專利名稱：金屬波紋管省力疲勞試驗(yàn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及金屬波紋管疲勞壽命試驗(yàn)中使用的設(shè)備，一種金屬波紋管省力疲 勞試驗(yàn)裝置。
背景技術(shù)：
金屬波紋管是一種撓性、薄壁、有橫向波紋的管殼零件。它既有彈性特性又有密封 特性，在外力及力矩作用下能產(chǎn)生軸向、角向、側(cè)向及其組合位移，廣泛應(yīng)用于許多工業(yè)領(lǐng) 域，目前國內(nèi)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)主要遵守JB/T6169-2006的規(guī)定。金屬波紋管的疲勞壽命試驗(yàn)是將波紋管組件兩端法蘭與疲勞試驗(yàn)機(jī)固定，內(nèi)腔或 外腔加載試驗(yàn)壓力，往復(fù)運(yùn)動(dòng)至工作壽命時(shí)停止試驗(yàn)，檢查波紋管有無疲勞破壞現(xiàn)象。隨著 科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，越來越多的用戶對(duì)金屬波紋管的性能有了更高的要求金屬波紋管的結(jié) 構(gòu)尺寸越來越大，工作壓力越來越高，性能指標(biāo)也越來越高，同時(shí)對(duì)試驗(yàn)裝置的使用要求也 有很大程度的提高。在進(jìn)行波紋管位移和壓力的疲勞壽命試驗(yàn)時(shí)，如果波紋管幾何尺寸較 大，當(dāng)試驗(yàn)壓力較高時(shí)，一般的疲勞試驗(yàn)機(jī)的推力無法滿足使用要求。然而，目前除了同比 例更換更大推力的疲勞試驗(yàn)設(shè)備之外，國內(nèi)未見到其它相關(guān)試驗(yàn)方法的報(bào)道。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一套金屬波紋管省力疲勞試驗(yàn)裝置，可降低同規(guī)格測(cè)試 件所需疲勞試驗(yàn)機(jī)推力，減小試驗(yàn)壓力波動(dòng)，滿足大尺寸波紋管的疲勞試驗(yàn)要求。本設(shè)計(jì)的金屬波紋管省力疲勞試驗(yàn)裝置，包括疲勞試驗(yàn)機(jī)和壓力系統(tǒng)，其特征在 于在疲勞試驗(yàn)機(jī)上安裝省力結(jié)構(gòu)中心管下端外壁與底座中心圓臺(tái)垂直焊接；波紋管組件 上、下直壁置于上、下端法蘭內(nèi)壁與內(nèi)環(huán)外壁之間焊接，保證同軸度；下端法蘭與底座由螺 釘連接，底座固定在疲勞試驗(yàn)機(jī)上，中心管上部與上端法蘭內(nèi)環(huán)動(dòng)密封，上端法蘭與頂板通 過雙頭螺柱連接，壓力系統(tǒng)油管與底座進(jìn)油口連接。本設(shè)計(jì)的金屬波紋管省力疲勞試驗(yàn)裝置通過置入中心管擠占波紋管內(nèi)腔空間，這 樣波紋管組件的內(nèi)腔截面積為波紋管的有效截面積減去中心管的截面積，與未置入中心管 時(shí)相比，波紋管組件內(nèi)腔截面積和容積減少許多，從而極大降低了疲勞試驗(yàn)所需要的推力。 因所需要的推力減小，當(dāng)需要測(cè)驗(yàn)大尺寸波紋管時(shí)，以小于該規(guī)格的疲勞試驗(yàn)機(jī)作業(yè)也能 夠滿足要求，并且測(cè)驗(yàn)時(shí)波紋管內(nèi)腔的壓力波動(dòng)也有所降低。波紋管組件上端法蘭與頂板 通過雙頭螺柱進(jìn)行連接，頂板的位置可以根據(jù)試驗(yàn)要求利用雙頭螺柱上下調(diào)整，以保證頂 板與中心管之間的距離；疲勞試驗(yàn)機(jī)夾持頂板夾柱帶動(dòng)整個(gè)波紋管組件沿中心管作往復(fù)上 下疲勞運(yùn)動(dòng)。本設(shè)計(jì)中將下端法蘭與波紋管組件焊接后再用螺釘將下端法蘭與底座結(jié)合， 并將油路設(shè)置在底座中，更換被測(cè)組件不必考慮油路，這樣節(jié)省了以往給每個(gè)被測(cè)波紋管 組件的下端法蘭鉆徑向油孔的加工，省去這部分重復(fù)加工的工時(shí)工耗。例如某波紋管內(nèi)徑為0. 16m，疲勞試驗(yàn)時(shí)內(nèi)壓為2MPa，疲勞試驗(yàn)機(jī)最大推力為 50KN。未采用省力疲勞試驗(yàn)裝置時(shí)其內(nèi)腔的等效截面積S = jiD2/4 = 3. 14X0. 162/4
3=0. 02m2，此時(shí)波紋管所需要的理論軸向推力F = PXS = 2000000X0. 02 = 40000N = 40KN。如果考慮壓力波動(dòng)、波紋管剛度等其它因素的影響，其軸向推力將大于50KN，現(xiàn)有 的疲勞試驗(yàn)機(jī)(假設(shè)最大推力為50KN)將無法滿足試驗(yàn)要求。而采用本設(shè)計(jì)的省力疲勞 試驗(yàn)裝置(假設(shè)中心管直徑0106mm)后，波紋管內(nèi)腔的等效截面積為S' = S-ji d2/4 = 0 . 02-3. 14 X 0. 1062/4 = 0 . 0112m2，軸向推力 F' = PXS' = 2000000X0. 0112m2 = 22400N =22. 4KN，此時(shí)即便考慮波紋管的其它因素的影響，需要波紋管的軸向推力也將遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于 50KN，可以滿足試驗(yàn)要求。由上述可知，采用金屬波紋管省力疲勞試驗(yàn)裝置可以減少內(nèi)腔截 面積和試驗(yàn)推力近50%，其具體數(shù)值與中心管的直徑等因素有關(guān)，可以使被測(cè)波紋管的最 大允許截面積提高近一倍。金屬波紋管省力疲勞試驗(yàn)裝置是利用原有的疲勞試驗(yàn)機(jī)和壓力系統(tǒng)，設(shè)計(jì)一套新 的省力結(jié)構(gòu)，壓力系統(tǒng)可根據(jù)氣壓和液壓的不同要求更換接頭，依據(jù)不同的波紋管規(guī)格和 壓力范圍選擇不同的省力結(jié)構(gòu)、壓力系統(tǒng)等零部件，使本裝置適用于不同規(guī)格的波紋管的 疲勞壽命試驗(yàn)。
圖1是金屬波紋管省力疲勞試驗(yàn)裝置示意圖；圖2是省力結(jié)構(gòu)截面示意圖；具體實(shí)施方式
金屬波紋管省力疲勞試驗(yàn)裝置，見圖2，是利用原有的疲勞試驗(yàn)機(jī)12和壓力系統(tǒng) 14，設(shè)計(jì)一套新的省力結(jié)構(gòu)13。省力結(jié)構(gòu)13的特征在于見圖1，中心管4下端外壁與有框架的省力結(jié)構(gòu)底座1 中心內(nèi)圓臺(tái)垂直焊接，下端法蘭2內(nèi)壁、內(nèi)環(huán)3外周與波紋管組件5下直壁端焊接，保證同 軸度；下端法蘭2與底座1由螺釘連接，底座1固定在疲勞試驗(yàn)機(jī)上；中心管4上端和內(nèi)壁 暴露于大氣中，中心管4上部外壁與內(nèi)環(huán)7動(dòng)配合，內(nèi)環(huán)7的內(nèi)圓側(cè)壁中間有環(huán)凹槽，內(nèi)嵌 耐磨材料0形密封圈8，內(nèi)環(huán)7通過耐磨材料0形密封圈8實(shí)現(xiàn)與中心管4動(dòng)密封；上端法 蘭6內(nèi)壁、內(nèi)環(huán)7外周與波紋管組件5上直壁端焊接，保證同軸度；上端法蘭6與頂板10通 過雙頭螺柱9連接，利用雙頭螺柱9可以根據(jù)試驗(yàn)要求波紋管的最大拉伸高度、并保證頂板 10與中心管4之間的作業(yè)距離而進(jìn)行調(diào)正。底座1圓臺(tái)上平面有軸向孔，與底座1中徑向 油路相通，并與壓力系統(tǒng)14進(jìn)口油管連接，底座1圓臺(tái)與中心管4下端外壁、內(nèi)環(huán)3內(nèi)壁形 成充油的空間。先通過疲勞試驗(yàn)機(jī)調(diào)整好初始位置后，充壓至試驗(yàn)壓力，開始正式試驗(yàn)。疲勞試驗(yàn) 機(jī)夾持頂板夾柱11帶動(dòng)整個(gè)波紋管組件5沿中心管4作往復(fù)上下疲勞運(yùn)動(dòng)。本裝置壓力系統(tǒng)可根據(jù)氣壓和液壓的不同要求更換接頭，依據(jù)不同的波紋管規(guī)格 和壓力范圍選擇不同的省力結(jié)構(gòu)、壓力系統(tǒng)等零部件，使本裝置適用于不同規(guī)格的波紋管 的疲勞壽命試驗(yàn)。
權(quán)利要求金屬波紋管省力疲勞試驗(yàn)裝置，包括疲勞試驗(yàn)機(jī)和壓力系統(tǒng)，其特征在于在疲勞試驗(yàn)機(jī)上安裝省力結(jié)構(gòu)中心管(4)下端外壁與底座(1)中心圓臺(tái)垂直焊接；波紋管組件(5)下直壁置于下端法蘭(2)內(nèi)壁與內(nèi)環(huán)(3)外壁之間焊接，保證同軸度；下端法蘭(2)與底座(1)由螺釘連接，底座(1)固定在疲勞試驗(yàn)機(jī)上；中心管(4)上部與上端法蘭內(nèi)環(huán)(7)動(dòng)密封；波紋管組件(5)上直壁置于上端法蘭(6)內(nèi)壁與內(nèi)環(huán)(7)外壁之間焊接，保證同軸度；上端法蘭(6)與頂板(10)通過雙頭螺柱(9)連接，壓力系統(tǒng)(14)油管與底座(1)進(jìn)油口連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬波紋管省力疲勞試驗(yàn)裝置，其特征在于波紋管組件上端 法蘭內(nèi)環(huán)(7)的內(nèi)圓側(cè)壁中間有凹槽，內(nèi)嵌耐磨材料O形密封圈⑶，內(nèi)環(huán)(7)與中心管(4) 上部外壁通過耐磨材料O形密封圈(8)實(shí)現(xiàn)動(dòng)密封。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬波紋管省力疲勞試驗(yàn)裝置，其特征在于底座(1)圓臺(tái)上 平面有軸向孔，與底座⑴中徑向油路相通，并與壓力系統(tǒng)(14)進(jìn)口油管連接，底座⑴圓 臺(tái)與中心管(4)下端外壁、內(nèi)環(huán)(3)內(nèi)壁形成充油的空間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬波紋管省力疲勞試驗(yàn)裝置，其特征在于中心管(4)上端 和內(nèi)壁暴露于大氣中。
專利摘要金屬波紋管省力疲勞試驗(yàn)裝置，包括疲勞試驗(yàn)機(jī)和壓力系統(tǒng)，其特征在于在疲勞試驗(yàn)機(jī)上安裝省力結(jié)構(gòu)中心管下端外壁與底座中心圓臺(tái)垂直焊接；波紋管組件上、下直壁置于上、下端法蘭內(nèi)壁與上、下內(nèi)環(huán)外壁間焊接，保證同軸度；下端法蘭與底座由螺釘連接，底座固定在疲勞試驗(yàn)機(jī)上；中心管上部與上端法蘭內(nèi)環(huán)動(dòng)密封；上端法蘭與頂板通過雙頭螺柱連接，壓力系統(tǒng)油管與省力結(jié)構(gòu)底座進(jìn)油口連接。本設(shè)計(jì)在波紋管內(nèi)腔置入的中心管擠占液壓油空間，從而減小波紋管組件內(nèi)腔截面積和試驗(yàn)推力近50％，可以使被測(cè)波紋管的最大允許截面積提高近一倍，作業(yè)時(shí)內(nèi)腔的壓力波動(dòng)也有所降低。另外，與壓力系統(tǒng)相接的油路在省力結(jié)構(gòu)的底座中，節(jié)省了以往給每個(gè)被測(cè)波紋管組件的下端法蘭鉆徑向油孔的加工，省去這部分重復(fù)加工的工時(shí)工耗。
文檔編號(hào)G01N3/02GK201600295SQ20092024869
公開日2010年10月6日 申請(qǐng)日期2009年11月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月27日
發(fā)明者關(guān)長(zhǎng)江, 宋林紅, 張秀華, 李敏, 林國棟, 黃乃寧 申請(qǐng)人:沈陽儀表科學(xué)研究院;沈陽匯博熱能設(shè)備有限公司