一种微动疲劳试验用试件装夹及加载装置

摘要

本发明公开了一种微动疲劳试验用试件装夹及加载装置，包括方足桥加载夹具和支撑架两部分，方足桥加载夹具由方足桥加载架、加载力调节螺栓、方足桥安装座、弹性圈、力传感器等组成；支撑架部分由支撑架横梁、支撑架纵梁、立柱夹板和压板等组成；使用时固定好拉压试件和立柱夹板，将方足桥加载夹具放置在支撑架纵梁上，旋转加载力调节螺栓调节好方足桥的压紧力，然后用压板将方足桥安装座压在支撑架纵梁上；本发明提供了拉压试件上可测可控的压紧力，利用加载时方足桥的自由状态消除了由于夹具制造及安装误差产生的拉压试件两侧不平衡压紧力对试件的影响，减小了试件上的压紧力分布误差，提高了实验精度。

权利要求

1.一种微动疲劳试验用试件装夹及加载装置，包括支撑架，支撑架包括支撑架横梁、支撑架纵梁和立柱夹板，所述支撑架的支撑架横梁和支撑架纵梁通过支撑架纵梁紧固螺钉连接，并通过锥形定位销进行定位，立柱夹板和支撑架纵梁对合形成圆孔，通过支撑架紧固螺栓进行连接，使其能够固定在微动疲劳试验机的立柱上；其特征在于：还包括方足桥加载夹具，所述方足桥加载夹具包括方足桥加载架、力传感器、弹性圈、加载螺栓、方足桥、方足桥安装座以及加载力调节螺栓，所述方足桥加载架为长方形框架，力传感器通过力传感器紧固螺栓连接在方足桥加载架的一侧，弹性圈通过弹性圈紧固螺钉和力传感器相连，弹性圈上连接加载螺栓，两个方足桥通过四个方足桥安装螺栓分别固定在两个方足桥安装座上，方足桥安装座放置在支撑架横梁上，并通过压板和压板螺钉固定，以限制方足桥安装座的上下方向位置移动，所述加载力调节螺栓通过螺纹连接安装在方足桥加载架的另一侧；所述力传感器、弹性圈、加载螺栓、两个方足桥安装座、两个方足桥以及加载力调节螺栓在方足桥加载架内一字排列，拧紧加载力调节螺栓时，方足桥上产生大小相等方向相反的压紧力。

2.根据权利要求1所述的一种微动疲劳试验用试件装夹及加载装置，其特征在于：所述加载螺栓与加载力调节螺栓的头部为球形结构，所述方足桥安装座的螺栓施压部位有半球形的凹坑，拧紧加载螺栓时，方足桥安装座上的一对方足桥压紧面可以自动与拉压试件两侧平面保持平行，保证了方足桥平面与试件的面-面全接触。

3.根据权利要求1所述的一种微动疲劳试验用试件装夹及加载装置，其特征在于：所述的方足桥加载夹具在用压板固定前是可以自由活动的，加载螺栓与弹性圈为固定连接，旋转加载力调节螺栓时，由于其与方足桥加载架为螺纹连接，由于作用力与反作用力的关系，传感器、弹性圈以及加载螺栓随加载架向拉压试件移动，从而保证了拉压试件两侧的加载力大小相同。

说明书

一种微动疲劳试验用试件装夹及加载装置

技术领域

[0001] 本发明属于一种疲劳试验装置，涉及一种附加在微动疲劳试验机上的试件装夹及压紧力加载装置，具体是一种微动疲劳试验用试件装夹及加载装置。

背景技术

[0002] 微动疲劳存在于社会生活的各个领域中，是螺栓连接机械结构的关键部位失效的主要原因之一。在螺栓连接的两个装配零件结合面之间，由于工作时受到拉、压、弯、扭等不同形式的瞬态机械载荷，零件产生微小的刚体位移及变形，因此结合面接触的部分存在着微动，长期作用会造成零件失效。目前，在进行微动疲劳试验的过程中，由于夹具加工误差及装配误差的存在，很难保证试件压紧面的对中性要求和试件两侧压紧力的一致性要求。针对方足桥和拉压试件间面面接触的特点，要求两个方足桥试件的方足端面正压在拉压试件的平面上，且压紧力的大小相等，而现有的微动夹具不能够很好地保证这些要求，易导致试件产生弯矩且压紧力在试件上分布不均匀，影响试验数据的准确性和一致性。

发明内容

[0003] 为解决上述问题，本发明提供了一种微动疲劳试验用试件装夹及加载装置，在原有的微动疲劳试验机的基础上，采用本发明可以实现加载方足桥的自动对中，有效的解决了面面接触不完全的问题；本发明可以实现两侧方足桥对拉压试件同时加载，并能够保证两侧加载力的大小相等，在很大程度上提高了试验的准确性和可靠性；本发明只需要一个力传感器就可以实现加载需求，大大降低了制造成本。

[0004] 本发明为了实现上述目的所采用的技术方案是：一种微动疲劳试验用试件装夹及加载装置，包括方足桥加载夹具和支撑架；所述支撑架包括支撑架横梁、支撑架纵梁和立柱夹板，所述支撑架的支撑架横梁和支撑架纵梁通过支撑架纵梁紧固螺钉连接，并通过锥形定位销进行定位，立柱夹板和支撑架纵梁对合形成圆孔，通过支撑架紧固螺栓进行连接，使其能够固定在微动疲劳试验机的立柱上；所述方足桥加载夹具包括方足桥加载架、力传感器、弹性圈、加载螺栓、方足桥、方足桥安装座以及加载力调节螺栓，所述方足桥加载架为长方形框架，力传感器通过力传感器紧固螺栓连接在方足桥加载架的一侧，弹性圈通过弹性圈紧固螺钉和力传感器相连，弹性圈上连接加载螺栓，两个方足桥通过四个方足桥安装螺栓分别固定在两个方足桥安装座上，方足桥安装座放置在支撑架横梁上，并通过压板和压板螺钉固定，以限制方足桥安装座的上下方向位置移动，所述加载力调节螺栓通过螺纹连接安装在方足桥加载架的另一侧；所述力传感器、弹性圈、加载螺栓、两个方足桥安装座、两个方足桥以及加载力调节螺栓在方足桥加载架内一字排列，拧紧加载力调节螺栓时，方足桥上产生大小相等方向相反的压紧力。

[0005] 所述加载螺栓与加载力调节螺栓的头部为球形结构，所述方足桥安装座的螺栓施压部位有半球形的凹坑，拧紧加载螺栓时，方足桥安装座上的一对方足桥压紧面可以自动与拉压试件两侧平面保持平行，保证了方足桥平面与试件的面-面全接触。

[0006] 所述的方足桥加载夹具在用压板固定前是可以自由活动的，加载螺栓与弹性圈为固定连接，旋转加载力调节螺栓时，由于其与方足桥加载架为螺纹连接，由于作用力与反作用力的关系，传感器、弹性圈以及加载螺栓随加载架向拉压试件移动，从而保证了拉压试件两侧的加载力大小相同。

[0007] 本发明的有益效果是：本发明的方足桥和拉压试件之间是面-面接触，有效的模拟了两个螺栓连接件平面之间的微动状态；通过本发明可以实现加在拉压试件两侧的压紧力大小相等，消除了弯矩对试验结果的影响；本发明只用一个力传感器就可以实现所需的压紧力测定功能，降低了试验成本；方足桥加载夹具在施加压紧力时的自由状态和加载螺栓头部的球铰接设计保证了两侧方足桥压紧力的一致性和均匀性，减小了装配难度。和传统的微动疲劳试验用试件夹具相比，本发明的拉压试件压紧力施加和调整更方便，力的准确度更容易保证。

附图说明

[0008] 图1为本发明未安装压板前的结构示意图。

[0009] 图2为支撑架部分的结构示意图。

[0010] 图3为本发明中方足桥加载夹具部分的结构示意图。

[0011] 图4为本发明的整体结构示意图。

[0012] 图中：1、方足桥加载夹具，2、支撑架，3、压板，4、拉压试件,5、压板螺钉，6、加载力调节螺栓，7、方足桥安装螺栓，8、方足桥安装座，9、方足桥，10、加载螺栓，11、弹性圈，12、弹性圈紧固螺钉，13、力传感器，14、力传感器紧固螺栓，15、支撑架紧固螺栓，16、立柱夹板，17、支撑架纵梁，18、支撑架横梁，19、压板螺栓孔，20、支撑架纵梁紧固螺钉，21、锥形定位销，22、方足桥加载架。

具体实施方式

[0013] 下面结合附图对本发明做进一步说明：

[0014] 一种微动疲劳试验用试件装夹及加载装置，如图1所示，包括方足桥加载夹具1和支撑架2；其中支撑架2如图2所示，包括支撑架横梁18、支撑架纵梁17和立柱夹板16，支撑架横梁18和支撑架纵梁17通过支撑架纵梁紧固螺钉20连接，并通过锥形定位销21进行定位，立柱夹板16和支撑架纵梁17对合形成圆孔，通过支撑架紧固螺栓15进行连接，使其能够固定在微动疲劳试验机的立柱上；方足桥加载夹具1如图3所示，包括方足桥加载架22、力传感器13、弹性圈11、加载螺栓10、方足桥9、方足桥安装座8以及加载力调节螺栓6，方足桥加载架22为长方形框架，力传感器13通过力传感器紧固螺栓14连接在方足桥加载架22的一侧，弹性圈11通过弹性圈紧固螺钉12和力传感器13相连，弹性圈11上连接加载螺栓10，两个方足桥9通过四个方足桥安装螺栓7分别固定在两个方足桥安装座8上，方足桥安装座8放置在支撑架2的支撑架横梁18上，并通过如图4所示的压板3和压板螺钉5固定，以限制方足桥安装座8的上下方向位置移动；加载力调节螺栓6通过螺纹连接安装在方足桥加载架22的另一侧；所述力传感器13、弹性圈11、加载螺栓10、两个方足桥安装座8、两个方足桥9以及加载力调节螺栓6在方足桥加载架22内一字排列，拧紧加载力调节螺栓6时，方足桥9上产生大小相等方向相反的压紧力。

[0015] 加载螺栓10与加载力调节螺栓6的头部为球形结构，方足桥安装座8的方足桥安装座螺栓7施压部位有半球形的凹坑，拧紧加载螺栓10时，方足桥安装座8上的一对方足桥9压紧面可以自动与拉压试件两侧平面保持平行，保证了方足桥平面与试件的面-面全接触；方足桥安装座8两侧与螺栓的配合结构为球铰接，用于保证方足桥平面可以均匀的压紧在拉压试件表面，实现试件表面压紧力的均匀性。

[0016] 方足桥加载夹具1在用压板3固定前是可以自由活动的，加载螺栓10与弹性圈11为固定连接，旋转加载力调节螺栓6时，由于其与方足桥加载架22为螺纹连接，由于作用力与反作用力的关系，力传感器13、弹性圈11以及加载螺栓10随方足桥加载架22向拉压试件4移动，从而保证了拉压试件4两侧的加载力大小相同。

[0017] 本发明在安装时首先要组装支撑架2，将支撑架纵梁17和立柱夹板16对合，中间形成圆孔，用支撑架紧固螺栓15将其连接，将支撑架纵梁17和支撑架横梁18通过锥形定位销21对其定位，并用支撑架纵梁紧固螺钉20连接在一起，对支撑架2进行调平，并将其在疲劳试验机的立柱上移动到适当高度上紧固；接下来组装方足桥加载夹具1，力传感器13通过力传感器紧固螺栓14固定在方足桥加载架22上，弹性圈11和力传感器13通过弹性圈紧固螺钉
12固定在一起，加载螺栓10固定在弹性圈上，方足桥安装座8和方足桥9通过方足桥安装螺栓7连接，加载力调节螺栓6通过螺纹连接在方足桥加载架1上，加载螺栓10和加载力调节螺栓6的末端球头顶在方足桥安装座的球窝中。

[0018] 本发明工作时，先将装配好的方足桥加载夹具1放置在支撑架横梁18上，拉压试件4穿过两个方足桥9之间固定在疲劳试验机的工件夹持头上，然后旋转加载力调节螺栓6配合力传感器13调节加载力的大小，由于作用力与反作用力，加载螺栓10也推动左侧方足桥压向试件，实现试件两侧压紧力的大小相等。压紧力大小符合要求后，将压板3通过压板螺钉5固定在支撑架横梁18上，由于方足桥安装座8 比方足桥加载架22高，所以可以保证方足桥安装座8不能上下移动。工件夹持头工作时上下移动，拉压试件4受到拉伸和压缩作用而伸长和缩短，方足桥9位置不能移动，在拉压试件4和方足桥9的压紧面之间产生微动作用。

[0019] 以上所述仅为本发明的一个具体实施例，但本发明的结构特征并不局限于此，任何本领域的技术人员在本发明的领域内，所作的变化或修饰皆涵盖在本发明的专利范围之中。