动动力装置的应用可提高加载力和运动控制的精准度，其高寿命和高强度的特性非常适合作为驱动结构。同时，同步辐射原位成像疲劳试验机使用本专利技术实施例的夹持机构极大地简化了试样的安装方式，消除了试样安装过程中可能产生的扭力影响，利用控制装置增加了自锁能力，有助于提高试验精度。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。图1为本专利技术第一实施例提供的夹持机构的结构示意图；图2为本专利技术第一实施例提供的试样的结构示意图；图3为本专利技术第一实施例提供的夹持机构的剖视图；图4为本专利技术第二实施例提供的同步辐射原位成像疲劳试验机的结构示意图；图5为本专利技术第二实施例提供的同步辐射原位成像疲劳试验机的侧视图；图6为本专利技术第二实施例提供的同步辐射原位成像疲劳试验机的俯视图。图标：100-夹持机构；101-试样；101a-第一表面；101b-第二表面；200-上夹具；201-水平夹持组件；201a-第一水平夹持件；201b-第二水平夹持件；202-竖直夹持件；300-控制组件；310-蜗杆组件；311-第一蜗杆；312-第二蜗杆；311a-第一丝杠段；311b-蜗杆段；311c-第二丝杠段；320-蜗轮；330-蜗轮轴；400-下夹具；401-第一夹具；402-第二夹具；500-同步辐射原位成像疲劳试验机；501-支撑板；501a-支撑杆；502-滚动轴承；503-法兰盘；504-连轴固定件；505-调节装置；506-载荷传递装置；506a-载荷传感器；506b-下连接件；506c本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种夹持机构，其特征在于，其可用于同步辐射原位成像疲劳试验机试样的夹持固定，其包括对所述试样的一端进行夹持的上夹具和对所述试样的另一端进行夹持的下夹具，所述下夹具和所述上夹具相对设置；被所述上夹具夹持所述试样的一端具有第一表面和与所述第一表面相对的第二表面，所述上夹具包括对所述第一表面进行水平夹持的水平夹持组件、对所述第二表面进行竖直方向夹持的竖直夹持件以及控制所述水平夹持组件和所述竖直夹持件形成大小可调节并夹紧所述试样的夹紧腔的控制组件，所述水平夹持组件和所述竖直夹持件分别与所述控制组件连接。

【技术特征摘要】
2018.03.08 CN 20181019167191.一种夹持机构，其特征在于，其可用于同步辐射原位成像疲劳试验机试样的夹持固定，其包括对所述试样的一端进行夹持的上夹具和对所述试样的另一端进行夹持的下夹具，所述下夹具和所述上夹具相对设置；被所述上夹具夹持所述试样的一端具有第一表面和与所述第一表面相对的第二表面，所述上夹具包括对所述第一表面进行水平夹持的水平夹持组件、对所述第二表面进行竖直方向夹持的竖直夹持件以及控制所述水平夹持组件和所述竖直夹持件形成大小可调节并夹紧所述试样的夹紧腔的控制组件，所述水平夹持组件和所述竖直夹持件分别与所述控制组件连接。2.根据权利要求1所述的夹持机构，其特征在于，所述水平夹持组件包括第一水平夹持件和与所述第一水平夹持件可选择性作用对所述试样进行水平夹持的第二水平夹持件，所述第一水平夹持件和所述第二水平夹持件相对设置，并与所述竖直夹持件形成大小可调节并能夹紧所述试样的夹紧腔，所述第一水平夹持件和所述第二水平夹持件均与控制组件连接，实现所述夹紧腔的水平方向大小的调节。3.根据权利要求2所述的夹持机构，其特征在于，所述控制组件包括蜗轮、蜗轮轴以及蜗杆组件，所述蜗轮轴套设于所述竖直夹持件外，并与所述竖直夹持件沿所述试样的轴线螺纹连接，实现所述夹紧腔竖直方向的大小的调节；所述蜗轮套设于所述蜗轮轴外，并与所述蜗轮轴配合连接，所述蜗轮与所述蜗杆组件啮合连接，所述第一水平夹持件和所述第二水平夹持件分别与所述蜗杆组件连接，实现所述夹紧腔的水平方向大小的调节。4.根据权利要求3所述的夹持机构，其特征在于，所述蜗杆组件包括第一蜗杆和第二蜗杆，所述第一蜗杆和所述第二蜗杆设置于所述蜗轮两侧，且相对...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡雅楠，吴圣川，宋哲，吴正凯，康国政，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：四川,51