[发明专利]高压氢环境材料试验机拉伸试验夹具

说明书

技术领域

本发明属于材料力学性能测试设备，特别涉及一种高压氢环境材料试验机拉伸试验夹具。

背景技术

高压氢气环境下材料力学性能测试设备主要采用在现有试验机主机上对接高压氢环境箱的形式，把试样安装在高压环境箱里面，然后通过试验机主机加载进行氢气介质下的力学性能测试。为减少氢气使用量，高压氢环境箱的设计空间较小，难以采用液压夹具夹持试样。若直接采用螺纹或凸台连接的普通夹具，容易产生不对中现象，试样所受附加弯矩大，严重影响试验结果的真实度。

不对中现象主要分为三类：1、平行不对中，即上、下夹具的中心线相互平行但不重合，存在径向位移；2、偏角不对中，即上、下夹具的中心线之间存在偏角；3、混合不对中，即同时存在平行不对中和偏角不对中。目前虽然已有文献提出改进型夹具以提高其对中性，例如ZL94236615.8高频疲劳试验机轴向疲劳试验夹具，提出球面回转副结构的夹具通过动载荷实现自动对中；又例如ZL200620098643.5万能材料试验机试样自动校垂直夹具，提出半球、台阶型夹具实现自动找垂直点。但这些文献提出的改进型夹具，主要是针对偏角不对中情况；对于平行不对中或者混合不对中情况，却难以实现自动对中；甚至有些结构过于庞大复杂、安装要求高、安装繁琐费时，不适用于空间较小的氢环境箱内应用。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服现有技术的不足，提出一种安装简易的高压氢环境材料试验机拉伸试验夹具，在平行不对中、偏角不对中或者混合不对中情况下都能实现试样的自动对中。

为解决技术问题，本发明的解决方案是：

提供一种高压氢环境材料试验机拉伸试验夹具，包括上载荷传递框、下载荷传递框和装设于其中的上夹具、下夹具；上夹具、下夹具均分别包括球腔座和球铰支座，其中：球腔座为中心开孔的圆柱体，且在圆柱体的一端向内开设球面型腔体；球铰支座依次包括圆柱体、球冠状本体和凸出部三个部位；圆柱体的端部开有用于与试样连接的螺纹孔，与圆柱体相接的球冠状本体的外表面与球腔座的球面型腔体表面的形状相配合；载荷传递框为中空的框型结构，一端开有中心通孔，而相对端的外侧开有用于连接试验机固定杆或加载杆的螺纹孔；球腔座和球铰支座位于载荷传递框内部，且球铰支座的圆柱体依次穿过球腔座的中心开孔和载荷传递框的中心通孔并能自由移动；上夹具各部件的装配方向与下夹具是上下对称的。

本发明中，所述载荷传递框的内腔高度大于球铰支座的轴向总长度。

本发明中，所述球铰支座的凸出部呈圆柱形或六角凸台状。

本发明中，所述上夹具中的球腔座与球面型腔体相对一端的中心开孔外缘处设有凸台，用于与载荷传递框的中心通孔相配合实现定位。(只是上球腔座设有此定位凸台，下球腔座是没有的，这样使得下球腔座完全自由，不受约束，进而可以调节平行不对中情况，另外图1、图4和图5也表明上、下球腔座的结构存在此处区别。)

本发明中，所述球铰支座圆柱部分与载荷传递框中心通孔和球腔座中心开孔之间、以及球腔座与载荷传递框内腔之间均保持有足够的径向间隙，使所述部件相互之间能够自由移动。

本发明中，所述球铰支座的圆柱体、球冠状本体和凸出部三个部位是一体的，通过车削加工制得。

本发明的有益效果在于：

利用本发明所述夹具，可实现试样安装过程快速简便；无论是平行不对中、偏角不对中还是混合不对中情况，均能实现试样的自动对中，提高试验数据准确性。

附图说明

图1为本发明的总体结构示意图；

图2为载荷传递框的结构示意图；

图3为图2中A-A向剖视图；

图4为上球腔座的结构示意图；

图5为下球腔座的结构示意图；

图6为球铰支座的结构示意图。

图中各部分说明如下：试验机固定杆1、试样2、下球腔座3、试验机加载杆4、下球铰支座5、下载荷传递框6、上球腔座7、上球铰支座8、上载荷传递框9。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式加以阐述。