抽油杆疲劳性能试验用夹具的制作方法

本实用新型涉及一种试验用夹具，具体涉及一种抽油杆疲劳性能试验用夹具。

背景技术：

抽油杆是抽油机井上的细长杆件，它上接光杆，下接抽油泵起传递动力的作用，近年来，随着石油工业的发展，在深井、水平井、斜井的抽油中，稠油设备的负载变得越来越复杂，抽油杆作为有杆采油系统的重要组成部分，其质量的可靠性更是油井生产的重要保障，其中抽油杆的一项重要指标性能就是疲劳寿命，所以对抽油杆进行抗疲劳试验是非常关键的环节，目前对抽油杆进行疲劳性能试验有两种试样：第一种是Ⅰ型试样，也就是全尺寸短抽油杆试样，其制造工艺和批量生产工艺一致，在进行Ⅰ型试样疲劳性能试验时，抽油杆试样两端采用接箍与疲劳试验机卡头连接；第二种是Ⅱ型试样，Ⅱ型试样是从批量生产的成品抽油杆上截取，为抽油杆实物抽样，在进行Ⅱ型试样疲劳性能试验时，是将截取的抽油杆试样通过接箍连接，并将连接后的抽油杆试样的两端与疲劳试验机卡头连接。

国家抽油杆的公称尺寸有下列几种：16mm、19mm、22mm、25mm、29mm，目前在进行Ⅰ型试样的抽油杆疲劳性能试验时，疲劳试验机卡头上固定有两个相对设置的楔块，将抽油杆试样端部连接的接箍夹持在楔块之间，当接箍外径超过试验机的最大夹持直径，也就是超过相对设置的两个楔块之间的适用夹持直径时，抽油杆的疲劳性能试验就会无法进行，由于接箍是标准件，一种规格的抽油杆连接与之相匹配的接箍，即不能通过更换接箍的方式继续进行试验，若采用夹持直径范围更大的疲劳试验机，试验成本会明显增大，且由于夹持直径范围更大的疲劳试验机的最大载荷远大于抽油杆试样的加载载荷，这样会导致疲劳性能试验所得数据不够精准。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种抽油杆疲劳性能试验用夹具，该夹具在保证疲劳性能试验数据准确的情况下，可有效避免采用现有试验装置进行试验时，抽油杆试样两端连接的接箍外径超出试验机最大夹持直径时而导致疲劳性能试验无法进行的现象。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：抽油杆疲劳性能试验用夹具，其特征在于：包括用于夹持抽油杆试样端部的夹具单元；

所述夹具单元包括试样夹持段和楔块连接段，所述楔块连接段为圆柱体结构，所述圆柱体的横截面直径不大于疲劳试验机的最大夹持直径，所述试样夹持段具有螺纹连接孔。

上述抽油杆疲劳性能试验用夹具，其特征在于：所述试样夹持段与楔块连接段之间具有圆弧段。

上述抽油杆疲劳性能试验用夹具，其特征在于：所述圆弧段的圆弧半径为5mm-10mm。

上述抽油杆疲劳性能试验用夹具，其特征在于：所述试样夹持段外壁上相对设置有两个凹槽。

上述抽油杆疲劳性能试验用夹具，其特征在于：所述试样夹持段为圆柱体结构。

上述抽油杆疲劳性能试验用夹具，其特征在于：所述试样夹持段和楔块连接段为一体结构

本实用新型与现有技术相比具有以下优点：

1.本实用新型替换现有的接箍，通过楔块连接段横截面直径小于等于疲劳试验机的最大夹持直径，避免了当抽油杆试样两端的接箍尺寸大于疲劳试验机的最大夹持直径时，试验无法进行的现象。

2.本实用新型的试样夹持段与楔块连接段之间有圆弧段，圆弧段的设置是为了避免试样夹持段与楔块连接段之间出现应力集中而导致在疲劳性能试验过程中出现裂纹现象。

3.本实用新型的试样夹持段外壁上相对设置有用于与拧紧工具相配合的两个凹槽，这样便于拧紧工具将本实用新型与抽油杆试样拧紧在一起。

4.本实用新型的试样夹持段和楔块连接段均为圆柱体结构，加工工艺简单，制造成本低。

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本实用新型夹具单元的结构示意图。

图2为图1中的A-A剖视图。

图3为本实用新型的使用状态示意图。

附图标记说明:

1—试验机上卡头； 2—夹具单元； 2-1—螺纹连接孔；

2-2—试样夹持段； 2-3—楔块连接段； 2-4—凹槽；

2-5—圆弧段； 3—楔块； 4—抽油杆试样；

5—试验机下卡头； 6—弹簧。

具体实施方式

如图1和图2所示的一种抽油杆疲劳性能试验用夹具，该夹具由两个结构相同的夹具单元2组成，所述夹具单元2包括试样夹持段2-2和楔块连接段2-3，所述楔块连接段2-3为圆柱体结构，所述圆柱体的横截面直径不大于疲劳试验机的最大夹持直径，所述试样夹持段2-2具有螺纹连接孔2-1，所述试样夹持段2-2和楔块连接段2-3为一体结构。

本实施例中，所述试样夹持段2-2与楔块连接段2-3之间具有圆弧段2-5，圆弧段的圆弧半径为5mm-10mm，在进行疲劳性能试验时，试验对应力集中和缺口十分敏感，因为缺口和应力集中通常是疲劳裂纹源，为了避免应力集中现象，在试样夹持段2-2与楔块连接段2-3之间设置圆弧段2-5，这样能够减少应力集中导致的裂纹现象，延长夹具的使用寿命，降低试验成本。

本实施例中，试样夹持段2-2外壁上相对设置有用于与拧紧工具相配合的两个凹槽2-4，因为在疲劳性能试验中试验拉力有时达到540MPa，所以在疲劳性能试验前必须将抽油杆试样4通过螺纹连接孔2-1与夹具单元2牢固连接在一起，通过设置的凹槽2-4便于拧紧工具在拧紧过程中施力。

本实施例中，所述试样夹持段2-2为圆柱体结构，该结构简单且制造方便。

本实用新型选择中碳调制钢，该夹具加工完成后进行淬火，再进行高温回火，以消除淬火应力并保证夹具具有较高的表面硬度，试验时，夹具的硬度为50HRC左右,楔块3的硬度比夹具硬度高5HRC-10HRC。

该夹具用于Ⅰ型试样的疲劳性能试验如图3所示，试验机上卡头1和试验机下卡头5上均设置有两个相对设置的楔块3，楔块3通过弹簧6连接在试验机上卡头1和试验机下卡头5上。疲劳性能试验前，首先将抽油杆试样4通过螺纹连接孔2-4安装在夹具单元2上，再通过拧紧工具和试样夹持段2-2外壁上的凹槽2-4的配合，将抽油杆试样4和夹具单元2紧固连接，然后将夹具单元2的楔块连接段2-3固定在相对设置的两个楔块3之间，完成上述安装后即可进行Ⅰ型试样的疲劳性能试验。由于楔块连接段2-3为圆柱体结构，且该圆柱体的横截面直径小于等于疲劳性能试验机的最大夹持直径，疲劳性能试验机的最大夹持直径也就是相对设置的两个楔块3之间的适用夹持直径，所以本实用新型避免了现有疲劳试验时接箍外径大于疲劳性能试验机的最大夹持直径时而导致疲劳性能试验无法进行的现象。

本实用新型结构简单，使用方便，拆卸方便，使用周期长，且能够降低试验成本。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。