CN206348142U - 双壁管弹性支架动态疲劳测试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种双壁管弹性支架动态疲劳测试装置，包括横梁和底座，横梁和底座之间设有连接柱，横梁、连接柱和底座组成封闭式框架结构；底座上设有油缸，油缸的活塞杆竖向往复移动，活塞杆的前端设有下夹头，横梁的底部设有上夹头，弹簧支架位于上夹头和下夹头之间，横梁的底部设有负荷传感器；活塞杆上设有位移传感器，负荷传感器和位移传感器分别与计算机连接，油缸与液压控制***连接。本实用新型通过液压控制***驱动活塞杆上下往复移动，从而实现弹簧支架的动态疲劳测试，并通过负荷传感器收集压力的数据，位移传感器收集位移的数据，将数据反馈到计算机中处理和分析，使试验控制量在试验过程中保持很高的稳定度和精确度。

Description

双壁管弹性支架动态疲劳测试装置

技术领域

本实用新型涉及高压燃气双壁管弹性支架机械特性测量技术领域，特别是涉及一种双壁管弹性支架动态疲劳测试装置。

背景技术

随着传统能源匮乏，生态保护意识加强，新型清洁能源天然气逐渐替代传统燃料在船舶工程中广泛应用，因天然气易燃易爆，风险很高，无法完全从源头上对所有可能的风险点予以消除，为了使这些可能发生的危险处于受控状态，均要依靠保险的安全供气***来实现，高压燃气双壁管供给***即为双燃料发动机提供要求的高压力燃气以满足安全要求。

而在双壁管道运行过程中，由于管道介质温度和环境温度的变化，热胀冷缩产生变形量不可避免，当实际工况下受到各种支撑结构、设备和零件连接的制约，管道无法自由伸缩时，管道必将产生较大的热应力，作用于支撑构件、相连设备，威胁管道和设备的正常运行，甚至可能导致安全事故。为了降低温度应力，有必要采用一定的补偿措施来增加内外管道的柔性，消除热应力,双壁管内外管弹性支架是最为安全可靠和经济的补偿方法，弹性支架就是利用其自身的弹性，来吸收管道的热变形。弹性支架的弹性是指其在应力作用下产生弹性变形，几何形状发生改变，应力消失后，又能恢复原状的能力。

双壁管弹性支架安装于双壁管内外管之间，对内管起到支撑及固定作用，同时依靠自身弹性力吸收温差引起的热应力及外部载荷引起的疲劳破坏。双壁管弹性支架动态疲劳测试装置则是研究双壁管弹性支架动力特性的主要设备，使用特定的工装，采用液压伺服动加载***以满足实验要求。

实用新型内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型要解决的技术问题在于提供一种双壁管弹性支架动态疲劳测试装置，对双壁管弹性支架进行动态疲劳测试。

为实现上述目的，本实用新型提供一种双壁管弹性支架动态疲劳测试装置，包括横梁和底座，所述横梁和所述底座之间设有连接柱，所述横梁、所述连接柱和所述底座组成封闭式框架结构；所述底座上设有油缸，所述油缸的活塞杆竖向往复移动，所述活塞杆的前端设有下夹头，所述横梁的底部设有上夹头，弹簧支架位于所述上夹头和所述下夹头之间，所述横梁的底部设有测量弹簧支架压力的负荷传感器；所述活塞杆上设有位移传感器，所述负荷传感器和所述位移传感器分别与计算机连接，所述油缸与液压控制***连接。

优选地，还包括伺服作动器，所述伺服作动器与所述活塞杆连接，所述伺服作动器与伺服控制***连接，所述伺服控制***与计算机连接，所述伺服控制***与液压控制***连接。

优选地，所述连接柱为伸缩式结构。

优选地，所述连接柱包括粗管和细管，所述粗管套在所述细管上形成伸缩式结构。

优选地，所述计算机上设有数据采集模块，所述负荷传感器和所述位移传感器分别与所述数据采集模块连接。

优选地，所述计算机上设有D/A接口，所述伺服控制***与D/A接口连接。

优选地，还包括恒温控制***。

如上所述，本实用新型涉及的双壁管弹性支架动态疲劳测试装置，具有以下有益效果：本实用新型通过液压控制***驱动活塞杆上下往复移动，从而实现弹簧支架的动态疲劳测试，并通过负荷传感器收集压力的数据，位移传感器收集位移的数据，将数据反馈到计算机中处理和分析，使试验控制量在试验过程中保持很高的稳定度和精确度。本实用新型中的激振频率范围和精度能够更好地模拟实船运行工况。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

元件标号说明

1 横梁

2 底座

3 连接柱

31 粗管

32 细管

4 油缸

41 活塞杆

5 下夹头

51 试验工装

6 上夹头

7 弹簧支架

8 负荷传感器

9 位移传感器

10 计算机

11 液压控制***

12 伺服作动器

13 伺服控制***

14 数据采集模块

15 D/A接口

16 恒温控制***

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。

须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。

如图1所示，本实用新型提供一种双壁管弹性支架动态疲劳测试装置，包括横梁1和底座2，所述横梁1和所述底座2之间设有连接柱3，所述横梁1、所述连接柱3和所述底座2组成封闭式框架结构，该框架结构为本实用新型的负荷机架，所述连接柱3一般设有两个或者四个，用于支撑所述固定横梁。

如图1所示，所述底座2上设有油缸4，所述油缸4与液压控制***11连接，液压控制***11驱动所述油缸4的活塞杆41竖向往复移动，所述活塞杆41的前端设有下夹头5，所述横梁1的底部设有上夹头6，弹簧支架7位于所述上夹头6和所述下夹头5之间，所述下夹头5上可设有试验工装51，所述试验工装51用于固定所述弹簧支架7。所述横梁1的底部设有测量弹簧支架7压力的负荷传感器8，所述负荷传感器8的设置位置必须在作用力的方向上，一般设置在上夹头6或者横梁1上，所述活塞杆41上设有位移传感器9，所述位移传感器9用于测量弹簧支架7的竖向位移，可在活塞杆41的顶部开设通孔装入所述位移传感器9，所述负荷传感器8和所述位移传感器9分别与计算机10连接，将压力信号和位移信号分别反馈到计算机10上。

如图1所示，优选地，双壁管弹性支架动态疲劳测试装置还包括伺服作动器12，所述伺服作动器12设置在油缸4内部并与所述活塞杆41连接，所述伺服作动器12与伺服控制***13连接，所述伺服控制***13与计算机10连接，所述伺服控制***13与液压控制***11连接。伺服控制***13包括伺服控制器和伺服阀，所述计算机10向伺服控制器发出控制信号，伺服控制器带动伺服阀驱动液压控制***11中的液压作动器，从而按给定信号动作，液压控制***11则向伺服作动器12提供液压油源驱动活塞杆41竖向往复移动。

所述伺服作动器12、伺服作动***13和液压控制***11为本领域的常规技术，图中未示出详细的结构，为了便于本领域普通技术人员理解，以下给出优选实施例进行详细阐述。伺服控制***13包括伺服控制器和伺服阀等，所述液压控制***包括液压泵、电机、液压控制器、液压泵组和溢流阀等。液压泵给出的压力油经伺服阀后由伺服阀的两个出油口分别连到伺服作动器的两个油腔，根据两腔的压差大小得到不同的试验力。液压力作用到活塞杆一端，推动活塞杆运动，直至与外部接触，产生作用力。装夹试样后，通过活塞杆推动下夹头上下移动，与固定的上夹头一起对试样的实现拉、压等试验。

伺服阀采用高性能直动式伺服阀，其直动式设计避免了先导级的泄漏损失，且动态响应与***工作压力无关，而且具有压力和回油管路蓄能器，消除压力波动、改善***性能，它是伺服作动***中将电信号输入转换为功率较大的压力或流量压力信号输出的执行元件，伺服阀作为电、液转换器件根据伺服控制器的信号控制伺服作动器12，其输入信号电流大小与输出液压流量成正比，控制信号的极性确定伺服作动器活塞杆的运动力与作用力的方向。

伺服控制器采用数字式伺服控制器，能够给整个装置提供精确的压力、位移控制，具有控制精度高、无漂移、故障率低、分辨率高、控制方式的无冲击转换和故障自诊断等特点。

液压控制***11具有低液位、超温、超压自动保护及滤油器堵塞保护等功能，并可由液压控制器远程监控，同时能由液压控制器单独控制每个通道的启动、停止及高、低油压工作状态，可实现对试样加荷、横梁升降、锁紧。

液压控制器能支持多个控制通道和控制站，可以自由配置，试验站台可以控制***中任意荷载和位移通道，除了***自身的1个载荷传感器和1个位移传感器外，能实现对外接多个荷载传感器和位移传感器所反馈的信号进行控制，能实时显示所采集到的任意荷载、位移以及应力应变曲线等，并能用任意外接的荷载传感器和变形传感器控制加卸载，支持高/低/断液压油源操作。完备的保护功能:如：位移、载荷(应力)、应变保护、油箱油面过低、油源超温保护、电机缺相、油箱油面过低时自动停机等。液压控制器有波形生成功能，波形应包括：正弦波，三角波，方波，半正弦波，半三角波，半方波，斜波，双斜波，梯形波等。液压泵组是为电液伺服试验机提供液压动力的装置，根据整机要求向主机油路***输出一定流量的压力油。该泵组采用无泄露的静音技术，压力输出平稳，无波动，低噪音，散热效果好，过滤精度高，压力超载、油温超温自动保护。

溢流阀是用来调整液压站总输出压力。低压用于电机启动，高压用来正常工作、横梁上升下降。低压、高压为***自行切换，高、低压需人为调整，进行具体调节方式是在液压站启动状态下，松开锁紧螺母，旋转电磁阀上的小旋钮就可调节输出压力，可由压力表示值读出压力的大小，调好后再锁紧螺母。

电机采用松下伺服电机，相比传统的步进马达，具有很好的耐久性，避免了振荡，能够取得更高的压力，更加耐用，响应更快等优点。

如图1所示，优选地，所述连接柱3为伸缩式结构，可以根据实际需要调节连接柱3的高度，并且在使用后可以收纳，节约空间，连接柱3一般设有两个或者四个。优选地，所述连接柱3包括粗管31和细管32，所述粗管31套在所述细管32上形成伸缩式结构。

优选地，所述计算机10上设有数据采集模块14，所述负荷传感器8和所述位移传感器9分别与所述数据采集模块14连接，所述负荷传感器8中的压力信号和所述位移传感器9的位移信号传输到数据采集模块14中，由计算机10处理。优选地，所述计算机10上设有D/A接口15，所述伺服控制***13与D/A接口15连接。计算机10上装载数据处理软件，与液压控制***11、伺服作动***13配合，可控制试验***完成各类动静态力学性能试验，如金属拉伸，压缩、疲劳试验等，在控制试验***工作的同时，绘制符合动静态试验要求的各类试验曲线，并独立完成各类试验管理、数据存储、试验报告打印等功能。计算机数据采集***工作过程为：对弹性支架7进行疲劳实验过程中负荷传感器8和位移传感器9接受到的这些模拟信号被传输到数据采集模块14中进行数据处理得到数字信号，数字信号传入计算机10后由处理软件进行数据显示和储存。优选地，所述双壁管弹性支架动态疲劳测试装置还包括恒温控制***16，所述恒温控制***16控制整个房间的温度恒定，增加试验的准确性。

以下给出本实用新型的使用方法：

1.制作适用与弹性支架7与下夹头5配合的试验工装51，并将试验工装51装在下夹头5上。

2.将制作完成的弹性支架7装入试验工装51上。

3.调节恒温控制***16，确保整个房间温度适宜，从而精确控制弹性支架7的测试温度。

4.施加预定的预载荷在弹性支架7上使弹性支架4承受一定的预压位移，并作为弹性支架7疲劳测试的最终变形考核指标。

5.通过计算机10设置频率、位移这2个实验参数,作为控制参量，通过负荷传感器8、位移传感器9传递数据到数据采集模块14并反馈到计算机10上。

6.计算机10通过D/A接口15对伺服控制***13内的伺服控制器发出控制信号,然后伺服控制器带动伺服阀驱动液压作动器，从而按给定信号动作，液压控制***11则向伺服作动器12提供液压油源驱动活塞杆41运动。

7.伺服控制***13通过给定信号带动活塞杆41对弹性支架7进行疲劳实验。

综上所述，本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。

Claims (7)

1.一种双壁管弹性支架动态疲劳测试装置，其特征在于，包括横梁(1)和底座(2)，所述横梁(1)和所述底座(2)之间设有连接柱(3)，所述横梁(1)、所述连接柱(3)和所述底座(2)组成封闭式框架结构；所述底座(2)上设有油缸(4)，所述油缸(4)的活塞杆(41)竖向往复移动，所述活塞杆(41)的前端设有下夹头(5)，所述横梁(1)的底部设有上夹头(6)，弹簧支架(7)位于所述上夹头(6)和所述下夹头(5)之间，所述横梁(1)的底部设有测量弹簧支架(7)压力的负荷传感器(8)；所述活塞杆(41)上设有位移传感器(9)，所述负荷传感器(8)和所述位移传感器(9)分别与计算机(10)连接，所述油缸(4)与液压控制***(11)连接。

2.根据权利要求1所述的双壁管弹性支架动态疲劳测试装置，其特征在于：还包括伺服作动器(12)，所述伺服作动器(12)与所述活塞杆(41)连接，所述伺服作动器(12)与伺服控制***(13)连接，所述伺服控制***(13)与计算机(10)连接，所述伺服控制***(13)与液压控制***(11)连接。

3.根据权利要求1所述的双壁管弹性支架动态疲劳测试装置，其特征在于：所述连接柱(3)为伸缩式结构。

4.根据权利要求3所述的双壁管弹性支架动态疲劳测试装置，其特征在于：所述连接柱(3)包括粗管(31)和细管(32)，所述粗管(31)套在所述细管(32)上形成伸缩式结构。

5.根据权利要求1所述的双壁管弹性支架动态疲劳测试装置，其特征在于：所述计算机(10)上设有数据采集模块(14)，所述负荷传感器(8)和所述位移传感器(9)分别与所述数据采集模块(14)连接。

6.根据权利要求2所述的双壁管弹性支架动态疲劳测试装置，其特征在于：所述计算机(10)上设有D/A接口(15)，所述伺服控制***(13)与D/A接口(15)连接。

7.根据权利要求1所述的双壁管弹性支架动态疲劳测试装置，其特征在于：还包括恒温控制***(16)。