一种适用于轴向拉伸疲劳试验的楔形夹具制造技术

本发明专利技术涉及一种适用于轴向拉伸疲劳试验的楔形夹具，可实现对夹持段侧面为楔面的平板试验件施加拉伸疲劳载荷。试验件夹持段放入楔块的凹槽中，夹持段侧面与楔块的内侧楔面连接；楔块的外侧楔面与槽块中楔形槽的楔面连接，并在承受拉伸载荷时压紧楔形槽另一侧的垂直面；楔块底部的凸出部分与槽块的纵向缺口配合；槽块通过螺纹孔与疲劳试验机夹具连接。本发明专利技术可以实现平板试验件在拉伸疲劳载荷下的夹持，且具有如下优点：对平板试验件夹持段加工要求少；夹具对试验件无压痕，避免影响试验结果；夹持过程中保证试验件宽度方向不屈曲；通过疲劳试验机的拉伸载荷夹紧试验件，不需要螺栓等夹持，结构紧凑；拆装方便；互换性好。互换性好。互换性好。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于轴向拉伸疲劳试验的楔形夹具


[0001]本专利技术属于轴向拉伸疲劳试验夹具的设计制造领域，具体涉及一种适用于轴向拉伸疲劳试验的楔形夹具。

技术介绍

[0002]航空发动机、舰用燃气轮机涡轮部件往往工作在高温环境下，且承受巨大的疲劳载荷，容易产生疲劳破坏，对发动机的安全性造成严重影响。因此需要开展涡轮部件关键部位的疲劳试验，考核结构的疲劳寿命。对于平板试验件，现有的方案以摩擦夹持、楔面夹持为主。
[0003]中国技术专利CN 208026559 U提供了一种试验件的夹持方案，通过丝杠与楔形滑块的组合夹紧试验件。其夹持原理是旋转丝杠推动两个楔形滑块，使楔形滑块夹紧试验件，本质上是通过试验件与楔形滑块之间的摩擦力实现夹持与加载，而试验件与楔形滑块之间并没有楔面连接。实际使用中由于拉伸后试验件横向宽度减小，滑块对试验件的夹紧力下降，摩擦力减小，因此此类夹具在施加较大载荷时容易发生打滑现象。类似的方案还包括中国技术专利CN 203324096 U、CN 206974814 U、CN 208636142 U等。
[0004]中国技术专利CN 206876477 U中楔形滑块夹持力由液压提供，解决了拉伸过程中夹持力减小的问题。但是液压设备的引入增加了夹具的复杂度和成本。类似的方案还包括中国技术专利CN 202582995 U、CN 207689272 U、CN 206038419 U等。
[0005]中国专利技术专利CN 106736658 A提供了一种刀片试验件的夹持方案，通过拧紧螺栓使楔形夹具夹紧后再通过楔形夹具上的销钉夹持。但试验件上的销钉孔往往会成为一个薄弱部位，容易疲劳断裂，影响试验的有效性。
[0006]中国专利技术专利CN 104330304 A提供了一种脆性材料的夹持方案，通过楔形夹具实现试验件的夹持。但是该夹具体积庞大，无法整体放入高温炉中加热。同时楔形夹具对于不同尺寸的试验件互换性不佳。
[0007]中国技术专利CN 206281714 U采用带楔形通孔的锚头实现拉伸试验件夹持。该方案中试验件需要通过粘合剂与夹紧块连接，因此很大程度上限制了该夹具在高温条件下的使用。
[0008]中国专利技术专利CN 109470468 A的上夹具提供了一种利用双楔面夹持试验件的方案。该方案的不足之处在于内嵌式的楔形槽加工困难，楔形夹具庞大，限制了其在高温炉内的使用。
[0009]综上所述，现有的加持方案存在以下的不足：(1)若夹具与试验件的连接方式是摩擦夹持，为了增大摩擦，夹块的夹持面必须设计成粗糙的表面，往往还存在尖锐的凸起。这种设计会在夹持过程中给试验件带来凹坑，可能影响试验件的起裂位置和疲劳寿命；同时，在拉力较大的情形下，摩擦夹持会出现打滑的现象。(2)若夹具与试验件的连接方式为楔面夹持，且楔面设置在试验件的厚度方向(相当于厚度逐渐变大)，那么会出现试验件坯料利用率低下的情况。(3)同时，摩擦夹持和楔面夹持往往需要借助螺栓等紧固件进行夹紧，而
高温下螺栓等紧固件容易发生粘连。(4)此外，上述的夹具往往也存在着体积庞大，拆装不便等问题。
[0010]由此可见，现有楔形夹具的设计不能完全满足试验件高温疲劳试验的需求。因此，有必要设计一种对试验件夹持段要求少，结构紧凑，体积小巧，拆装方便的平板试验件夹具。

技术实现思路

[0011]为了克服现有技术上的问题，本专利技术提供一种适用于轴向拉伸疲劳试验的楔形夹具，满足平板试验件轴向拉伸疲劳的需求，具体要求包括：(1)在加载历程中，夹具和试验件之间不出现空程；(2)加载过程中加载轴线保持不变；(3)对试验件夹持段的要求少；(4)结构紧凑，体积小巧，可以装入高温炉加热；(5)拆装方便；(6)对于不同试验件互换性好。
[0012]本专利技术的解决方案是：一种适用于轴向拉伸疲劳试验的楔形夹具，其用于夹持试验件，所述楔形夹具包括楔块和槽块，所述试验件的夹持段放入所述楔块的凹槽中；所述楔块以柱状体为基本形状，平放时上、下表面为水平面，左右侧面分别为外侧楔面和垂直面；所述垂直面上具有凹槽，所述凹槽的两侧为内侧楔面；所述槽块上端具有楔形槽，所述楔形槽两个侧面分别为楔面和垂直面；所述试验件夹持段的侧面与所述楔块的所述内侧楔面连接；所述楔块的外侧楔面与所述槽块中的所述楔形槽的楔面连接，并在承受拉伸载荷时压紧所述楔形槽另一侧的垂直面，所述楔块底部的凸出部分与所述槽块的纵向缺口配合；所述槽块通过螺纹孔与疲劳试验机的夹具连接。
[0013]进一步地，所述试验件以平板为基本形状，其夹持段的侧面为楔面。
[0014]进一步地，所述楔块的外侧楔面与所述下表面采用圆弧过渡，所述楔块内侧楔面与所述上表面采用圆弧过渡。
[0015]进一步地，所述楔块垂直面的底部有左右两个凸出部分，所述凸出部分的两侧面为楔面。
[0016]进一步地，所述楔形槽的底面为水平面，所述楔形槽的楔面与其底面之间通过圆弧过渡，所述楔形槽的垂直面上具有两个纵向槽，所述纵向槽侧面为楔面。
[0017]进一步地，所述槽块的楔形槽的垂直面底部有横向槽，所述横向槽的深度大于所述楔块的凸出部分，宽度与所述楔块的凸出部分高度一致，所述横向槽与所述凸出部分间隙配合。
[0018]进一步地，所述槽块底部设置所述螺纹孔；所述螺纹孔的轴线与所述楔形槽的垂直面的距离为所述试验件厚度的一半。
[0019]进一步地，所述楔块的外侧楔面与其下表面的圆弧过渡部分的半径小于所述槽块的圆弧过渡部分的半径。
[0020]进一步地，所述楔块的高度小于所述楔形槽的深度。
[0021]进一步地，所述楔块的凸出部分通过所述槽块的横向槽，并与所述槽块的纵向槽配合。
[0022]本专利技术与现有楔形夹具相比，具有如下优点：
[0023]1、对试验件夹持段的要求少：首先，由于采用了楔面夹持，因此不需要试验件具有较长的夹持段以提供摩擦力，这使得试验件的夹持段可以适当减短；其次，试验件的楔面在
其侧面上，而不是在平板的平面上，这种设计下，试验件只需要采用线切割加工侧边形状，采用铣削和磨削加工平板表面即可，无需特意在平板表面加工楔面，减少了加工难度，同时也减少了取样过程中的浪费。
[0024]2、防止试验件受载时宽度方向发生屈曲：由于试验件的楔面位于侧面，因此试验件受到拉力时，夹持段宽度方向上受到压力。当试验件的厚度比较小时，容易发生宽度方向的屈曲。因此本专利技术中设计了楔块的外侧楔面，受载时推动楔块，使其压紧槽块的楔形槽垂直面，阻止试验件宽度方向的屈曲。
[0025]3、夹具对试验件无压痕：本专利技术中楔块内侧楔面与上表面采用了圆弧过渡，其他与试验件接触的表面均为平面，试验件受载时无压痕。
[0026]4、夹具仅由两个部件组成(不计试验件)，结构紧凑，不需要额外的紧固件，适合随试验件放入高温炉加热：本专利技术没有采用螺栓等结构，因为适用于高温环境的螺栓需要用特制的高温材料制造，成本较高；同时高温下螺栓与螺母容易发生黏连，影响拆装。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于轴向拉伸疲劳试验的楔形夹具，其特征在于：其用于夹持试验件(1)，所述楔形夹具包括楔块(2)和槽块(3)，所述试验件(1)的夹持段放入所述楔块(2)的凹槽中；所述楔块(2)以柱状体为基本形状，平放时上、下表面为水平面，左右侧面分别为外侧楔面和垂直面；所述垂直面上具有凹槽，所述凹槽的两侧为内侧楔面；所述槽块(3)上端具有楔形槽，所述楔形槽两个侧面分别为楔面和垂直面；所述试验件(1)夹持段的侧面与所述楔块(2)的所述内侧楔面连接；所述楔块(2)的外侧楔面与所述槽块(3)中的所述楔形槽的楔面连接，并在承受拉伸载荷时压紧所述楔形槽另一侧的垂直面，所述楔块(2)底部的凸出部分与所述槽块(3)的纵向缺口配合；所述槽块(3)通过螺纹孔与疲劳试验机夹具连接。2.根据权利要求1所述的楔形夹具，其特征在于：所述试验件(1)以平板为基本形状，其夹持段的侧面为楔面。3.根据权利要求1所述的楔形夹具，其特征在于：所述楔块(2)的外侧楔面与所述下表面采用圆弧过渡，所述楔块(2)内侧楔面与所述上表面采用圆弧过渡。4.根据权利要求1所述的楔形夹具，其特征在于：所述楔块(2)...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡殿印，王荣桥，赵淼东，刘海燕，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：