液壓彈簧式直接拉伸試驗用三爪卡盤限位巖石試樣固定裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于對脆性材料進行直接拉伸試驗用的裝置，特別涉及一種在直接拉伸試驗中與試驗機配套的巖石試樣固定裝置。
【背景技術】
[0002]對巖石試樣進行直接拉伸試驗是獲得巖石抗拉強度數(shù)據(jù)的主要手段。在直接拉伸試驗中，與試驗機配套的試樣固定裝置一般由上位夾具和下位夾具組成，上位夾具和下位夾具均包括與試驗機連接的接頭，固定試樣的端帽，連接接頭與端帽的鏈條；下位夾具由于要承接拉伸試驗所破壞的部分試樣和下端帽，還包括剛性筒體和墊板組成的支撐構件。此種結構的試樣固定裝置，由于支撐構件不能在整個試驗過程對試樣和下端帽起到有效支撐作用，因而不能進行峰值應力后的力學效應測試。
[0003]CN200610022224.8公開了一種直接拉伸試驗的彈簧支撐式下位夾具，將試樣固定裝置中下位夾具的支撐構件設計為壓縮螺旋彈簧或壓縮螺旋彈簧和托板的組合。這樣雖然實現(xiàn)了直接測試巖石類脆性材料試驗峰值應力后的力學效應，但尚存在以下不足:(1)試驗中壓縮螺旋彈簧的中心線易與試驗機的中心線不重合，從而會對被測試試件形成附加偏心力，影響測試結果的準確性；(2)由于上位夾具與下位夾具的結構不同，因而試驗中試件兩端加載剛度不一致，導致被測試巖石突然破壞，對有效測定峰值應力后的力學效應仍不是很理想；(3)鏈條與端帽連接時，操作極為不方便且勞動強度較大，對拉伸承載能力低的巖石，還極易造成試件損傷而導致無法試驗。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術的不足，提供液壓彈簧式直接拉伸試驗用三爪卡盤限位巖石試樣固定裝置，以便能確保試驗中螺旋彈簧的中心線與試驗機的中心線重合及試件兩端加載剛度一致，并使鏈條與端帽的連接便捷、省力，提高功效。
[0005]本發(fā)明所述液壓彈簧式直接拉伸試驗用三爪卡盤限位巖石試樣固定裝置，由下位夾具和上位夾具組成；所述下位夾具包括與試驗機底部加載座連接的下接頭、固定試樣的下端帽、連接下接頭與下端帽的下鏈條、第一螺旋彈簧、第一中心限位機構、第二中心限位機構和第一液壓機構，下端帽由試樣固定槽和連接段構成；所述上位夾具包括與試驗機頂部加載座連接的上接頭、固定試樣的上端帽、連接上接頭與上端帽的上鏈條、第二螺旋彈簧、第三中心限位機構、第四中心限位機構和第二液壓機構，上端帽由試樣固定槽和連接段構成；所述第一中心限位機構、第二中心限位機構、第三中心限位機構和第四中心限位機構的結構相同，均由三爪卡盤、支撐件和轉接板組成，支撐件的一端與轉接板連接，另一端與三爪卡盤連接；所述第一液壓機構、第二液壓機構的結構相同，均包括圓環(huán)形活塞及與圓環(huán)形活塞組合的圓環(huán)形油缸；第一中心限位機構與試驗機底部加載座組合安裝，第一中心限位機構中的三爪卡盤與試驗機底部加載座接觸，所述下接頭位于三爪卡盤的中心孔內(nèi)，第一中心限位機構中三爪卡盤的三個卡爪自由端分別與下接頭的外側面接觸；第二中心限位機構與下端帽組合安裝，第二中心限位機構中的三爪卡盤與下端帽的試樣固定槽底部外壁接觸，下端帽的連接段位于三爪卡盤的中心孔內(nèi)，第二中心限位機構中三爪卡盤的三個卡爪自由端分別與下端帽連接段的外側面接觸；第一液壓機構與第一中心限位機構或第二中心限位機構組合安裝，當?shù)谝灰簤簷C構與第一中心限位機構組合安裝時，第一液壓機構中的圓環(huán)形油缸與第一中心限位機構中的轉接板連接，第一螺旋彈簧的一端與第一液壓機構中的圓環(huán)形活塞連接，另一端與第二中心限位機構中的轉接板連接，當?shù)谝灰簤簷C構與第二中心限位機構組合安裝時，第一液壓機構中的圓環(huán)形油缸與第二中心限位機構中的轉接板連接，第一螺旋彈簧的一端與第一液壓機構中的圓環(huán)形活塞連接，另一端與第一中心限位機構中的轉接板連接，所述下鏈條位于第一中心限位機構、第一液壓機構、第一螺旋彈簧、第二中心限位機構圍成的空間內(nèi)；第三中心限位機構與上端帽組合安裝，第三中心限位機構中的三爪卡盤與上端帽的試樣固定槽底部外壁接觸，上端帽的連接段位于三爪卡盤的中心孔內(nèi)，第三中心限位機構中三爪卡盤的三個卡爪自由端分別與上端帽連接段的外側面接觸；第四中心限位機構與試驗機頂部加載座組合安裝，第四中心限位機構中的三爪卡盤與試驗機頂部加載座接觸，所述上接頭位于三爪卡盤的中心孔內(nèi)，第四中心限位機構中三爪卡盤的三個卡爪自由端分別與上接頭的外側面接觸；第二液壓機構與第三中心限位機構或第四中心限位機構組合安裝，當?shù)诙簤簷C構與第三中心限位機構組合安裝時，第二液壓機構中的圓環(huán)形油缸與第三中心限位機構中的轉接板連接，第二螺旋彈簧的一端與第二液壓機構中的圓環(huán)形活塞連接，另一端與第四中心限位機構中的轉接板連接，當?shù)诙簤簷C構與第四中心限位機構組合安裝時，第二液壓機構中的圓環(huán)形油缸與第四中心限位機構中的轉接板連接，第二螺旋彈簧的一端與第二液壓機構中的圓環(huán)形活塞連接，另一端與第三中心限位機構中的轉接板連接，所述上鏈條位于第三中心限位機構、第二液壓機構、第二螺旋彈簧、第四中心限位機構圍成的空間內(nèi)。
[0006]本發(fā)明所述液壓彈簧式直接拉伸試驗用三爪卡盤限位式巖石試樣固定裝置中，所述第一中心限位機構、第二中心限位機構、第三中心限位機構和第四中心限位機構中的支撐件為四根圓桿，轉接板為圓環(huán)形板，四根圓桿均勻安裝在三爪卡盤和轉接板的圓環(huán)面上；或所述第一中心限位機構、第二中心限位機構、第三中心限位機構和第四中心限位機構中的支撐件為兩個橫截面為圓弧形的板體，轉接板為圓環(huán)形板，兩個板體對稱安裝在三爪卡盤和轉接板的圓環(huán)面上。
[0007]本發(fā)明所述液壓彈簧式直接拉伸試驗用三爪卡盤限位巖石試樣固定裝置中，所述三爪卡盤是手動卡盤或氣動卡盤或液壓卡盤。
[0008]本發(fā)明具有以下有益效果:
[0009]1、由于本發(fā)明所述巖石試樣固定裝置的下位夾具和上位夾具中均設置有螺旋彈簧和兩個中心限位機構，因而不僅能確保試驗中試件兩端加載剛度一致，更有效的測試巖石試驗峰值應力后的力學效應，而且通過下位夾具和上位夾具的中心限位機構中的三爪卡盤能確保試驗中螺旋彈簧的中心線與試驗機的中心線重合，避免了附加偏心力的產(chǎn)生，不僅提高了試驗成功率，還有利于提高測試結果的準確性。
[0010]2、由于下位夾具和上位夾具中均設置有液壓機構，鏈條與端帽連接時，可通過液壓機構中的圓環(huán)形活塞帶動螺旋彈簧和中心限位機構運動或壓縮螺旋彈簧，將鏈條與端帽的連接部位暴露出來，因而鏈條與端帽的連接便捷、省力，功效提高，同時還有利于保護被測試件在加載前不被造成損傷而影響測試結果的可靠性。
【附圖說明】
[0011]圖1為本發(fā)明所述液壓彈簧式直接拉伸試驗用三爪卡盤限位巖石試樣固定裝置的結構示意圖。
[0012]圖2為三爪卡盤的一種結構示意圖。
[0013]圖3為本發(fā)明所述液壓彈簧式直接拉伸試驗用三爪卡盤限位巖石試樣固定裝置中第一中心限位機構或第二中心限位機構或第三中心限位機構或第四中心限位機構的第一種結構示意圖(支撐件為圓桿)。
[0014]圖4為圖3的俯視圖。
[0015]圖5為本發(fā)明所述液壓彈簧式直接拉伸試驗用三爪卡盤限位巖石試樣固定裝置中第一中心限位機構或第二中心限位機構或第三中心限位機構或第四中心限位機構的第二種結構示意圖(支撐件為弧形板體)。
[0016]圖6為圖5的俯視圖。
[0017]圖7為本發(fā)明所述液壓彈簧式直接拉伸試驗用三爪卡盤限位巖石試樣固定裝置中第一液壓機構或第二液壓機構的結構示意圖。
[0018]圖8為圖7的俯視圖。
[0019]圖中，I一試驗機底部加載座，2一二爪卡盤，2-1一第一爪盤體，2-2一第二爪盤體，2-3一卡爪，2-4一小維齒輪，2-5一大維齒輪，2-5-1一平面螺紋，2-5-2一維齒，3一下接頭，4一支撐件，5—轉接板，6—下鏈條，7—下插銷，8—下端帽，9一巖石試樣，10—上端帽，11一上插銷，12 一上鏈條，13 一上接頭，14 一試驗機頂部加載座，15 一第一螺旋彈費，16 一第二螺旋彈簧，17 —圓環(huán)形活塞，18 —圓環(huán)形油缸，19一活塞限位環(huán)，20—密封圈，21—輸油管，22—控制閥ο
【具體實施方式】
[0020]下面通過實施例對本發(fā)明所述液壓彈簧式直接拉伸試驗用三爪卡盤限位巖石試樣固定裝置做進一步說明。
[0021]本實施例中，液壓彈簧式直接拉伸試驗用三爪卡盤限位巖石試樣固定裝置如圖1所示，由下位夾具和上位夾具組成。所述下位夾具包括與試驗機底部加載座I連接的下接頭3、固定試樣的下端帽8、連接下接頭與下端帽的下鏈條6、第一螺旋彈簧15、第一中心限位機構、第二中心限位機構和第一液壓機構，下端帽8由試樣固定槽和連接段構成，第一螺旋彈簧15為圓柱壓縮螺旋彈簧；所述上位夾具包括與試驗機頂部加載座14連接的上接頭13、固定試樣的上端帽10、連接上接頭與上端帽的上鏈條12、第二螺旋彈簧16、第三中心限位機構、第四中心限位機構和第二液壓機構，上端帽10由試樣固定槽和連接段構成，第二螺旋彈簧16為圓柱壓縮螺旋彈簧。
[0022]所述第一中心限位機構、第二中心限位機構、第三中心限位機構和第四中心限位機構的結構相同，均由三爪卡盤2、支撐件4和轉接板5組成，如圖3、圖4所示；三爪卡盤為手動卡盤，其結構如圖2所示，包括第一爪盤體2-1、第二爪盤體2-2、三個卡爪2-3、小錐齒輪2-4和大錐齒輪2-5，第一爪盤體2-1、第二爪盤體2-2為圓環(huán)形盤體，它