抽油桿疲勞性能試驗用夾具的制作方法

本實用新型涉及一種試驗用夾具，具體涉及一種抽油桿疲勞性能試驗用夾具。

背景技術：

抽油桿是抽油機井上的細長桿件，它上接光桿，下接抽油泵起傳遞動力的作用，近年來，隨著石油工業的發展，在深井、水平井、斜井的抽油中，稠油設備的負載變得越來越復雜，抽油桿作為有桿采油系統的重要組成部分，其質量的可靠性更是油井生產的重要保障，其中抽油桿的一項重要指標性能就是疲勞壽命，所以對抽油桿進行抗疲勞試驗是非常關鍵的環節，目前對抽油桿進行疲勞性能試驗有兩種試樣：第一種是Ⅰ型試樣，也就是全尺寸短抽油桿試樣，其制造工藝和批量生產工藝一致，在進行Ⅰ型試樣疲勞性能試驗時，抽油桿試樣兩端采用接箍與疲勞試驗機卡頭連接；第二種是Ⅱ型試樣，Ⅱ型試樣是從批量生產的成品抽油桿上截取，為抽油桿實物抽樣，在進行Ⅱ型試樣疲勞性能試驗時，是將截取的抽油桿試樣通過接箍連接，并將連接后的抽油桿試樣的兩端與疲勞試驗機卡頭連接。

國家抽油桿的公稱尺寸有下列幾種：16mm、19mm、22mm、25mm、29mm，目前在進行Ⅰ型試樣的抽油桿疲勞性能試驗時，疲勞試驗機卡頭上固定有兩個相對設置的楔塊，將抽油桿試樣端部連接的接箍夾持在楔塊之間，當接箍外徑超過試驗機的最大夾持直徑，也就是超過相對設置的兩個楔塊之間的適用夾持直徑時，抽油桿的疲勞性能試驗就會無法進行，由于接箍是標準件，一種規格的抽油桿連接與之相匹配的接箍，即不能通過更換接箍的方式繼續進行試驗，若采用夾持直徑范圍更大的疲勞試驗機，試驗成本會明顯增大，且由于夾持直徑范圍更大的疲勞試驗機的最大載荷遠大于抽油桿試樣的加載載荷，這樣會導致疲勞性能試驗所得數據不夠精準。

技術實現要素：

本實用新型所要解決的技術問題在于針對上述現有技術中的不足，提供一種抽油桿疲勞性能試驗用夾具，該夾具在保證疲勞性能試驗數據準確的情況下，可有效避免采用現有試驗裝置進行試驗時，抽油桿試樣兩端連接的接箍外徑超出試驗機最大夾持直徑時而導致疲勞性能試驗無法進行的現象。

為解決上述技術問題，本實用新型采用的技術方案是：抽油桿疲勞性能試驗用夾具，其特征在于：包括用于夾持抽油桿試樣端部的夾具單元；

所述夾具單元包括試樣夾持段和楔塊連接段，所述楔塊連接段為圓柱體結構，所述圓柱體的橫截面直徑不大于疲勞試驗機的最大夾持直徑，所述試樣夾持段具有螺紋連接孔。

上述抽油桿疲勞性能試驗用夾具，其特征在于：所述試樣夾持段與楔塊連接段之間具有圓弧段。

上述抽油桿疲勞性能試驗用夾具，其特征在于：所述圓弧段的圓弧半徑為5mm-10mm。

上述抽油桿疲勞性能試驗用夾具，其特征在于：所述試樣夾持段外壁上相對設置有兩個凹槽。

上述抽油桿疲勞性能試驗用夾具，其特征在于：所述試樣夾持段為圓柱體結構。

上述抽油桿疲勞性能試驗用夾具，其特征在于：所述試樣夾持段和楔塊連接段為一體結構

本實用新型與現有技術相比具有以下優點：

1.本實用新型替換現有的接箍，通過楔塊連接段橫截面直徑小于等于疲勞試驗機的最大夾持直徑，避免了當抽油桿試樣兩端的接箍尺寸大于疲勞試驗機的最大夾持直徑時，試驗無法進行的現象。

2.本實用新型的試樣夾持段與楔塊連接段之間有圓弧段，圓弧段的設置是為了避免試樣夾持段與楔塊連接段之間出現應力集中而導致在疲勞性能試驗過程中出現裂紋現象。

3.本實用新型的試樣夾持段外壁上相對設置有用于與擰緊工具相配合的兩個凹槽，這樣便于擰緊工具將本實用新型與抽油桿試樣擰緊在一起。

4.本實用新型的試樣夾持段和楔塊連接段均為圓柱體結構，加工工藝簡單，制造成本低。

下面通過附圖和實施例，對本實用新型的技術方案做進一步的詳細描述。

附圖說明

圖1為本實用新型夾具單元的結構示意圖。

圖2為圖1中的A-A剖視圖。

圖3為本實用新型的使用狀態示意圖。

附圖標記說明:

1—試驗機上卡頭； 2—夾具單元； 2-1—螺紋連接孔；

2-2—試樣夾持段； 2-3—楔塊連接段； 2-4—凹槽；

2-5—圓弧段； 3—楔塊； 4—抽油桿試樣；

5—試驗機下卡頭； 6—彈簧。

具體實施方式

如圖1和圖2所示的一種抽油桿疲勞性能試驗用夾具，該夾具由兩個結構相同的夾具單元2組成，所述夾具單元2包括試樣夾持段2-2和楔塊連接段2-3，所述楔塊連接段2-3為圓柱體結構，所述圓柱體的橫截面直徑不大于疲勞試驗機的最大夾持直徑，所述試樣夾持段2-2具有螺紋連接孔2-1，所述試樣夾持段2-2和楔塊連接段2-3為一體結構。

本實施例中，所述試樣夾持段2-2與楔塊連接段2-3之間具有圓弧段2-5，圓弧段的圓弧半徑為5mm-10mm，在進行疲勞性能試驗時，試驗對應力集中和缺口十分敏感，因為缺口和應力集中通常是疲勞裂紋源，為了避免應力集中現象，在試樣夾持段2-2與楔塊連接段2-3之間設置圓弧段2-5，這樣能夠減少應力集中導致的裂紋現象，延長夾具的使用壽命，降低試驗成本。

本實施例中，試樣夾持段2-2外壁上相對設置有用于與擰緊工具相配合的兩個凹槽2-4，因為在疲勞性能試驗中試驗拉力有時達到540MPa，所以在疲勞性能試驗前必須將抽油桿試樣4通過螺紋連接孔2-1與夾具單元2牢固連接在一起，通過設置的凹槽2-4便于擰緊工具在擰緊過程中施力。

本實施例中，所述試樣夾持段2-2為圓柱體結構，該結構簡單且制造方便。

本實用新型選擇中碳調制鋼，該夾具加工完成后進行淬火，再進行高溫回火，以消除淬火應力并保證夾具具有較高的表面硬度，試驗時，夾具的硬度為50HRC左右,楔塊3的硬度比夾具硬度高5HRC-10HRC。

該夾具用于Ⅰ型試樣的疲勞性能試驗如圖3所示，試驗機上卡頭1和試驗機下卡頭5上均設置有兩個相對設置的楔塊3，楔塊3通過彈簧6連接在試驗機上卡頭1和試驗機下卡頭5上。疲勞性能試驗前，首先將抽油桿試樣4通過螺紋連接孔2-4安裝在夾具單元2上，再通過擰緊工具和試樣夾持段2-2外壁上的凹槽2-4的配合，將抽油桿試樣4和夾具單元2緊固連接，然后將夾具單元2的楔塊連接段2-3固定在相對設置的兩個楔塊3之間，完成上述安裝后即可進行Ⅰ型試樣的疲勞性能試驗。由于楔塊連接段2-3為圓柱體結構，且該圓柱體的橫截面直徑小于等于疲勞性能試驗機的最大夾持直徑，疲勞性能試驗機的最大夾持直徑也就是相對設置的兩個楔塊3之間的適用夾持直徑，所以本實用新型避免了現有疲勞試驗時接箍外徑大于疲勞性能試驗機的最大夾持直徑時而導致疲勞性能試驗無法進行的現象。

本實用新型結構簡單，使用方便，拆卸方便，使用周期長，且能夠降低試驗成本。

以上所述，僅是本實用新型的較佳實施例，并非對本實用新型作任何限制，凡是根據本實用新型技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、變更以及等效結構變化，均仍屬于本實用新型技術方案的保護范圍內。