方形截面试样单剪切试验装置的设计

　　1　引　言

　　剪切试验主要测定材料在剪切力作用下的抗力性能,是材料机械性能的基本试验方法之一。剪切试验主要用于试验承受剪切载荷的零件和材料,如锅炉和桥梁上的铆钉、机器上的销钉等。剪切试验试样置于剪切夹具上,加载形式有单剪和双剪两种,试样在剪切载荷P作用下被切断。单剪时,P除以试样截面积A,可得出剪切强度τb,τb=P/A;双剪加载时,τb=P/2A。

　　目前,剪切试验装置常采用铸造的剪切钳口座与剪切钳口及剪切块配合的方式完成试验,这种方式只能完成截面为圆形试样的双剪切试验,无法完成截面为方形试样的单剪切试验。

　　2　设计内容

　　新型剪切试验装置要解决的技术问题是:提供一种结构简单、能够完成截面为方形试样的单剪切试验的装置,解决剪切块与基座(即导轨板)间的摩擦问题。

　　为了解决上述技术问题,特别设计了用于剪切试验的剪切块、与加载试验机相连的导轨板、为解决剪切块与导轨板间摩擦问题的滚针及滚针板。

　　为了更好地连接和便于更换试样,两个导轨板之间用螺钉连接,其中一侧导轨板有螺母固定。导轨板有沉头孔,沉头孔中有圆柱销,两个滚针板插入导轨板的槽中,两个滚针板中有圆孔连接滚针。滚针的轴向截面为圆形,表面光滑。两剪切块上下错开,凹槽外端剪切面保持锐利。两滚针板中圆孔为配对加工。

　　本剪切试验装置有效地完成截面为方形的试样单剪切试验,并可方便地更换试样。要做不同尺寸的截面为方形试样的单剪切试验时,更改剪切块的凹槽尺寸,就可以方便快捷地完成。

　　3　设计具体实施及试验

　　图1所示为新型剪切试验装置的一种具体实例,该具体实例主要用于汽车制动器衬片材料内抗剪强度试验

　　该新型剪切试验装置具有两个导轨板(1),放置在静力学试验机的下压盘。两个剪切块(2)(9)交错卡在试样(5)上,两个剪切块(2)(9)交错处形成单剪切面,其中活动剪切块(2)高于导轨板(1),当与静力学试验机的上压盘接触后形成对试样(5)的剪切加载。两个导轨板(1)之间用螺钉(7)连接,可调整两个导轨板(1)之间的间距,间距调整好后用螺母(6固定。两个滚针板(4)间连接有多个滚针(3),滚针板(4)放置于导轨板(1)的凹槽中,使用圆柱销(8)连接。活动剪切块(2)与导轨板(1)间为滚针(3),活动剪切块(2)上下移动时可最大限度地减小摩擦力。

　　该新型剪切试验装置既能满足汽车制动器衬片材料等多种摩擦材料内抗剪强度试验,又可以完成各种试样截面为方形试样的单剪切试验。该新型剪切试验装置可以在大多数的液压万能试验机、液压压力试验机及电子万能试验机上使用。