固体推进剂与包覆层拉伸粘结强度试验夹具

摘要

本发明公开了一种固体推进剂与包覆层拉伸粘结强度试验夹具，属于火炸药性能测试领域。该夹具为对称使用且结构相同的两套夹具，测试前，将推进剂试样的两端分别用试验胶粘接在两个包覆层试样接头的小直径端面上，两根连接杆对应固连在拉力试验机两侧拉杆上，两个固定座与连接杆螺纹连接，两个试样接头的大直径端和限位凹槽通过与两对半圆套腕的配合及两个压紧螺母固定在对应的固定座中。本发明解决了传统拉伸试验夹具易使试样表面夹伤受损和在低温试验时试样易打滑“拉脱”的问题，同时具有结构简单、质量轻、体积小，装夹方便，对中精度高等优点。

说明书

技术领域

本发明属于火炸药性能测试领域，主要涉及一种固体推进剂与包覆层粘结 强度测试用夹具，尤其涉及一种适用于固体推进剂与包覆层拉伸粘结强度的 测试用夹具。

背景技术

包覆层对固体推进剂的有序控制性燃烧有着至关重要的作用，包覆层与 固体推进剂药柱表面的粘结性能的好坏，将会直接影响火箭发动机的发射安 全性。粘结强度是评价固体推进剂与包覆层粘结性能的一个重要指标，目前 测量固体推进剂与包覆层粘结强度方法有轮剥离法和拉伸法。在现有进行拉 伸试验中，国内普遍采用带防滑齿纹平板或V形槽夹具，此类夹具具有弹簧 自动锁紧功能。试验时，按下弹簧自动锁的手柄，夹具中的两块平板或V形 槽分开，此时将加工好的试样一端放入平板中央或V形槽中，松开手柄，夹 具将通过弹簧锁紧压力和防滑齿纹自动夹持住试样，同理，将试样的另一端 通过上述方法装入另一个夹具中，然后即可开动试验机进行拉伸试验。上述 测试夹具和测试方法存在以下缺点：(一)夹具结构复杂、体积大、质量大， 不易对夹具进行更换、维护，尤其是大体积夹具不利于在高低温试验箱中进 行操作；(二)进行拉伸试验时，通过弹簧自动锁在自动锁紧防滑齿纹平板或 V形槽夹具时容易使试样表面夹伤受损，从而导致试样从限位处断裂，造成试 验失败；(三)对于强度较大柱状推进剂试样，易出现试样从夹具中“拉脱” 现象，同时由于夹具的自由度较小，不易同轴对中，夹持柱状试样时易使其 受力受损，从而造成测量结果误差较大。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，针对柱状固体推进剂与包覆层粘结强度的 测试需求及现有拉伸测试夹具存在的缺陷，提供一种适用柱状固体推进剂与 包覆层粘结强度拉伸测试用夹具。

为解决上述技术问题，本发明所提供的固体推进剂与包覆层粘结强度的 测试夹具为对称使用且结构相同的两套夹具，每套夹具包括连接杆、固定座、 压紧螺母、两个半圆套腕、试样接头，所述连接杆为圆柱状且一端面中心带 有伸出的螺纹杆；所述固定座为圆U形件且端口处带有外螺纹，其底部中心 带有与所述螺纹杆相匹配的螺孔；所述压紧螺母亦为圆U形件，其端口带有 与固定座外螺纹相匹配的内螺纹且底部带有中心孔；所述半圆套腕为半圆环 柱状，其内壁一端为大直径半圆弧槽，另一端为小直径半圆弧槽，且两者之 间通过圆弧凸台过渡，大直径半圆弧槽的长度远大于小直径半圆弧槽的长度， 小直径半圆弧槽一端的半径小于所述固定座的内孔半径；所述试样接头为阶 梯圆柱体，其大端直径与所述半圆套腕大直径半圆弧槽的直径一致且小于所 述压紧螺母的底部中心孔，小端直径与被测试样的直径相等，大直径圆柱和 小直径圆柱之间通过与所述圆弧凸台相匹配的限位凹槽过渡；所述试样接头 的材质与试样在发动机中所用的包覆层材料相同，测试前，将所述试样的两 端分别用试验胶粘接在两个试样接头的小直径端面上而构成柱状试样哑铃连 接结构体；使用时，两根连接杆对应安装在拉力试验机两侧拉杆的安装孔中 并用插销固连，两个固定座的中心螺孔与连接杆的螺纹杆连接，所述柱状试 样哑铃连接结构体一端的试样接头和两个半圆套腕均装入一固定座的内孔 中，两个半圆套腕对接且试样接头的一部分位于两者对接后的内孔中，试样 接头的小直径圆柱端口由两个小直径半圆弧槽处和所述压紧螺母的中心孔伸 出，所述限位凹槽与两个半圆套腕对接后的圆弧凸台相配合；所述压紧螺母 与固定座螺纹连接，使所述两个半圆套腕合紧且小直径半圆弧槽一侧端面支 撑在压紧螺母的内底面上，采用同样的方法将另一个试样接头通过另两个半 圆套腕以及另一个压紧螺母固定在另一个固定座中。

本发明的有益效果体现在以下几个方面。

(一)本发明涉及的夹具由连接杆、固定座、压紧螺母、半圆套腕，柱 状插销等五部分简单组成，各部分之间主要由螺纹配合连接，没有复杂的结 构；此外，单夹具质量不足800g，体积不足200cm³，更适合在内容积较小的高 低温拉伸试验箱中操作使用。

(二)采用本发明所提供的夹具夹持试样时，将试样两端粘接试样接头 而构成柱状试样哑铃连接结构体，将结构体的两端分别穿过各自的压紧螺母 中心孔，并用半圆套腕固定，然后通过压紧螺母与与固定座螺纹配合将试样 卡在夹具中。这种夹持方式不但操作方便并克服了传统弹簧自动锁夹具易使 试样表面夹伤受损而导致试样从限位处断裂的问题；同时，也解决了传统夹 具在低温试验时试样易打滑“拉脱”的问题。

(三)本发明所提供夹具的半圆套腕与固定座之间留有一定空隙，试样 在夹具中具有较大自由度，活动空间大，易于同轴对中，不会对试样造成损 伤，从而保证了测量结果的准确性。

附图说明

图1是本发明拉伸粘结强度测试夹具的总体构成示意图。

图2是图1中所示的半圆套腕的结构示意图。

图3是图1中所示的柱状试样哑铃连接结构体示意图。

具体实施方式

下面结合附图及优选实施例对本发明作进一步的详述。

正如图1所示，本发明的固体推进剂与包覆层粘结强度的测试夹具为对 称使用且结构相同的两套夹具，每套夹具包括连接杆3、固定座4、压紧螺母 6、两个半圆套腕5、试样接头7。除试样接头7外各组成均由不锈钢制成。 连接杆3为圆柱状，其一端带有与拉力试验机拉杆1连接的径向通孔，另一 端面中心伸出一段螺纹杆。连接杆3的圆柱尺寸是根据拉力试验机拉杆1的 安装孔直径确定的，针对不同厂家的拉力试验机拉杆1，可选用不同尺寸的连 接杆3。固定座4为圆U形件且底部中心带有与连接杆螺纹杆相匹配的螺孔， 端口处带有外螺纹。压紧螺母6亦为圆U形件，其端口带有与固定座外螺纹 相匹配的内螺纹，且底部带有中心孔。半圆套腕5为半圆环柱状(参见图2)， 其内壁一端为大直径半圆弧槽，另一端为小直径半圆弧槽，且两者之间通过 圆心背离半圆弧槽轴线的圆弧过渡，即称为圆弧凸台，大直径半圆弧槽的长 度远大于小直径半圆弧槽的长度，小直径半圆弧槽一端的半径小于固定座4 的内孔半径；为了减轻夹具质量，半圆套腕5大直径半圆弧槽一端的壁厚减 薄一半，且薄壁长度约占总长度的1/2。试样接头7为阶梯圆柱体，其大端直 径与半圆套腕5大直径半圆弧槽的直径一致且小于压紧螺母6的底部中心孔， 小端直径与被测试样的直径相等，大直径和小直径圆柱之间通过圆弧凹槽过 渡，即称为限位凹槽，该限位凹槽与圆套腕5圆弧凸台的尺寸相匹配；试样 接头7的材质与推进剂试样9在发动机中所用的包覆层材料如聚氨酯、硅橡 胶等相同。在本优选实施例中，连接杆3的直径为Φ20mm；固定座4底部厚 度为15mm且外螺纹的段长为20mm；半圆套腕5的小直径半圆弧槽的直径为Φ 20mm且长度为3mm，圆弧凸台的半径为R12mm。

再参见图1，两根连接杆3分别安装在拉力试验机上下拉杆1的安装孔中 并用锥状或柱状插销2卡死固定。两个固定座4的中心螺孔与连接杆3的螺 纹杆连接。测试前，将试样9的两端分别用试验胶8粘接在两个试样接头7 的小直径端面上(参见图3)，从而构成柱状试样哑铃连接结构体，经固化并 检查无缺陷后，方可进行安装操作。首先将柱状试样哑铃连接结构体一端的 试样接头7和两个半圆套腕5均装入对应的固定座4的内孔中，其中，两个 半圆套腕5对接且试样接头7的一部分位于两者对接后的内孔中，试样接头7 的小直径圆柱端口由两个小直径半圆弧槽和压紧螺母的中心孔伸出，试样接 头7的限位凹槽与两个半圆套腕5对接后的圆弧凸台相配合；压紧螺母6与 固定座4螺纹连接，使两个半圆套腕5合紧且大直径半圆弧槽一侧端面支撑 在压紧螺母的内底面上。采用同样的方法将另一个试样接头7固定在固定座4 中，从而实现了在拉力试验机上对试样的夹持。此后，开动拉力试验机，进 行拉伸试验，记录试样9在粘结处断裂时的拉力，从而计算获得固体推进剂 与包覆层试样的拉伸粘结强度。

不难看出，半圆套腕5与固定座4内壁之间留有一定空隙，能够确保试 样9在夹具中夹持时具有较大自由度和较大活动空间，易于同轴对中，减少 了由于夹具对中不好而出现外力对试样造成的损伤，从而保证了测量结果的 准确性。