本發(fā)明涉及一種自適應(yīng)夾具，具體指一種針對(duì)多股多芯導(dǎo)線（超導(dǎo)股線）進(jìn)行性能測(cè)試用的自適應(yīng)夾具。

背景技術(shù)：

多芯導(dǎo)線（股線）在電力設(shè)備中應(yīng)用廣泛，作為超導(dǎo)磁體的核心部件，管內(nèi)超導(dǎo)電纜（CICC）主要由多級(jí)超導(dǎo)股線繞制而成，超導(dǎo)股線承擔(dān)著超導(dǎo)磁體內(nèi)部超導(dǎo)電流的傳輸工作。超導(dǎo)股線作為大型超導(dǎo)磁體的基本結(jié)構(gòu)材料，其在外加載荷下的變形力學(xué)性能受到多種因素的綜合影響；尤其在低溫、強(qiáng)電磁場(chǎng)等多種因素耦合的復(fù)雜環(huán)境下，超導(dǎo)股線的綜合力學(xué)性能及行為直接關(guān)系到ITER的安全與穩(wěn)定運(yùn)行。因此，開(kāi)展超導(dǎo)股線在常溫及低溫等環(huán)境下的相關(guān)力學(xué)實(shí)驗(yàn)就顯得尤為重要，而夾具是相關(guān)力學(xué)實(shí)驗(yàn)中不可或缺的器具，其對(duì)超導(dǎo)股線的夾持效果對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果有著重要的影響。

電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)的夾具大都為楔形夾具，夾持部分由左右兩個(gè)楔形塊組成，夾頭是平面及V字型。如圖14、15所示，在對(duì)股線夾持時(shí)，這兩種夾頭與股線的接觸點(diǎn)均呈非均勻分布，一方面會(huì)對(duì)夾持部分的原結(jié)構(gòu)造成改變，另一方面使得夾持時(shí)股線中各股受到的夾持力不均勻，導(dǎo)致各股所承受的拉載荷也不同，各股會(huì)產(chǎn)生不同的應(yīng)變和滑移，造成測(cè)出的股線拉伸實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)存在失真的問(wèn)題。也有實(shí)驗(yàn)對(duì)平面夾頭進(jìn)行了改造，使其表面具有半圓形的槽，但由于改造后的圓弧半徑固定，因此無(wú)法適應(yīng)不同直徑股線的夾持，針對(duì)不同直徑股線的實(shí)際夾持效果如圖16-18所示。此外，常見(jiàn)的平面夾頭和V字形夾頭與試件的接觸面積較小，人為施加力達(dá)到夾緊狀態(tài)時(shí)，無(wú)法提供足夠的夾持力，造成試件在實(shí)驗(yàn)時(shí)與夾具存在一定程度的錯(cuò)動(dòng)，從而使實(shí)驗(yàn)結(jié)果不可取。

而液壓夾具在夾持試件時(shí)，可以提供較大的夾持力，對(duì)于常見(jiàn)的標(biāo)準(zhǔn)或非標(biāo)準(zhǔn)件的實(shí)驗(yàn)，具有很好的實(shí)驗(yàn)效果。但其在夾持超導(dǎo)股線時(shí)，由于液壓夾具夾持力較大，夾持部分的股線會(huì)產(chǎn)生較大變形；同時(shí)，液壓夾具的夾持部分同樣為平面夾頭或V字形夾頭，同樣使得各股會(huì)產(chǎn)生不同程度的應(yīng)變和滑移，造成測(cè)出的股線實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)存在失真問(wèn)題。而對(duì)于超導(dǎo)股線在低溫下的實(shí)驗(yàn)，液壓夾具由于其原理的限制無(wú)法在低溫（液氮）環(huán)境下工作，而要將夾具置于低溫箱之外，使得超導(dǎo)股線的長(zhǎng)度成倍增加，造成超導(dǎo)線不必要的浪費(fèi)和成本的增加。

在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的過(guò)程中，我們發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有夾具至少存在無(wú)法提供均勻分布或足夠的夾持力，使得超導(dǎo)股線各股會(huì)相對(duì)滑移或錯(cuò)動(dòng)，造成測(cè)出的股線實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)失真，及對(duì)超導(dǎo)股線的外形結(jié)構(gòu)造成改變等缺陷。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種超導(dǎo)多股線自適應(yīng)夾具，能夠?qū)删€提供以環(huán)形均勻分布的夾持力，使得各股受力均勻，避免超導(dǎo)股線各股相對(duì)滑移或錯(cuò)動(dòng)，確保了股線實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的精確度，減少了對(duì)股線結(jié)構(gòu)的影響，并能適用于常溫和低溫環(huán)境的不同直徑股線的實(shí)驗(yàn)。

本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：

一種超導(dǎo)多股線自適應(yīng)夾具，包括依次套裝在支撐軸上的移動(dòng)控制件、夾具蓋和錐形腔，以及活動(dòng)安裝在支撐軸下端的數(shù)個(gè)楔形夾塊；其中，移動(dòng)控制件與支撐軸連接的中部設(shè)有壓力軸承，移動(dòng)控制件上端設(shè)有卡簧，使移動(dòng)控制件在支撐軸上的位置相對(duì)固定；移動(dòng)控制件內(nèi)壁與夾具蓋上部通過(guò)螺紋連接，夾具蓋下部與錐形腔固定連接，楔形夾塊沿環(huán)形均勻分布在錐形腔下端的環(huán)形口；將超導(dǎo)股線放置在由楔形夾塊形成的夾具口，旋轉(zhuǎn)移動(dòng)控制件，由其帶動(dòng)夾具蓋和錐形腔整體向上或向下移動(dòng)，進(jìn)而錐形腔下端的環(huán)形口向上移動(dòng)使數(shù)個(gè)楔形夾塊向中心聚攏夾緊超導(dǎo)股線，或向下移動(dòng)使數(shù)個(gè)楔形夾塊分散松開(kāi)超導(dǎo)股線。

作為本案的優(yōu)化方案，所述移動(dòng)控制件上水平連接有施力桿，通過(guò)施力桿轉(zhuǎn)動(dòng)移動(dòng)控制件。

作為本案的優(yōu)化方案，所述施力桿沿移動(dòng)控制件圓周均勻設(shè)置有4根。

作為本案的優(yōu)化方案，所述支撐軸包括上端小徑段、中間大徑段和底部安裝盤(pán)，所述夾具蓋套裝在大徑段，楔形夾塊分別活動(dòng)安裝在底部安裝盤(pán)的卡裝槽內(nèi)。

作為本案的優(yōu)化方案，所述楔形夾塊包括上端卡裝塊、下端夾塊和中間連接部，楔形夾塊通過(guò)中間連接部活動(dòng)安裝在支撐軸的卡裝槽內(nèi)；當(dāng)下端夾塊向中心聚攏時(shí)，夾塊的上端面與支撐軸的底部安裝盤(pán)緊密接觸。

作為本案的優(yōu)化方案，所述楔形夾塊沿環(huán)形均勻設(shè)置有8個(gè)。

作為本案的優(yōu)化方案，所述楔形夾塊與超導(dǎo)股線接觸的部分加工為鋸齒形。

本發(fā)明的有益效果是：

1、采用沿環(huán)形均勻分布的多個(gè)楔形夾塊結(jié)構(gòu)，能夠提供沿股線環(huán)形均勻分布的夾持力，使得股線各股受力均勻，有效避免了超導(dǎo)股線各股產(chǎn)生相對(duì)滑移或錯(cuò)動(dòng)，確保了股線實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的精確度；

2、將移動(dòng)控制件由傳統(tǒng)夾具的螺紋配合改為壓力軸承形式，能夠得到更大的夾持力，確保夾持狀態(tài)的穩(wěn)固；

3、楔形夾塊能達(dá)到自鎖效果，隨實(shí)驗(yàn)進(jìn)行而越夾越緊，防止試件松弛或滑動(dòng)；多個(gè)夾持塊，使其與股線具有多個(gè)接觸面，增大了夾持力；

4、在不更換夾具夾塊的前提下，可以?shī)A持不同直徑的股線，適用范圍廣；且根據(jù)實(shí)際夾持試件的形狀（圓、橢圓、三角型等）需要，可通過(guò)改變夾塊的數(shù)目及布局以達(dá)到最佳的夾持效果；

5、能夠在常溫以及低溫環(huán)境下正常使用，結(jié)構(gòu)合理，體積小而緊湊，能夠滿(mǎn)足在密閉的低溫箱中進(jìn)行試件實(shí)驗(yàn)的正常使用要求，適于推廣應(yīng)用。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明超導(dǎo)多股線自適應(yīng)夾具的結(jié)構(gòu)剖視圖；

圖2為本發(fā)明超導(dǎo)多股線自適應(yīng)夾具的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明超導(dǎo)多股線自適應(yīng)夾具中支撐軸的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明超導(dǎo)多股線自適應(yīng)夾具中移動(dòng)控制件的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明超導(dǎo)多股線自適應(yīng)夾具中夾具蓋的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為本發(fā)明超導(dǎo)多股線自適應(yīng)夾具中錐形腔的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7為本發(fā)明超導(dǎo)多股線自適應(yīng)夾具中壓力軸承的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8為本發(fā)明超導(dǎo)多股線自適應(yīng)夾具中卡簧的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖9為本發(fā)明超導(dǎo)多股線自適應(yīng)夾具中楔形夾塊的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖10為本發(fā)明超導(dǎo)多股線自適應(yīng)夾具在低溫環(huán)境下的拉伸測(cè)試示意圖；

圖11為本發(fā)明超導(dǎo)多股線自適應(yīng)夾具夾持超導(dǎo)股線的示意圖；

圖12為本發(fā)明超導(dǎo)多股線自適應(yīng)夾具中移動(dòng)控制件的壓力軸承配合示意圖；

圖13為現(xiàn)有技術(shù)中移動(dòng)控制件的螺紋配合示意圖；

圖14為現(xiàn)有技術(shù)中平夾頭的夾持示意圖；

圖15為現(xiàn)有技術(shù)中V字形夾頭的夾持示意圖；

圖16為現(xiàn)有技術(shù)中半圓形凹槽夾持小徑股線的夾持示意圖；

圖17為現(xiàn)有技術(shù)中半圓形凹槽夾持直徑相當(dāng)?shù)墓删€的夾持示意圖；

圖18為現(xiàn)有技術(shù)中半圓形凹槽夾持大徑股線的夾持示意圖；

圖中：1-支撐軸，2-移動(dòng)控制件，3-夾具蓋，4-錐形腔，5-楔形夾塊，6-施力桿，7-壓力軸承，8-卡簧，9-環(huán)形口，10-卡裝槽，11-低溫箱，12-超導(dǎo)股線，13-夾具，14-導(dǎo)桿，1-1-小徑段，1-2-大徑段，1-3-安裝盤(pán)，5-1-卡裝塊，5-2-連接部，5-3-夾塊。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明及其效果作進(jìn)一步闡述。

如圖1-9所示，一種超導(dǎo)多股線自適應(yīng)夾具，包括支撐軸1、移動(dòng)控制件2、夾具蓋3、錐形腔4和楔形夾塊5，由夾具蓋3和錐形腔4組成了夾具的外殼體；移動(dòng)控制件2、夾具蓋3和錐形腔4依次套裝在支撐軸1上，其中，移動(dòng)控制件2與支撐軸1連接的中部設(shè)有壓力軸承7，移動(dòng)控制件2的上端設(shè)有卡簧8，使得移動(dòng)控制件2在支撐軸1上的位置相對(duì)固定；移動(dòng)控制件2內(nèi)壁與夾具蓋3上部通過(guò)螺紋連接，夾具蓋3下部與錐形腔4固定連接；支撐軸1下端活動(dòng)安裝有的數(shù)個(gè)楔形夾塊5，楔形夾塊5沿環(huán)形均勻分布在錐形腔4下端的環(huán)形口9，楔形夾塊5優(yōu)選設(shè)置有8個(gè)，能夠沿各個(gè)方向環(huán)形包圍所夾持物件；此外，楔形夾塊5與超導(dǎo)股線接觸的部分加工為鋸齒形，增大了摩擦，確保夾持的穩(wěn)固性。夾持時(shí)，將超導(dǎo)股線放置在由楔形夾塊5形成的環(huán)形夾具口，旋轉(zhuǎn)移動(dòng)控制件2，由其帶動(dòng)夾具蓋3和錐形腔4整體向上或向下移動(dòng)，進(jìn)而錐形腔4下端的環(huán)形口9向上移動(dòng)使數(shù)個(gè)楔形夾塊5向中心聚攏夾緊超導(dǎo)股線，或向下移動(dòng)使數(shù)個(gè)楔形夾塊5分散松開(kāi)超導(dǎo)股線。

進(jìn)一步地，如圖3所示，所述支撐軸1包括上端小徑段1-1、中間大徑段1-2和底部用于安裝楔形夾塊5的安裝盤(pán)1-3；將夾具蓋3套裝在大徑段1-2，該段為移動(dòng)控制件2旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)夾具外殼整體上移或下移的受力段，增大軸徑，使得夾具整體滿(mǎn)足強(qiáng)度要求。如圖9所示，楔形夾塊5包括上端卡裝塊5-1、下端夾塊5-3和中間連接部5-2，楔形夾塊5通過(guò)中間連接部5-2活動(dòng)安裝在支撐軸安裝盤(pán)1-3的卡裝槽10內(nèi)；當(dāng)下端夾塊5-3向中心聚攏時(shí)，夾塊5-3的上端面與支撐軸1的底部安裝盤(pán)1-3緊密接觸，限制楔形夾塊5進(jìn)一步上移，進(jìn)而配合錐形腔4的環(huán)形口9上移箍緊楔形夾塊5，確保足夠的夾持力。

更進(jìn)一步地，沿移動(dòng)控制件2的外圓周水平、均勻連接有4根施力桿6，通過(guò)施力桿6轉(zhuǎn)動(dòng)移動(dòng)控制件2，方便操作且省時(shí)省力。

如圖10、11所示，現(xiàn)結(jié)合超導(dǎo)股線在低溫下的拉伸測(cè)試，對(duì)其實(shí)施過(guò)程進(jìn)一步闡述：

1、對(duì)超導(dǎo)股線12的受力夾持部分（端部2~3cm）進(jìn)行簡(jiǎn)單的包裹，防止人為因素對(duì)線材形狀造成破壞；

2、將夾具13上、下對(duì)應(yīng)放入低溫箱11，而后通過(guò)導(dǎo)桿14將其與電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)連接；

3、將超導(dǎo)股線12的上端包裹部分放入上方夾具13的夾具口，接著通過(guò)施力桿6沿可減小移動(dòng)控制件2與錐形腔4距離的方向轉(zhuǎn)動(dòng)移動(dòng)控制件2，即向下轉(zhuǎn)動(dòng)移動(dòng)控制件2；

4、與支撐軸1位置相對(duì)固定的壓力軸承7將限制移動(dòng)控制件2向下移動(dòng)，由移動(dòng)控制件2的螺紋帶動(dòng)夾具蓋3和錐形腔4向上移動(dòng)，楔形夾塊5向上與支撐軸1底面接觸后，隨著錐形腔4的下端環(huán)形口9繼續(xù)上移，將使多個(gè)楔形夾塊5向中心靠攏，從而環(huán)向包圍夾持試件；采用同樣的方式將超導(dǎo)股線的下端夾持固定。

5、關(guān)閉低溫箱，進(jìn)行低溫環(huán)境下的準(zhǔn)備和測(cè)量工作；

6、卸載試件時(shí)，向相反的方向轉(zhuǎn)動(dòng)移動(dòng)控制件2，固定在移動(dòng)控制件2上端的卡簧8將限制其向上移動(dòng)，帶動(dòng)夾具蓋3和錐形腔4向下移動(dòng)，楔形夾塊5分開(kāi)，卸除試件。

利用本夾具裝置進(jìn)行超導(dǎo)股線的夾持時(shí)，首先，能夠?qū)删€提供以環(huán)形均勻分布的夾持力，使得各股受力均勻，達(dá)到同步拉伸的效果，有效避免了超導(dǎo)股線各股產(chǎn)生相對(duì)滑移或錯(cuò)動(dòng)，確保了股線實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的精確度；其次，在不更換夾具夾塊的前提下，可以?shī)A持不同直徑的股線，適用范圍廣，并且可根據(jù)實(shí)際夾持試件的形狀（圓、橢圓、三角型等）需要，改變夾塊的數(shù)目及布局以達(dá)到最佳的夾持效果；此外，將移動(dòng)控制件由傳統(tǒng)夾具的螺紋配合改為壓力軸承形式，能夠得到更大的夾持力，確保夾持狀態(tài)的穩(wěn)固（如圖12、13所示）。密閉的低溫箱中進(jìn)行試件的裝卸操作時(shí)，要求夾具不能過(guò)大，而現(xiàn)有試驗(yàn)機(jī)提供的夾具大都體積龐大，自然無(wú)法使用。將試驗(yàn)機(jī)提供的夾具進(jìn)行小型化后，雖然能夠在低溫箱中使用，但是夾持部分仍為平面、V字形或具有半圓型槽的平夾頭，為了試驗(yàn)的準(zhǔn)確性，數(shù)據(jù)的采集必須遠(yuǎn)離夾持段，從而需適當(dāng)增加試件長(zhǎng)度，使得試件的可拉伸空間減??；本夾具裝置結(jié)構(gòu)合理，體積小型、緊湊，能夠滿(mǎn)足要求在密閉的低溫箱中正常使用。

以上實(shí)施例僅是示例性的，并不會(huì)局限本發(fā)明，應(yīng)當(dāng)指出對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在本發(fā)明所提供的技術(shù)啟示下，所做出的其它等同變型和改進(jìn)，均應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。