夹具和材料试验装置

技术领域

本申请涉及夹具技术领域，尤其涉及一种夹具和材料试验装置。

背景技术

材料是进行工业生产的物质基础，优质的材料是生产高质量产品的基本保障和前提条件。对材料进行测试能够为材料生产提供研制和发展新材料、改进材料质量、发挥材料最大限度潜力以及分析材料制件故障提供理性的科学支持。

相关技术中，针对材料的不同性能，对材料进行的测试也分为很多种类。可以通过摩擦磨损试验来测定材料的抗磨损性能。摩擦磨损试验装置可以包括夹具和摩擦件，夹具可以用于固定待测材料，摩擦件可以用于向待测材料施加摩擦力。

然而，上述夹具容易松动而无法夹紧待测材料，从而影响摩擦磨损试验装置的测量准确性。

发明内容

鉴于上述至少一个技术问题，本申请实施例提供一种夹具和材料试验装置，夹具可以牢固的夹紧待夹件，从而可以保证材料试验装置的测量准确性。

本申请实施例提供如下技术方案：

本申请实施例的第一方面提供一种夹具，用于夹紧待夹件，包括：基座组件、压设件和线圈，基座组件具有第一表面，压设件位于基座组件的第一表面的一侧，待夹件用于设置于第一表面和压设件之间；线圈用于产生磁场，压设件位于磁场中，磁场作用于压设件，以使压设件受到朝向第一表面的磁力。

本申请实施例提供的夹具，夹具可以用于夹紧待夹件，夹具可以包括基座组件、压设件和线圈，基座组件可以具有第一表面，压设件可以位于基座组件的第一表面的一侧，待夹件可以用于设置于第一表面和压设件之间。线圈可以用于产生磁场，压设件可以位于磁场中，磁场可以作用于压设件，以使压设件受到朝向第一表面的磁力，使得压设件可以将待夹件夹紧于压设件和第一表面之间。由于压设件和第一表面之间的夹紧力是由线圈和压设件之间的磁力提供，频率较高的动态力的周期性作用不会影响压设件和线圈之间的磁力，从而不会影响压设件和第一表面对待夹件的夹紧力，从而可以牢固的夹紧待夹件，使得待夹件不会随着外力的作用而在压设件和第一表面之间摆动，从而避免干扰试验，以保证试验的结果的准确性，从而保证材料试验装置的测量准确性。

在一种可能的实施方式中，线圈位于第一表面背离压设件的一侧，压设件包括铁磁性固体或磁铁，当线圈处于通电状态时，线圈与压设件相互吸引；

或，线圈位于压设件背离第一表面的一侧，压设件包括磁铁，当线圈处于通电状态时，线圈与压设件相互排斥。

在一种可能的实施方式中，线圈包括第一线圈和第二线圈，第一线圈套设于第二线圈的外侧；

第一线圈用于产生第一磁场，第二线圈用于产生第二磁场，第一磁场和第二磁场的磁场方向相反，第一线圈的磁通量大于第二线圈的磁通量。

在一种可能的实施方式中，第一线圈和第二线圈的缠绕方向相反，第一线圈和第二线圈串联；

第一线圈的匝数为n

n

在一种可能的实施方式中，压设件上具有通孔，通孔沿压设件至第一表面的方向贯穿压设件；

第一线圈周向的内壁在第一表面的所在平面上的正投影与压设件周向的外壁在第一表面的所在平面上的正投影重合；

和/或，第二线圈周向的内壁在第一表面的所在平面上的正投影与通孔的孔壁在第一表面的所在平面上的正投影重合。

在一种可能的实施方式中，还包括支撑件，支撑件包括第一支撑件和两个环形且相互套设的第二支撑件，两个第二支撑件的底端通过第一支撑件相连；

第一线圈和第二线圈分别环设于两个第二支撑件径向的一侧的壁面上。

在一种可能的实施方式中，第一表面上设置多个凸起结构，多个凸起结构沿第一表面的延伸方向排布，且与压设件相对设置，凸起结构的刚度大于待夹件的刚度；

沿平行于第一表面的截面，凸起结构的截面面积由第一表面至压设件的方向逐渐减小。

在一种可能的实施方式中，基座组件包括基座和基座盖，基座朝向压设件的一侧具有第一凹槽，基座盖和压设件均位于第一凹槽中；

基座盖背离第一凹槽的槽底壁一侧的面形成第一表面

在一种可能的实施方式中，还包括环形的密封件，基座具有环形的第二凹槽和第三凹槽，第二凹槽和第三凹槽的槽口均位于第一凹槽的槽底壁，第三凹槽环设于第二凹槽的外侧，基座盖覆盖第二凹槽和第三凹槽；

线圈位于第二凹槽中，密封件位于第三凹槽中，密封件抵接于基座盖和第三凹槽的槽底壁。

和/或，夹具包括冷却罩，位于第一凹槽外侧的基座上具有环形的第四凹槽，冷却罩罩设于基座朝向压设件的一侧，冷却罩的端部位于第四凹槽中；冷却罩中具有冷却腔，冷却罩上具有冷却孔，冷却孔与冷却腔连通，冷却腔与第一凹槽连通；

和/或，夹具包括加热件和温度传感器，加热件和温度传感器均位于基座中。

本申请实施例的第二方面提供一种材料试验装置，包括上述第一方面中的夹具。

本申请实施例提供的材料试验装置，材料试验装置可以包括夹具，夹具可以用于夹紧待夹件，夹具可以包括基座组件、压设件和线圈，基座组件可以具有第一表面，压设件可以位于基座组件的第一表面的一侧，待夹件可以用于设置于第一表面和压设件之间。线圈可以用于产生磁场，压设件可以位于磁场中，磁场可以作用于压设件，以使压设件受到朝向第一表面的磁力，使得压设件可以将待夹件夹紧于压设件和第一表面之间。由于压设件和第一表面之间的夹紧力是由线圈和压设件之间的磁力提供，频率较高的动态力的周期性作用不会影响压设件和线圈之间的磁力，从而不会影响压设件和第一表面对待夹件的夹紧力，从而可以牢固的夹紧待夹件，使得待夹件不会随着外力的作用而在压设件和第一表面之间摆动，从而避免干扰试验，以保证试验的结果的准确性，从而保证材料试验装置的测量准确性。

本申请的构造以及它的其他发明目的及有益效果将会通过结合附图而对优选实施例的描述而更加明显易懂。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的夹具的爆炸图；

图2为本申请实施例提供的夹具的侧视剖面图；

图3为本申请实施例提供的线圈和支撑件的结构示意图；

图4为本申请实施例提供的基座盖的俯视图；

图5为图4中A部分的放大图。

附图标记说明：

100：夹具；110：压设件； 111：通孔；

120：基座组件；120a：第一表面；121：基座；

122：基座盖；1221：凸起结构；130：线圈；

131：第一线圈；132：第二线圈； 140：支撑件；

141：第一支撑件；142：第二支撑件； 151：第一凹槽；

152：第二凹槽；153：第三凹槽； 154：第四凹槽；

160：密封件；170：冷却罩； 171：冷却孔；

172：孔洞；173：冷却腔； 181：温度传感器；

182：加热件；190：连接件。

具体实施方式

相关技术中，可以通过摩擦磨损试验来测定材料的抗磨损性能。摩擦磨损试验装置可以包括夹具和摩擦件，夹具可以用于夹紧待测材料，摩擦件可以用于向待测材料施加摩擦力。夹具作为承受动态力和往复摩擦力的核心结构，需要保证其强度，以使得夹具能够承受较大载荷而不被破坏，还需夹具在受频率较高的动态力的周期性作用时不易松动，以使夹具具有牢固的夹紧力。其中，夹具可以包括第一夹紧件和第二夹紧件，待测材料设置于第一夹紧件和第二夹紧件之间，并通过螺钉将第一夹紧件和第二夹紧件之间固定，从而使得第一夹紧件和第二夹紧件可以夹紧待测材料。

然而，随着摩擦磨损试验的进行，螺钉在受频率较高的动态力的周期性作用下容易产生松动而无法夹紧待测材料，使得待测材料随着往复摩擦力的作用而在第一夹紧件和第二夹紧件之间往复摆动，从而干扰摩擦磨损试验，导致摩擦磨损试验的结果的误差较大，从而影响摩擦磨损试验装置的测量准确性，甚至不能正常维持试验的进行。

基于上述的至少一个技术问题，本申请实施例提供一种夹具和材料试验装置，夹具可以用于夹紧待夹件，夹具可以包括基座组件、压设件和线圈，基座组件可以具有第一表面，压设件可以位于基座组件的第一表面的一侧，待夹件可以用于设置于第一表面和压设件之间。线圈可以用于产生磁场，压设件可以位于磁场中，磁场可以作用于压设件，以使压设件受到朝向第一表面的磁力，使得压设件可以将待夹件夹紧于压设件和第一表面之间。由于压设件和第一表面之间的夹紧力是由线圈和压设件之间的磁力提供，频率较高的动态力的周期性作用不会影响压设件和线圈之间的磁力，从而不会影响压设件和第一表面对待夹件的夹紧力，从而可以牢固的夹紧待夹件，使得待夹件不会随着外力的作用而在压设件和第一表面之间摆动，从而避免干扰试验，以保证试验的结果的准确性，从而保证材料试验装置的测量准确性。另外，通过磁力固定压设件的方式较为便捷，可以提高压设件的装配效率。其次，可以通过调节线圈的电流大小、方向等来调整线圈的电磁力，从而可以满足不同的夹紧要求。

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

以下将结合图1-图5对本申请实施例提供的材料试验装置进行说明。

本申请实施例提供一种材料试验装置，材料试验装置可以对待夹件的材料性能进行试验。本申请实施例以待夹件为橡胶夹布为例进行说明。材料试验装置可以对橡胶夹布的至少一种材料性能进行试验。例如，材料试验装置可以进行摩擦磨损试验、撞击试验、硬度试验以及拉伸试验等。本申请实施例以材料试验装置可以进行摩擦磨损试验为例进行说明。

材料试验装置可以包括夹具100(图1)和摩擦件，夹具100可以用于夹紧橡胶夹布，摩擦件可以用于摩擦橡胶夹布。摩擦件的材料可以包括铁、镍、钴、铜等金属材料，或者其他非金属材料。例如，摩擦件可以包括铁磁性固体。

以下对本申请实施例提供的夹具100进行说明。

参见图1和图2，本申请实施例提供一种夹具100，夹具100可以包括基座组件120，基座组件120可以用于放置橡胶夹布。基座组件120可以具有第一表面120a，橡胶夹布可以位于第一表面120a上。

参见图1和图2，夹具100可以包括压设件110和线圈130，压设件110可以位于基座组件120的第一表面120a的一侧。在进行摩擦磨损试验时，橡胶夹布可以设置于第一表面120a和压设件110之间，并夹紧于第一表面120a和压设件110之间。线圈130可以用于产生磁场，压设件110可以位于磁场中，磁场可以作用与压设件110，以使压设件110受到朝向第一表面120a的磁力，使得压设件110可以将橡胶夹布夹紧于压设件110和第一表面120a之间。由于压设件110和第一表面120a之间的夹紧力是由线圈130和压设件110之间的磁力提供，频率较高的动态力的周期性作用不会影响压设件110和线圈130之间的磁力，从而不会影响压设件110和第一表面120a对橡胶夹布的夹紧力，从而可以牢固的夹紧待夹件，使得待夹件不会随着外力的作用而在压设件110和第一表面120a之间摆动，从而避免干扰试验，以保证试验的结果的准确性，从而保证材料试验装置的测量准确性。另外，通过磁力固定压设件110的方式较为便捷，可以提高压设件110的装配效率。其次，可以通过调节线圈130的电流大小，方向等来调整线圈130的电磁力，从而可以满足不同的夹紧要求。

以下对本申请实施例提供的压设件110进行说明。

参见图1和图2，压设件110上可以具有通孔111，通孔111可以沿压设件110至第一表面120a的方向贯穿压设件110。其中，摩擦件可以穿过通孔111后与橡胶夹布接触而摩擦橡胶夹布。压设件110为环形，可以对位于通孔111内的橡胶夹布外周的各处均起到夹紧作用，对位于通孔111内的橡胶夹布的夹紧效果较好。例如，压设件110可以为圆环形，圆环形的压设件110对橡胶夹布各处夹紧力较为均匀，另外，圆环形的压设件110可以不用考虑装配方向，从而提高了压设件110的可装配性。

以下对本申请实施例提供的线圈130和压设件110的配合进行说明。

一些示例中，线圈130可以位于第一表面120a背离压设件110的一侧。压设件110可以包括铁磁性固体或磁铁，当线圈130处于通电状态时，线圈130可以与压设件110相互吸引。通过线圈130对压设件110提供朝向第一表面120a的吸引力，从而使得压设件110可以将橡胶夹布夹紧于压设件110和第一表面120a之间。

例如，铁磁性固体可以包括铁、镍、钴等元素及其合金和化合物。其中，铁磁性固体为本来不具磁性的物质，可以在磁场作用下被磁化而具有磁性。

一些示例中，线圈130可以位于压设件110背离第一表面120a的一侧。压设件110可以包括磁铁，当线圈130处于通电状态时，线圈130可以与压设件110相互排斥。通过线圈130对压设件110提供朝向第一表面120a的排斥力，从而使得压设件110可以将橡胶夹布夹紧于压设件110和第一表面120a之间。

以下对本申请实施例提供的线圈130进行说明。

参见图1和图3，线圈130可以用于与外部的电源电连接，电源可以为直流电源。当线圈130处于通电状态时，电流通过线圈130，会在线圈130处产生磁场。当线圈130中的电流方向和大小改变时，可以改变磁场方向和大小，可以方便的调整压紧力的大小。

示例性的，参见图1和图3，线圈130可以包括第一线圈131和第二线圈132，第一线圈131可以套设于第二线圈132的外侧。第一线圈131可以用于产生第一磁场，第二线圈132可以用于产生第二磁场，第一磁场和第二磁场的磁场方向相反，第一线圈131的磁通量大于第二线圈132的磁通量，第二磁场可以起到中和位于第二线圈132周向的内侧的第一磁场的作用，使得位于第二线圈132周向的内侧的总磁通量较低，以降低位于第二线圈132的周向内侧的总磁场对其他结构件的影响。其中，第一线圈131产生的第一磁场主要分布于第一线圈131周向的内侧，第一磁场在第一线圈131周向的外侧分布较少，因此本申请实施例主要讨论分布于第一线圈131周向的内侧的第一磁场。第二线圈132的第二磁场的分布与第一磁场类似，不再赘述。

例如，第一线圈131和第二线圈132均可以为圆环，其产生的电磁力较为均匀。

示例性的，第一线圈131和第二线圈132可以串联，第一线圈131和第二线圈132的缠绕方向可以相反，此时，第一线圈131和第二线圈132中的电流大小和方向可以相同，且第一线圈131和第二线圈132的磁场方向相反。线圈130周向的内侧的磁感强度可近似认为是均匀分布，线圈的磁场强度B＝nu

示例性的，第一线圈131周向的内壁在第一表面120a的所在平面上的正投影与压设件110的周向的外壁在第一表面120a的所在平面上的正投影可以重合。第一磁场所在的区域与压设件110周向的外壁的内侧区域对应，使得第一磁场可以较好的作用于压设件110，还可以避免第一磁场过多的作用于压设件110外周的区域而造成第一磁场的浪费。

示例性的，第二线圈132的周向的内壁在第一表面120a的所在平面上的正投影与通孔111的孔壁在第一表面120a的所在平面上的正投影可以重合。位于第二线圈132周向的内侧的总磁场与通孔111内侧的区域对应，可以减小总磁场对通孔111内侧的区域中的其他结构件的影响。在摩擦件为铁磁性固体，第二线圈132周向的内侧总磁场对外不产生磁力的实施方式中，压设件110的通孔111内不受磁力，第二线圈132周向的内侧总磁场对位于通孔111中的摩擦件不产生磁力，从而不会影响摩擦件对橡胶夹布的摩擦力。

示例性的，参见图2和图3，夹具100还可以包括支撑件140，支撑件140可以用于安装线圈130。支撑件140可以包括第一支撑件141和两个环形且相互套设的第二支撑件142，两个第二支撑件142的底端可以通过第一支撑件141相连。支撑件140可以沿压设件110的周向延伸，沿平行于压设件110至第一表面120a的截面，支撑件140的截面形状可以为U形。其中，第一线圈131和第二线圈132分别环设于两个第二支撑件142的径向的一侧的壁面上。在两个第二支撑件142上，第一线圈131可以位于外侧的第二支撑件142的外壁面或内壁面，第二线圈132可以位于内侧的第二支撑件142的外壁面或内壁面。

以下对本申请实施例提供的凸起结构1221进行说明。

参见图4和图5，第一表面120a上可以设置多个凸起结构1221，多个凸起结构1221沿第一表面120a的延伸方向排布，多个凸起结构1221与压设件110相对设置，使得橡胶夹布位于多个凸起结构1221和压设件110之间。例如，任意两个凸起结构1221可以间隔排布，或者，相邻两个凸起结构1221可以接触。第一表面120a可以具有第一区域C，第一区域C可以用于设置凸起结构1221，压设件110在第一表面120a上的正投影可以与第一区域C重合。

沿平行于第一表面120a的截面，凸起结构1221的截面面积由第一表面120a至压设件110的方向可以逐渐减小，从而使得凸起结构1221较为尖锐。橡胶夹布的刚度可以小于凸起结构1221的刚度，在压设件110和第一表面120a夹紧橡胶夹布时，尖锐的凸起结构1221可以使得橡胶夹布产生形变而形成凹陷结构，凸起结构1221位于对应的凹陷结构中，从而使得凸起结构1221对橡胶夹布产生沿压设件110的径向的限位力，以提高压设件110和第一表面120a对橡胶夹布的夹紧效果。例如，凸起结构1221可以为棱锥、圆锥等椎体结构。

以下对本申请实施例提供的基座组件120进行说明。

参见图1和图2，基座组件120可以包括基座121和基座盖122，例如，沿平行于第一表面120a的截面，部分基座121的截面形状可以为圆形。基座121朝向压设件110的一侧可以具有第一凹槽151，基座盖122和压设件110均可以位于第一凹槽151中。基座盖122背离第一凹槽151的槽底壁一侧的面可以形成第一表面120a。橡胶夹布被夹设于基座盖122和压设件110之间。第一凹槽151可以对基座盖122起到限位作用，可以减少或避免基座盖122沿平行于第一表面120a的运动。例如，第一凹槽151的槽侧壁可以与基座盖122的周向的侧壁贴合，从而可以更好的对基座盖122起到限位作用。另外，第一凹槽151中可以用于设置介质，例如，润滑介质(油，脂，水等)，使得橡胶夹布位于润滑介质中以进行润滑条件下的摩擦磨损试验。

示例性的，参见图1和图2，基座121可以具有第二凹槽152，第二凹槽152可以为环形，第二凹槽152的槽口可以位于第一凹槽151的槽底壁上，基座盖122覆盖第二凹槽152，线圈130可以位于第二凹槽152中，从而使得基座121和基座盖122对线圈130起到较好的保护作用。基座盖122与基座121之间可以通过多个连接件190相连，从而可以将线圈130固定于第二凹槽152中，通过线圈130的电磁力将压设件110固定于第一表面120a一侧，从而实现对橡胶夹布的固定。此时，线圈130位于第一表面120a背离压设件110的一侧。例如，连接件190可以为螺钉。

示例性的，夹具100还可以包括密封件160(例如，高温密封件)，密封件160可以为环形。基座121可以具第三凹槽153，第三凹槽153可以为环形，第三凹槽153的槽口可以位于第一凹槽151的槽底壁上，第三凹槽153可以环设于第二凹槽152的外侧，基座盖122覆盖第三凹槽153。密封件160可以位于第三凹槽153中，密封件160抵接于基座盖122和第三凹槽153的槽底壁，使得密封件160可以避免外部的干扰物进入第二凹槽152而影响线圈130，例如，密封件160可以阻挡润滑介质从连接件190、基座121和基座盖122中任意两者的装配缝隙进入第二凹槽152，防止线圈130被润滑介质浸泡，从而对线圈130形成保护。其中，多个连接件190可以间隔设置于密封件160的外周。

以下对本申请实施例提供的冷却罩170和加热件182进行说明。

参见图1和图2，夹具100可以包括冷却罩170，冷却罩170可以罩设于基座121朝向压设件110的一侧。冷却罩170中可以具有冷却腔173，冷却腔173与第一凹槽151连通。冷却罩170上可以具有冷却孔171，冷却孔171与冷却腔173连通。如此设置，可以通过冷却孔171向冷却腔173和第一凹槽151送入冷却介质(例如，液氮)，以对橡胶夹布进行冷却降温，从而可以进行低温条件下的摩擦磨损试验。

例如，参见图1和图2，冷却罩170上具有孔洞172，孔洞172可以供摩擦件穿过，便于摩擦件通过孔洞172后与外部的结构件相连。

例如，参见图1和图2，位于第一凹槽151外侧的基座121上可以具有第四凹槽154，第四凹槽154可以为环形，冷却罩170的端部可以位于第四凹槽154中，第四凹槽154可以简化冷却罩170的安装，还可以对冷却罩170进行限位。

在线圈130位于压设件110背离第一表面120a的一侧的实施方式中，线圈130可以固定于冷却罩170中。

示例性的，参见图2，夹具100可以包括加热件182，加热件182可以位于基座121中，加热件182可以加热基座121，加热件182的热量依次传递给基座121、基座盖122和橡胶夹布，从而可以对橡胶夹布进行高温条件下的摩擦磨损试验。

其中，在同时设置有加热件182和冷却罩170的实施方式中，在夹具100中可以进行高温、低温试验，提高了夹具100的通用性，避免在做不同温度的试验时需要频繁更换夹具100，从而节省了成本、资源和时间。

示例性的，参见图2，夹具100可以包括温度传感器181和控制器，温度传感器181可以位于基座121中。温度传感器181可以用于实时测定基座121的温度，从而可以间接获取橡胶夹布和/或第一凹槽151中的环境的温度。控制器可以与温度传感器181和加热件182电连接，控制器可以用于获取温度传感器181的温度信号，通过控制器处理该温度信号判断是否需要继续加热或者保持不变，从而控制加热件182的工作状态，以使得橡胶夹布处于设定的温度条件下。此时，加热件182和温度传感器181相互配合，相互制约。

示例性的，橡胶夹布的夹紧过程可以为：先控制线圈130处于断电状态，将橡胶夹布放置于第一表面120a和压设件110之间，然后给线圈130通电产生电磁力，使得压设件110压紧在夹布橡胶之上，完成夹紧固定。

这里需要说明的是，本申请实施例涉及的数值和数值范围为近似值，受制造工艺的影响，可能会存在一定范围的误差，这部分误差本领域技术人员可以认为忽略不计。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。