CN112781812A - 隔膜压缩机金属膜片疲劳测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种隔膜压缩机金属膜片疲劳测试方法，包括以下步骤：步骤S0、通过仿真设计膜片试样的形状，让膜片试件的基频处于200Hz左右，是压缩机中膜片运行频率的几倍，缩短疲劳测试时间，同时保证最大应力出现在需要的部位；步骤S1、将膜片试件以悬臂的形式压紧固定在振动台上；步骤S2、通过膜片试件的最大变形量确定膜片试件的基频；步骤S3、调节振动台的加速度并使得试验样件的应力达到所需的测试应力值；步骤S4，膜片试件损坏，折算得到实际压缩机运行膜片的疲劳寿命。本发明提前预知了膜片的性能，可以提前改善，缩短了研制周期，提高了研制效率和可靠性；测试装置和测试步骤简单，可以便捷、直接的测试出膜片的疲劳寿命。
Description
技术领域
本发明涉及一种隔膜压缩机金属膜片疲劳测试方法。
背景技术
隔膜压缩机是通过膜片将***分为液压部分和气体部分，液压油周期性推动膜片进行往复运行对气体进行压缩，从而实现气体的高压压缩。目前，隔膜压缩机已经被广泛应用在食品工业、石油工业、化学工业、航空航天、医学、科研等领域。
金属膜片是隔膜压缩机的关键零部件，其寿命直接影响隔膜压缩机的可靠性。在膜片选材时，需要对材料进行疲劳测试来测试金属膜片的可靠性。目前隔膜压缩机膜片的可靠性测试都是在整机上进行的，这样测试的周期比较长、费用高，且所存在的问题无法提前暴露。
发明内容
本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中隔膜压缩机膜片的金属膜片测试周期长，成本高，无法提前了解膜片的性能的缺陷，提供一种隔膜压缩机金属膜片疲劳测试方法。
本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：
一种隔膜压缩机金属膜片疲劳测试方法，其特点在于，所述隔膜压缩机金属膜片疲劳测试方法包括以下步骤：
步骤S0、通过仿真设计膜片试件的形状，让膜片试件的预测的基频为实际压缩机中膜片运行频率的多倍，以缩短了疲劳测试时间，同时确保膜片试件的最大应力出现在预设的部位；
步骤S1、将膜片试件以悬臂的形式压紧固定在振动台上；
步骤S2、调整振动台的振动频率，通过膜片试件的最大变形量确定膜片试件的基频；
步骤S3、将振动台的振动频率保持为膜片试件的基频，调节振动台的加速度并使得试验样件的应力达到所需的测试应力值；
步骤S4，膜片试件损坏，得到膜片试件的疲劳寿命，折算得到实际压缩机中膜片的疲劳寿命。
本发明通过调整膜片试件共振时的应力与膜片在实际工作过程中的应力相当，由此采用共振的方法模拟膜片在整机周期***变应力状态下的疲劳。因此操作便捷，结论可靠，真实的模拟了膜片运行过程中出现的极端工况。
本发明中的隔膜压缩机金属膜片疲劳测试方法对膜片进行测试，相比于传统的在整机上进行膜片寿命测试，提前预知了膜片的性能，可以提前改善，缩短了膜片的研制周期，提高了隔膜式压缩机整机的研制效率和可靠性；
隔膜压缩机金属膜片疲劳测试方法所用到测试装置和测试步骤较为简单，可以便捷、直接的测试出膜片的疲劳寿命。
较佳地，所述膜片试件上粘贴有应变片，通过应变片测量膜片试件的应力。应变片为常用的测量元件，用来测量膜片试件在共振过程中，应变片所在部位应力的大小。
较佳地，所述膜片试件具有悬臂部以及共振部，所述悬臂部被压紧固定在振动台上。共振部以悬臂的形式设置，由此可以不受约束地进行变形。
较佳地，所述悬臂部至共振部收窄并设置有圆弧过渡，所述应变片设置于所述圆弧过渡的中心部位。膜片试件产生共振时应力最大值在圆弧过渡的中心部位，因此在此处设置应变片能够准确地测得所需的应力值。
较佳地，所述共振部上设置有圆孔，所述圆孔用于穿设锁紧螺钉。
较佳地，所述膜片试件通过压紧工装和锁紧螺钉压紧在振动台上。压紧工装用来压紧试样，通过锁紧螺钉锁紧。
较佳地，所述压紧工装的固有频率为所述膜片试件的基频的5倍及以上。进一步地，压紧工装的固有频率必须远大于膜片试件的基频，由此保证压紧工装不会对试验中膜片试样基频的测定产生影响。
较佳地，步骤S2中，在膜片试件的基频的预测值附近调整振动台的振动频率。通过在膜片试件的基频的预测值附近调整，可以减少调整的时间，能快速的找到膜片试件的基频。
较佳地，步骤S3中，通过位移传感器检测膜片试件的相同位置的位移。在测试过程中，膜片试件的应力与其位移具有对应关系。由于振动频率比较高，应变片很容易失效。因此通过位移传感器对膜片试件的位移进行监测，以确保检测应力的应变片失效后能够继续正常进行测试。
较佳地，步骤S4中，将膜片试件的预测的基频相对于实际压缩机中膜片运行频率的放大倍数与膜片试件的疲劳寿命相乘，折算得到实际压缩机中膜片的疲劳寿命。本发明中通过振动频率的增加来减速测试，测试后的疲劳寿命经过放大倍数的折算后得到实际的压缩机中膜片的疲劳寿命。
本发明的积极进步效果在于：本发明中的隔膜压缩机金属膜片疲劳测试方法对膜片进行测试，相比于传统的在整机上进行膜片寿命测试，提前预知了膜片的性能，可以提前改善，缩短了膜片的研制周期，提高了隔膜式压缩机整机的研制效率和可靠性；所用到测试装置和测试步骤较为简单，可以便捷、直接的测试出膜片的疲劳寿命。
附图说明
图1为本发明较佳实施例的隔膜压缩机金属膜片疲劳测试方法的流程图。
图2为本发明较佳实施例的测试装置的结构示意图。
图3为本发明较佳实施例的膜片试件的结构示意图。
图4为本发明较佳实施例的应变片的连接结构示意图。
具体实施方式
下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
如图1-图4所示，本实施例公开了一种隔膜压缩机金属膜片疲劳测试方法，其中，隔膜压缩机金属膜片疲劳测试方法包括以下步骤：
步骤S0、通过仿真设计膜片试件2的形状，让膜片试件2的预测的基频为实际压缩机中膜片运行频率的多倍，以缩短了疲劳测试时间，同时确保膜片试件2的最大应力出现在预设的部位；
步骤S1、将膜片试件2以悬臂的形式压紧固定在振动台1上；
步骤S2、调整振动台1的振动频率，通过膜片试件2的最大变形量确定膜片试件2的基频；
步骤S3、将振动台1的振动频率保持为膜片试件2的基频，调节振动台1的加速度并使得试验样件的应力达到所需的测试应力值；
步骤S4，膜片试件2损坏，得到膜片试件2的疲劳寿命，折算得到实际压缩机中膜片的疲劳寿命。
本发明通过调整膜片试件2共振时的应力与膜片在实际工作过程中的应力相当，由此采用共振的方法模拟膜片在整机周期***变应力状态下的疲劳。因此操作便捷，结论可靠，真实的模拟了膜片运行过程中出现的极端工况。
本发明中的隔膜压缩机金属膜片疲劳测试方法对膜片进行测试，相比于传统的在整机上进行膜片寿命测试，提前预知了膜片的性能，可以提前改善，缩短了膜片的研制周期，提高了隔膜式压缩机整机的研制效率和可靠性；
隔膜压缩机金属膜片疲劳测试方法所用到测试装置和测试步骤较为简单，可以便捷、直接的测试出膜片的疲劳寿命。
如图3所示，本实施例的膜片试件2上粘贴有应变片5，通过应变片5测量膜片试件2的应力。应变片5为常用的测量元件，用来测量膜片试件2在共振过程中，应变片5所在部位应力的大小。
如图4所示，本实施例的膜片试件2具有悬臂部21以及共振部22，悬臂部21被压紧固定在振动台1上。共振部22以悬臂的形式设置，由此可以不受约束地进行变形。
如图4所示，本实施例的悬臂部21至共振部22收窄并设置有圆弧过渡23，应变片5设置于圆弧过渡23的中心部位。膜片试件2产生共振时应力最大值在圆弧过渡23的中心部位，因此在此处设置应变片5能够准确地测得所需的应力值。
如图4所示，本实施例的共振部22上设置有圆孔24，圆孔24用于穿设锁紧螺钉3。
如图1所示，本实施例的膜片试件2通过压紧工装4和锁紧螺钉3压紧在振动台1上。压紧工装4用来压紧试样，通过锁紧螺钉3锁紧。
本实施例中，压紧工装4的固有频率为膜片试件2的基频的5倍及以上。进一步地，压紧工装4的固有频率必须远大于膜片试件2的基频，由此保证压紧工装4不会对试验中膜片试样基频的测定产生影响。
本实施例中，步骤S2中，在膜片试件2的基频的预测值附近调整振动台1的振动频率。通过在膜片试件2的基频的预测值附近调整，可以减少调整的时间，能快速的找到膜片试件2的基频。
本实施例的步骤S3中，通过位移传感器检测膜片试件2的相同位置的位移。在测试过程中，膜片试件2的应力与其位移具有对应关系。因此通过位移传感器对膜片试件2的位移进行监测，以确保检测应力的应变片5失效后能够继续正常进行测试。
本实施例的步骤S4中，将膜片试件2的预测的基频相对于实际压缩机中膜片运行频率的放大倍数与膜片试件的疲劳寿命相乘，折算得到实际压缩机中膜片的疲劳寿命。本发明中通过振动频率的增加来减速测试，测试后的疲劳寿命经过放大倍数的折算后得到实际的压缩机中膜片的疲劳寿命。
实施例：设计的膜片试件基频为207HZ，振动台频率一直保持为207HZ与膜片试件基频保持一致,调整测试台加速度使得膜片试件上应变片最大应力为所设计的应力，振动台加速度为4g，同时，利用位移传感器标定试样特定位置的位移，在应变片失效后，监测此点的位移曲线，保证最大位移量偏差在合理范围内；待位移偏差太大，说明试样已经出现疲劳，记录测试时长为278h，折算到隔膜式压缩机使用过程中膜片的实际寿命为8631h。
综上所述：本发明中的隔膜压缩机金属膜片疲劳测试方法对膜片进行测试，相比于传统的在整机上进行膜片寿命测试，提前预知了膜片的性能，可以提前改善，缩短了膜片的研制周期，提高了隔膜式压缩机整机的研制效率和可靠性；所用到测试装置和测试步骤较为简单，可以便捷、直接的测试出膜片的疲劳寿命。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种隔膜压缩机金属膜片疲劳测试方法，其特征在于，所述隔膜压缩机金属膜片疲劳测试方法包括以下步骤：
步骤S0、通过仿真设计膜片试件的形状，让膜片试件的预测的基频为实际压缩机中膜片运行频率的多倍，以缩短了疲劳测试时间，同时确保膜片试件的最大应力出现在预设的部位；
步骤S1、将膜片试件以悬臂的形式压紧固定在振动台上；
步骤S2、调整振动台的振动频率，通过膜片试件的最大变形量确定膜片试件的基频；
步骤S3、将振动台的振动频率保持为膜片试件的基频，调节振动台的加速度并使得试验样件的应力达到所需的测试应力值；
步骤S4，膜片试件损坏，得到膜片试件的疲劳寿命，折算得到实际压缩机中膜片的疲劳寿命。
2.如权利要求1所述的隔膜压缩机金属膜片疲劳测试方法，其特征在于，所述膜片试件上粘贴有应变片，通过应变片测量膜片试件的应力。
3.如权利要求2所述的隔膜压缩机金属膜片疲劳测试方法，其特征在于，所述膜片试件具有悬臂部以及共振部，所述悬臂部被压紧固定在振动台上。
4.如权利要求3所述的隔膜压缩机金属膜片疲劳测试方法，其特征在于，所述悬臂部至共振部收窄并设置有圆弧过渡，所述应变片设置于所述圆弧过渡的中心部位。
5.如权利要求4所述的隔膜压缩机金属膜片疲劳测试方法，其特征在于，所述共振部上设置有圆孔，所述圆孔用于穿设锁紧螺钉。
6.如权利要求1所述的隔膜压缩机金属膜片疲劳测试方法，其特征在于，所述膜片试件通过压紧工装和锁紧螺钉压紧在振动台上。
7.如权利要求6所述的隔膜压缩机金属膜片疲劳测试方法，其特征在于，所述压紧工装的固有频率为所述膜片试件的基频的5倍及以上。
8.如权利要求1所述的隔膜压缩机金属膜片疲劳测试方法，其特征在于，步骤S2中，在膜片试件的基频的预测值附近调整振动台的振动频率。
9.如权利要求1所述的隔膜压缩机金属膜片疲劳测试方法，其特征在于，步骤S3中，通过位移传感器检测膜片试件的相同位置的位移。
10.如权利要求1所述的隔膜压缩机金属膜片疲劳测试方法，其特征在于，步骤S4中，将膜片试件的预测的基频相对于实际压缩机中膜片运行频率的放大倍数与膜片试件的疲劳寿命相乘，折算得到实际压缩机中膜片的疲劳寿命。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20210511 |