一种电液伺服疲劳试验机防扭转装置的制作方法

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本实用新型涉及材料力学性能试验技术领域，具体涉及一种电液伺服疲劳试验机防扭转装置。


背景技术：

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力学性能是材料的主要性能指标，也是工程结构件选材的重要依据，因此能够快速准确的测量出材料的力学性能就尤为重要。现在测量材料的力学性能有很多设备，如电子万能试验机、电液伺服疲劳试验机等。但是电子万能试验机只能测量材料的静态力学性能(拉伸、压缩、弯曲等)，而电液伺服疲劳试验机既可以测量材料的静态力学性能，又可以测量材料的动态力学性能(疲劳、断裂韧性、裂纹扩展速率等)，因此，电液伺服疲劳试验机测量范围更全面一些。拉伸或者轴向疲劳等试样均要求试样只能受轴向力，不能掺杂其他方向的力。
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电液伺服疲劳试验机的一端液压夹头固定在载荷传感器上是不可转动的，另一端液压夹头固定连接在疲劳机的作用杆上。疲劳机的作用杆是可以轴向升降以及周向旋转的，从而导致一端的液压夹头也可以旋转。当进行力学性能测试时，液压夹头分别夹住试样材料的两端进行力学性能试验，但是在试验的过程中作用杆会在轴向加载的同时周向也会发生轻微的转动，从而会对试样材料产生一个扭力。作用杆转动产生的扭力虽然很小，对于一些比较大的试样不会有影响，但是对于微小试样来说，结果就很严重了。很多材料因为尺寸的限制只能做成很小的试样，作用杆转动产生的扭力对于小试样来说就很大了，这个外加扭力会导致微小试样的受力状态发生变化，小试样由单纯的轴向加载变为轴向和扭向的复合加载，从而改变小试样材料的受力方式进而导致力学性能的测量结果不准确，大大增加了实验结果的系统误差。另外，小试样材料的内部微观结构也会因为这个扭力的加入而引起发生变化，甚至一些微小试样在试验的过程中会因发生扭转变形而导致试样报废。
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因此，对于一些微小的材料试样来说，要想获得其准确的材料力学性能必须想方设法避免作用杆发生扭转，以提高材料在力学试验的准确性，加快材料的力学性能试验周期，为后续的构件使用提供可靠参考。


技术实现要素：

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针对微小试样在使用电液伺服疲劳试验机进行力学性能测试的过程中可能出现扭转现象而导致试验结果的不准确的问题，本实用新型提供一种电液伺服疲劳试验机防扭转装置，该装置能够避免试验时外加扭力对试验的影响，从而能够大幅度的提高力学性能试验的准确性。
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为实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案如下：
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一种电液伺服疲劳试验机防扭转装置，与电液伺服疲劳试验机配合使用，该防扭转装置包括横杆、立柱和滑轮三部分；其中：所述立柱为圆柱状结构，所述立柱固定在电液伺服疲劳试验机的工作平台上；所述横杆为条形板状结构，横杆的一端固定在电液伺服疲
劳试验机的作用杆上，横杆的另一端设计为u形结构，横杆的u形结构的两个自由端各连接一个滑轮，两个滑轮的内侧面与所述立柱的相对两个侧表面分别接触(抵接)，且滑轮能够沿所述立柱的侧表面滑动。
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所述立柱通过固定块固定在工作平台上，所述固定块的一端的侧面设有条形凹槽，条形凹槽的内凹面与所述立柱的外侧面相适应，且二者用螺栓固定。
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所述横杆在固定于作用杆上的一端开有圆孔，通过圆孔将横杆套装并固定于所述作用杆上。
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所述横杆的圆孔边缘处设有缺口，缺口两侧开有螺栓孔；横杆套入作用杆之后，通过缺口处的螺栓孔拧入锁紧螺栓将所述横杆锁紧在作用杆上。
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所述横杆的u形结构上在其两个平行端开有螺栓孔，并通过穿入锁紧螺栓进行锁紧，以保证两个滑轮能够紧密贴合在所述立柱的相对两侧面上。
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所述横杆和立柱均使用20crmn钢机械加工而成，具有刚度大、抗变形能力强、美观性好的特点。
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所述立柱表面采用电镀cr处理，具有表面硬度高、耐磨性好、光泽度好等特点。
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所述立柱垂直固定在疲劳试验机的工作台面上，且立柱轴向与作用杆轴向平行。
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本实用新型设计原理如下：
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横杆一端通过锁紧螺栓水平固定在可转动的作动杆上，另一端两个滑轮固定在横杆的u型结构的两个自由端上，滑轮在横杆上的安装位置可以根据立柱位置进行调节，滑轮与立柱的侧面相切，滑轮能够与横杆一起沿着立柱上下自由滑动。当试验机的作动杆上升/下降的时候，作动杆带着横杆上的滑轮沿着立柱上升/下降，因为立柱与作用杆保持平行且表面光滑，所以在滑轮上升/下降的过程中不会对试样产生轴向力；而当作动杆想要发生转动的时候，横杆以及滑轮又会与立柱固定阻止其转动，因而也不会对试样产生扭力。从而可以保证实验结果的准确性。
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本实用新型的优点和有益效果如下：
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1、本实用新型利用机械装置能够在保证作用杆正常工作的前提下强制固定作用杆，防止作用杆转动，从而从根本上消除因作用杆转动产生的扭力对试样的影响，该装置由三部分组成：立柱、横杆和滑轮。立柱是通过螺栓直接固定在试验机的单侧支撑柱而垂直立于工作台面上，且需要保证立柱、试验机支撑柱、作用杆三者保持互相平行。横杆的一端是水平固定在作用杆上，另一端连接两个使用耐磨合金制成的滑轮，这两个滑轮分别卡在立柱的两侧保证横杆可以顺畅的沿着立柱滑动。横杆固定在作动杆的位置不能够影响作动杆的轴向运动，刚性连接且不能旋转。试验机工作的时候，固定在作用杆上的横杆可以通过滑轮随着作用杆的升降而沿着立柱上下滑动。当作用杆想要转动的时候，横杆上的两个滑轮又会通过立柱的锁定来阻止作用杆的转动，进而避免给试样施加额外的扭力，从而保证试样只受轴向力。因此可以保证试验结果的准确性。
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2、该装置能够利用该防扭装置来有效地防止作用杆的扭转，避免外加扭力对试验的影响，从而能够大幅度的提高力学性能试验的准确性。通过防扭装置的改进能够通过减少作动杆的转动来有效地改善试样轴向受力不均问题，尤其是针对小试样的力学性能测试来说：该装置可以保证试验的准确性和广泛应用。该冷却装置还具有可靠性高、操作简单、成本低廉、维修方便等特点。
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3、适用范围广。该装置结构简单，适用于所有电液伺服疲劳试验机，无论是作动缸上置还是作动缸下置，大载荷还是小载荷试验机均可使用。安装步骤比较简单，无需复杂操作单人即可完成安装，也不需要后期维护保养，使用成本低廉，一劳永逸。
附图说明
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图1为本实用新型电液伺服疲劳试验机防扭转装置结构示意图。
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图2为本实用新型防扭转装置中横杆结构示意图。
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图3为本实用新型防扭转装置使用过程示意图(试验机夹头在最低点)。
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图4为本实用新型防扭转装置使用过程示意图(试验机夹头在最高点)。
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其中：1-横杆；101-圆孔；102-缺口；103-锁紧螺栓ⅰ；104-锁紧螺栓ⅱ；2-立柱；3-滑轮；4-固定块；5-作用杆；6-工作平台；7-支撑柱；8-夹头。
具体实施方式
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为了进一步理解本实用新型，以下结合实例对本实用新型进行描述，但实例仅为对本实用新型的特点和优点做进一步阐述，而不是对本实用新型权利要求的限制。
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如图1-2所示，本实用新型提供一种电液伺服疲劳试验机防扭转装置，包括横杆1、立柱2和滑轮3三部分；各部分结构具体如下：
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所述立柱为圆柱状结构，立柱通过固定块4固定在电液伺服疲劳试验机的工作平台6上；所述固定块4的一端的侧面设有条形凹槽，条形凹槽的内凹面(内凹面为半圆形横截面)与所述立柱2的外侧面相适应，条形凹槽内表面与立柱外侧面用螺栓固定在一起。
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所述横杆1为条形板状结构，横杆的一端开有一个带缺口102的圆孔101，缺口两侧开有螺栓孔；通过圆孔将横杆套在电液伺服疲劳试验机的作用杆5上适当位置，然后通过缺口102处的螺栓孔拧入锁紧螺栓ⅰ103将所述横杆锁紧在作用杆上。
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所述横杆的另一端设计为u形结构，u形结构的两个自由端各固定一个滑轮3，两个滑轮的内侧面与所述立柱的相对两个侧表面分别接触(抵接)，滑轮能够沿所述立柱的侧表面滚动。所述横杆的u形结构上在其两个平行的自由端开有螺栓孔，螺栓孔穿入锁紧螺栓ⅱ104进行锁紧，以保证两个滑轮能够紧密贴合在所述立柱的相对两侧面上。
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所述横杆和立柱均使用20crmn钢机械加工而成，具有刚度大、抗变形能力强、美观性好的特点。
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所述立柱表面采用电镀cr处理，具有表面硬度高、耐磨性好、光泽度好等特点。
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所述立柱垂直固定在疲劳试验机的工作平台6上，且立柱轴向与作用杆5轴向平行。
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本实用新型的防扭转装置使用过程如下：
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(1)按照图纸要求加工好横杆部分和立柱；
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(2)将立柱按照图纸要求垂直安装在疲劳试验机工作平台上，且与作动杆5和试验机支撑柱7互相保持平行。
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(3)将横杆的一端安装在疲劳试验机作动杆上且保证横杆水平。
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(4)将两个滑轮安装(螺栓拧紧)在横杆的u形结构的两个自由端，调节滑轮的安装位置使滑轮面正好与立柱的侧面无缝接触且可以无摩擦上下滑动。
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(5)如图3-4，升降作动杆5，观察横杆是否可以顺利沿着立柱2升降，且载荷无变化，尝试转动液压夹头8无法转动。
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(6)按照试验操作规程要求安装试样，设置试验参数，开始试验。
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该装置使用时，要求整个横杆与作动杆刚度连接无松动，横杆保持水平。两个滑轮正好位于立柱的两侧，且无缝接触，滑轮转动顺畅无阻力。
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使用本实用新型新型装置以后，有效地解决了微小试样材料在轴向加载过程中出现的扭力难题，立柱表面光滑，也不会对试样附加轴向力。整个装置在试验过程中不会对试验材料产生影响且不会损伤疲劳试验机；整套装备的使用和维护成本都很低。经过实践证明：该装置的使用能够极大地提高了试验数据的有效性，避免进行重复试验，减少了重复试验带来的试验费用增加及资源浪费问题，降低了试验机的使用成本。