一种高温合金长螺栓拉-弯疲劳测试夹具

专利摘要:
本实用新型公开了一种高温合金长螺栓拉‑弯疲劳测试夹具，包括用于对高温合金长螺栓垂直方向进行固定的上夹具构件和下夹具构件，以及用于对所述高温合金长螺栓水平方向进行作用力传递的水平推杆；所述上夹具构件包括上夹具连杆和上夹具，所述上夹具连杆与所述上夹具之间采用螺纹连接，且所述上夹具连杆与所述上夹具之间还设有第一锁紧螺母；所述下夹具构件包括下夹具连杆和下夹具，所述下夹具连杆与所述下夹具之间也为螺纹连接，二者之间也设置有锁紧螺母；高温合金长螺栓底部与下夹具之间还设置有第三锁紧螺母。本实用新型连接稳定性高、尺寸小且拆装方便，可放置于高温炉中在实际使用工况环境条件下完成高温合金长螺栓拉‑弯疲劳测试。
公开号:CN214334481U
申请号:CN202022625452.2U
申请日:2020-11-13
公开日:2021-10-01
发明作者:丁旭；王晓刚；向茁；刘杨；杨森
申请人:Xian Aeronautical University；
IPC主号:G01N3-04

专利说明:
[n0001] 本实用新型涉及力学性能测试技术领域，尤其涉及一种高温合金长螺栓拉-弯疲劳测试夹具。
[n0002] 疲劳引起了大多数机械零件的失效，研究机械零件的疲劳强度和可靠度设计，能够确保机械零件的使用寿命和使用安全性。在机械零件的使用寿命中占有决定性作用的是零件的疲劳性能，各种零件在生产制造加工过程中都不可避免地出现制造和加工缺陷，因此了解这一缺陷在使用过程中对机械零件的力学性能及机械零件的寿命影响是非常重要的，这就需要借助疲劳试验机测评机械构件的材料性能。
[n0003] 我国材料科学的发展带动了夹具的发展，并使其广泛且安全的应用在各领域中。尤其是在航空航天发动机领域，发动机在整机性能的试验中，由于高温合金长螺栓的特殊结构，出现高温合金长螺栓断裂会造成发动机严重损坏现象，故设计一款合适的疲劳夹具在测试其疲劳性能试验中是迫切的。试样件高温合金长螺栓是非标准件，有独特的结构，不能用普通夹具进行疲劳测试，并且大多数材料疲劳试验机配备的疲劳夹具结构复杂、体积庞大，在高温或模拟实际使用工况环境条件下使用容易失效，引起试验数据不准确，更严重无法进行试验。在非标试样上开展疲劳试验时，需要设计加工专用夹具。
[n0004] 针对上述存在的问题，本实用新型旨在提供一种高温合金长螺栓拉-弯疲劳测试夹具，连接稳定性高、尺寸小且拆装方便，可放置于高温炉中在实际使用工况环境条件下完成高温合金长螺栓拉-弯疲劳测试。
[n0005] 为了实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案如下：
[n0006] 一种高温合金长螺栓拉-弯疲劳测试夹具，其特征在于：包括用于对高温合金长螺栓垂直方向进行固定的上夹具构件和下夹具构件，以及用于对所述高温合金长螺栓水平方向进行作用力传递的水平推杆；
[n0007] 所述上夹具构件包括上夹具连杆和上夹具，所述上夹具连杆与所述上夹具可拆卸连接；所述下夹具构件包括下夹具连杆和下夹具，所述下夹具连杆与所述下夹具之间也为可拆卸连接。
[n0008] 进一步的，所述上夹具内部为空心结构，所述空心结构的顶部与所述上夹具连杆螺纹连接，所述空心结构的下部为固定凹槽，所述固定凹槽为台阶状结构，且所述台阶状结构与所述高温合金长螺栓的头部相匹配；
[n0009] 所述上夹具连杆与所述上夹具之间还设有第一锁紧螺母。
[n0010] 进一步的，所述上夹具的外侧面上设有若干键槽。
[n0011] 进一步的，所述下夹具包括固定台和连接杆，所述连接杆与所述下夹具连杆螺纹连接；所述下夹具连杆与所述下夹具之间还设有第二锁紧螺母；
[n0012] 所述固定台的中心设有锁紧槽，所述锁紧槽与所述高温合金长螺栓的底部形状相匹配，且所述锁紧槽与所述高温合金长螺栓的底部螺纹连接。
[n0013] 进一步的，所述下夹具的上方还设有用于对所述固定台和所述高温合金长螺栓进行锁紧的第三锁紧螺母。
[n0014] 进一步的，所述水平推杆靠近所述高温合金长螺栓的一端设有弧形开口，所述弧形开口与所述高温合金长螺栓的外侧面相匹配。
[n0015] 本实用新型的有益效果是：与现有技术相比，本实用新型的改进之处在于，
[n0016] 1、本实用新型的高温合金长螺栓拉-弯疲劳测试夹具具有比较高的强度，能保证尺寸精度，可靠度高，上夹具的凹槽结构能够将高温合金长螺栓的头部进行固定，同时还能保证高温合金长螺栓与上夹具中轴线重合，保证对中度，减少装备误差，提高高温合金长螺栓拉-弯疲劳试验的准确度。
[n0017] 2、本实用新型的高温合金长螺栓拉-弯疲劳测试夹具对应的设置了水平推杆，且水平推杆的端部呈与高温合金长螺栓侧面相匹配的弧形开口状结构，可以将水平加载的力稳定无损耗且水平的传递到高温合金长螺栓上，使高温合金长螺栓受到最大的剪切应力。
[n0018] 3、本实用新型的高温合金长螺栓拉-弯疲劳测试夹具连接稳定性高、尺寸较小，拆装方便，可放置于高温炉中在实际使用工况环境条件下完成高温合金长螺栓拉-弯试验的疲劳夹具，对飞机发动机的高温合金长螺栓疲劳性能测试具有重大的意义。
[n0019] 图1为本实用新型高温合金长螺栓拉-弯疲劳测试夹具结构主视图。
[n0020] 图2为本实用新型高温合金长螺栓拉-弯疲劳测试夹具结构侧视图。
[n0021] 图3为本实用新型图1中A部分局部结构放大图。
[n0022] 图4为本实用新型图1中B部分局部结构放大图。
[n0023] 图5为本实用新型图1中C部分局部结构放大图。
[n0024] 图6为本实用新型上夹具连杆零件图。
[n0025] 图7为本实用新型下夹具连杆零件图。
[n0026] 图8为本实用新型上夹具零件图。
[n0027] 图9为本实用新型下夹具零件图。
[n0028] 图10为本实用新型水平推杆零件图。
[n0029] 其中：1-上夹具连杆，101-上夹具连杆外螺纹，2-上夹具，201-上夹具内螺纹，202-固定凹槽，203-键槽，3-下夹具连杆，301-凹槽，302-下夹具连杆内螺纹，4-下夹具，401-固定台，402-连接杆，403-下夹具外螺纹，404-锁紧槽，405-旋合台阶，5-水平推杆，501-弧形开口，6-第一锁紧螺母，7-第二锁紧螺母，8-第三锁紧螺母，9-高温合金长螺栓。
[n0030] 为了使本领域的普通技术人员能更好的理解本实用新型的技术方案，下面结合附图和实施例对本实用新型的技术方案做进一步的描述。
[n0031] 参照附图1-10所示的一种高温合金长螺栓拉-弯疲劳测试夹具，包括用于对高温合金长螺栓9垂直方向进行固定的上夹具构件和下夹具构件，以及用于对所述高温合金长螺栓9水平方向进行作用力传递的水平推杆5；
[n0032] 具体的，所述上夹具构件包括上夹具连杆1和上夹具2，所述上夹具连杆1的顶部与疲劳机连接，所述上夹具2为以短圆柱行结构，且所述上夹具的内部为空心结构，所述空心结构的上部与所述上夹具连杆1底部的形状相匹配，且所述空心结构的上部设有上夹具内螺纹201，所述上夹具连杆1的底部设有与所述上夹具内螺纹201相匹配的上夹具连杆外螺纹101；所述上夹具连杆1的底部通过所述上夹具连杆外螺纹101与上夹具2螺纹连接，所述上夹具连杆外螺纹101上还设有第一锁紧螺母6，且所述第一锁紧螺母6位于所述上夹具2的上方，当上夹具连杆1与上夹具2螺纹连接后，使用所述第一锁紧螺母6可进一步的对上夹具连杆1和上夹具2进行锁紧防松；所述空心结构的下部为固定凹槽202，所述固定凹槽202为台阶状结构，且所述台阶状结构与所述高温合金长螺栓9的头部相匹配；
[n0033] 本实施例中的夹具适用于GH4169高温合金长螺栓，总长为121mm，最大处圆柱直径为φ7.4，其头部截面是一个角度45°的梯形，因此，所述固定凹槽202的截面为角度90°的圆锥面，固定凹槽202与高温合金长螺栓9的头部凸台相匹配，利用高温合金长螺栓9的自重将长螺栓悬挂在上夹具2上，保证高温合金长螺栓9与上夹具2中轴线重合，可保证对中度，减少装备误差，提高高温合金长螺栓拉-弯疲劳试验的准确度。
[n0034] 进一步的，为了方便上夹具2的安装，在所述上夹具2的表面铣出若干键槽203，方便紧密旋合。
[n0035] 进一步的，所述下夹具构件包括下夹具连杆3和下夹具4，所述下夹具4包括固定台401和连接杆402，所述固定台401和所述连接杆402一体成型，所述连接杆402的表面设有下夹具外螺纹403，所述下夹具连杆3的顶部开设有凹槽301，所述凹槽的内表面设有与所述下夹具外螺纹403相匹配的下夹具连杆内螺纹302；如此，通过所述下夹具连杆内螺纹302和下夹具外螺纹403便可将下夹具4安装在下夹具连杆3上；所述连接杆402上还套设有第二锁紧螺母7，用于所述下夹具4安装在下夹具连杆3上以后进一步的对下夹具连杆3和下夹具4之间进行锁紧防松。
[n0036] 所述固定台401的中心设有锁紧槽404，所述锁紧槽404与所述高温合金长螺栓9的底部形状相匹配，且所述锁紧槽404的内表面设有与所述高温合金长螺栓9底部螺纹相匹配的内螺纹，所述高温合金长螺栓9底部通过旋进锁紧槽404中进行固定。
[n0037] 进一步的，所述下夹具4的上方还设有用于对所述固定台401和所述高温合金长螺栓9进行锁紧的第三锁紧螺母8，在安装时先将第三锁紧螺母8旋在高温合金长螺栓9上，然后将高温合金长螺栓9旋进锁紧槽404中直至锁紧槽404的底部，然后旋紧第三锁紧螺母8，对高温合金长螺栓9和下夹具4的固定台401进行锁紧防松。
[n0038] 进一步的，所述水平推杆5靠近所述高温合金长螺栓9的一端设有弧形开口501，所述弧形开口501与所述高温合金长螺栓9的外侧面相匹配。
[n0039] 进一步的，本申请中高温合金长螺栓拉-弯疲劳测试夹具的所有结构均采用高温合金K418，可满足高温合金长螺栓拉-弯疲劳试验的要求。
[n0040] 本实用新型在使用的过程中，先将高温合金长螺栓从上夹具的顶部插入，使高温合金长螺栓的头部卡在上夹具的固定凹槽中，然后将上夹具与上夹具连杆旋接固定后使用第一锁紧螺母进行锁紧防松；再将第三锁紧螺母套在高温合金长螺栓的底部，将高温合金长螺栓的底部旋进下夹具的锁紧槽中，使用十三锁紧螺母进行锁紧防松，将下夹具与下夹具连杆旋接固定后使用第二锁紧螺母进行锁紧防松，此时便可将上夹具连杆和下夹具连杆与疲劳机的垂直作动器连接进行试验；将水平推杆与高温合金长螺栓的中点位同高，并使水平推杆的弧形开口与高温合金长螺栓的侧面接触，水平推杆的另一端与疲劳机的水平作动器连接，如此水平推杆便可将水平加载的力稳定无损耗且水平的传递到高温合金长螺栓上，且可以保证高温合金长螺栓受到最大的剪切应力。
[n0041] 以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

权利要求:
Claims (6)
[0001] 1.一种高温合金长螺栓拉-弯疲劳测试夹具，其特征在于：包括用于对高温合金长螺栓(9)垂直方向进行固定的上夹具构件和下夹具构件，以及用于对所述高温合金长螺栓(9)水平方向进行作用力传递的水平推杆(5)；
所述上夹具构件包括上夹具连杆(1)和上夹具(2)，所述上夹具连杆(1)与所述上夹具(2)可拆卸连接；所述下夹具构件包括下夹具连杆(3)和下夹具(4)，所述下夹具连杆(3)与所述下夹具(4)之间也为可拆卸连接。
[0002] 2.根据权利要求1所述的一种高温合金长螺栓拉-弯疲劳测试夹具，其特征在于：所述上夹具(2)内部为空心结构，所述空心结构的顶部与所述上夹具连杆(1)螺纹连接，所述空心结构的下部为固定凹槽(202)，所述固定凹槽(202)为台阶状结构，且所述台阶状结构与所述高温合金长螺栓(9)的头部相匹配；
所述上夹具连杆(1)与所述上夹具(2)之间还设有第一锁紧螺母(6)。
[0003] 3.根据权利要求2所述的一种高温合金长螺栓拉-弯疲劳测试夹具，其特征在于：所述上夹具(2)的外侧面上设有若干键槽(203)。
[0004] 4.根据权利要求1所述的一种高温合金长螺栓拉-弯疲劳测试夹具，其特征在于：所述下夹具(4)包括固定台(401)和连接杆(402)，所述连接杆(402)与所述下夹具连杆(3)螺纹连接；所述下夹具连杆(3)与所述下夹具(4)之间还设有第二锁紧螺母(7)；
所述固定台(401)的中心设有锁紧槽(404)，所述锁紧槽(404)与所述高温合金长螺栓(9)的底部形状相匹配，且所述锁紧槽(404)与所述高温合金长螺栓(9)的底部螺纹连接。
[0005] 5.根据权利要求4所述的一种高温合金长螺栓拉-弯疲劳测试夹具，其特征在于：所述下夹具(4)的上方还设有用于对所述固定台(401)和所述高温合金长螺栓(9)进行锁紧的第三锁紧螺母(8)。
[0006] 6.根据权利要求1所述的一种高温合金长螺栓拉-弯疲劳测试夹具，其特征在于：所述水平推杆(5)靠近所述高温合金长螺栓(9)的一端设有弧形开口(501)，所述弧形开口(501)与所述高温合金长螺栓(9)的外侧面相匹配。

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公开号 | 公开日

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引用文献:

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公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题

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法律状态:
2021-10-01| GR01| Patent grant|

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2021-10-01| GR01| Patent grant|

优先权:

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申请号 | 申请日 | 专利标题

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