本實(shí)用新型涉及高壓燃?xì)怆p壁管彈性支架機(jī)械特性測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種雙壁管彈性支架動(dòng)態(tài)疲勞測(cè)試裝置。

背景技術(shù)：

隨著傳統(tǒng)能源匱乏，生態(tài)保護(hù)意識(shí)加強(qiáng)，新型清潔能源天然氣逐漸替代傳統(tǒng)燃料在船舶工程中廣泛應(yīng)用，因天然氣易燃易爆，風(fēng)險(xiǎn)很高，無(wú)法完全從源頭上對(duì)所有可能的風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)予以消除，為了使這些可能發(fā)生的危險(xiǎn)處于受控狀態(tài)，均要依靠保險(xiǎn)的安全供氣系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，高壓燃?xì)怆p壁管供給系統(tǒng)即為雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)提供要求的高壓力燃?xì)庖詽M足安全要求。

而在雙壁管道運(yùn)行過(guò)程中，由于管道介質(zhì)溫度和環(huán)境溫度的變化，熱脹冷縮產(chǎn)生變形量不可避免，當(dāng)實(shí)際工況下受到各種支撐結(jié)構(gòu)、設(shè)備和零件連接的制約，管道無(wú)法自由伸縮時(shí)，管道必將產(chǎn)生較大的熱應(yīng)力，作用于支撐構(gòu)件、相連設(shè)備，威脅管道和設(shè)備的正常運(yùn)行，甚至可能導(dǎo)致安全事故。為了降低溫度應(yīng)力，有必要采用一定的補(bǔ)償措施來(lái)增加內(nèi)外管道的柔性，消除熱應(yīng)力,雙壁管內(nèi)外管彈性支架是最為安全可靠和經(jīng)濟(jì)的補(bǔ)償方法，彈性支架就是利用其自身的彈性，來(lái)吸收管道的熱變形。彈性支架的彈性是指其在應(yīng)力作用下產(chǎn)生彈性變形，幾何形狀發(fā)生改變，應(yīng)力消失后，又能恢復(fù)原狀的能力。

雙壁管彈性支架安裝于雙壁管內(nèi)外管之間，對(duì)內(nèi)管起到支撐及固定作用，同時(shí)依靠自身彈性力吸收溫差引起的熱應(yīng)力及外部載荷引起的疲勞破壞。雙壁管彈性支架動(dòng)態(tài)疲勞測(cè)試裝置則是研究雙壁管彈性支架動(dòng)力特性的主要設(shè)備，使用特定的工裝，采用液壓伺服動(dòng)加載系統(tǒng)以滿足實(shí)驗(yàn)要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種雙壁管彈性支架動(dòng)態(tài)疲勞測(cè)試裝置，對(duì)雙壁管彈性支架進(jìn)行動(dòng)態(tài)疲勞測(cè)試。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供一種雙壁管彈性支架動(dòng)態(tài)疲勞測(cè)試裝置，包括橫梁和底座，所述橫梁和所述底座之間設(shè)有連接柱，所述橫梁、所述連接柱和所述底座組成封閉式框架結(jié)構(gòu)；所述底座上設(shè)有油缸，所述油缸的活塞桿豎向往復(fù)移動(dòng)，所述活塞桿的前端設(shè)有下夾頭，所述橫梁的底部設(shè)有上夾頭，彈簧支架位于所述上夾頭和所述下夾頭之間，所述橫梁的底部設(shè)有測(cè)量彈簧支架壓力的負(fù)荷傳感器；所述活塞桿上設(shè)有位移傳感器，所述負(fù)荷傳感器和所述位移傳感器分別與計(jì)算機(jī)連接，所述油缸與液壓控制系統(tǒng)連接。

優(yōu)選地，還包括伺服作動(dòng)器，所述伺服作動(dòng)器與所述活塞桿連接，所述伺服作動(dòng)器與伺服控制系統(tǒng)連接，所述伺服控制系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)連接，所述伺服控制系統(tǒng)與液壓控制系統(tǒng)連接。

優(yōu)選地，所述連接柱為伸縮式結(jié)構(gòu)。

優(yōu)選地，所述連接柱包括粗管和細(xì)管，所述粗管套在所述細(xì)管上形成伸縮式結(jié)構(gòu)。

優(yōu)選地，所述計(jì)算機(jī)上設(shè)有數(shù)據(jù)采集模塊，所述負(fù)荷傳感器和所述位移傳感器分別與所述數(shù)據(jù)采集模塊連接。

優(yōu)選地，所述計(jì)算機(jī)上設(shè)有D/A接口，所述伺服控制系統(tǒng)與D/A接口連接。

優(yōu)選地，還包括恒溫控制系統(tǒng)。

如上所述，本實(shí)用新型涉及的雙壁管彈性支架動(dòng)態(tài)疲勞測(cè)試裝置，具有以下有益效果：本實(shí)用新型通過(guò)液壓控制系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)活塞桿上下往復(fù)移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)彈簧支架的動(dòng)態(tài)疲勞測(cè)試，并通過(guò)負(fù)荷傳感器收集壓力的數(shù)據(jù)，位移傳感器收集位移的數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)反饋到計(jì)算機(jī)中處理和分析，使試驗(yàn)控制量在試驗(yàn)過(guò)程中保持很高的穩(wěn)定度和精確度。本實(shí)用新型中的激振頻率范圍和精度能夠更好地模擬實(shí)船運(yùn)行工況。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。

元件標(biāo)號(hào)說(shuō)明

1 橫梁

2 底座

3 連接柱

31 粗管

32 細(xì)管

4 油缸

41 活塞桿

5 下夾頭

51 試驗(yàn)工裝

6 上夾頭

7 彈簧支架

8 負(fù)荷傳感器

9 位移傳感器

10 計(jì)算機(jī)

11 液壓控制系統(tǒng)

12 伺服作動(dòng)器

13 伺服控制系統(tǒng)

14 數(shù)據(jù)采集模塊

15 D/A接口

16 恒溫控制系統(tǒng)

具體實(shí)施方式

以下由特定的具體實(shí)施例說(shuō)明本實(shí)用新型的實(shí)施方式，熟悉此技術(shù)的人士可由本說(shuō)明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本實(shí)用新型的其他優(yōu)點(diǎn)及功效。

須知，本說(shuō)明書所附圖式所繪示的結(jié)構(gòu)、比例、大小等，均僅用以配合說(shuō)明書所揭示的內(nèi)容，以供熟悉此技術(shù)的人士了解與閱讀，并非用以限定本實(shí)用新型可實(shí)施的限定條件，故不具技術(shù)上的實(shí)質(zhì)意義，任何結(jié)構(gòu)的修飾、比例關(guān)系的改變或大小的調(diào)整，在不影響本實(shí)用新型所能產(chǎn)生的功效及所能達(dá)成的目的下，均應(yīng)仍落在本實(shí)用新型所揭示的技術(shù)內(nèi)容能涵蓋的范圍內(nèi)。同時(shí)，本說(shuō)明書中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中間”等的用語(yǔ)，亦僅為便于敘述的明了，而非用以限定本實(shí)用新型可實(shí)施的范圍，其相對(duì)關(guān)系的改變或調(diào)整，在無(wú)實(shí)質(zhì)變更技術(shù)內(nèi)容下，當(dāng)亦視為本實(shí)用新型可實(shí)施的范疇。

如圖1所示，本實(shí)用新型提供一種雙壁管彈性支架動(dòng)態(tài)疲勞測(cè)試裝置，包括橫梁1和底座2，所述橫梁1和所述底座2之間設(shè)有連接柱3，所述橫梁1、所述連接柱3和所述底座2組成封閉式框架結(jié)構(gòu)，該框架結(jié)構(gòu)為本實(shí)用新型的負(fù)荷機(jī)架，所述連接柱3一般設(shè)有兩個(gè)或者四個(gè)，用于支撐所述固定橫梁。

如圖1所示，所述底座2上設(shè)有油缸4，所述油缸4與液壓控制系統(tǒng)11連接，液壓控制系統(tǒng)11驅(qū)動(dòng)所述油缸4的活塞桿41豎向往復(fù)移動(dòng)，所述活塞桿41的前端設(shè)有下夾頭5，所述橫梁1的底部設(shè)有上夾頭6，彈簧支架7位于所述上夾頭6和所述下夾頭5之間，所述下夾頭5上可設(shè)有試驗(yàn)工裝51，所述試驗(yàn)工裝51用于固定所述彈簧支架7。所述橫梁1的底部設(shè)有測(cè)量彈簧支架7壓力的負(fù)荷傳感器8，所述負(fù)荷傳感器8的設(shè)置位置必須在作用力的方向上，一般設(shè)置在上夾頭6或者橫梁1上，所述活塞桿41上設(shè)有位移傳感器9，所述位移傳感器9用于測(cè)量彈簧支架7的豎向位移，可在活塞桿41的頂部開設(shè)通孔裝入所述位移傳感器9，所述負(fù)荷傳感器8和所述位移傳感器9分別與計(jì)算機(jī)10連接，將壓力信號(hào)和位移信號(hào)分別反饋到計(jì)算機(jī)10上。

如圖1所示，優(yōu)選地，雙壁管彈性支架動(dòng)態(tài)疲勞測(cè)試裝置還包括伺服作動(dòng)器12，所述伺服作動(dòng)器12設(shè)置在油缸4內(nèi)部并與所述活塞桿41連接，所述伺服作動(dòng)器12與伺服控制系統(tǒng)13連接，所述伺服控制系統(tǒng)13與計(jì)算機(jī)10連接，所述伺服控制系統(tǒng)13與液壓控制系統(tǒng)11連接。伺服控制系統(tǒng)13包括伺服控制器和伺服閥，所述計(jì)算機(jī)10向伺服控制器發(fā)出控制信號(hào)，伺服控制器帶動(dòng)伺服閥驅(qū)動(dòng)液壓控制系統(tǒng)11中的液壓作動(dòng)器，從而按給定信號(hào)動(dòng)作，液壓控制系統(tǒng)11則向伺服作動(dòng)器12提供液壓油源驅(qū)動(dòng)活塞桿41豎向往復(fù)移動(dòng)。

所述伺服作動(dòng)器12、伺服作動(dòng)系統(tǒng)13和液壓控制系統(tǒng)11為本領(lǐng)域的常規(guī)技術(shù)，圖中未示出詳細(xì)的結(jié)構(gòu)，為了便于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員理解，以下給出優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)闡述。伺服控制系統(tǒng)13包括伺服控制器和伺服閥等，所述液壓控制系統(tǒng)包括液壓泵、電機(jī)、液壓控制器、液壓泵組和溢流閥等。液壓泵給出的壓力油經(jīng)伺服閥后由伺服閥的兩個(gè)出油口分別連到伺服作動(dòng)器的兩個(gè)油腔，根據(jù)兩腔的壓差大小得到不同的試驗(yàn)力。液壓力作用到活塞桿一端，推動(dòng)活塞桿運(yùn)動(dòng)，直至與外部接觸，產(chǎn)生作用力。裝夾試樣后，通過(guò)活塞桿推動(dòng)下夾頭上下移動(dòng)，與固定的上夾頭一起對(duì)試樣的實(shí)現(xiàn)拉、壓等試驗(yàn)。

伺服閥采用高性能直動(dòng)式伺服閥，其直動(dòng)式設(shè)計(jì)避免了先導(dǎo)級(jí)的泄漏損失，且動(dòng)態(tài)響應(yīng)與系統(tǒng)工作壓力無(wú)關(guān)，而且具有壓力和回油管路蓄能器，消除壓力波動(dòng)、改善系統(tǒng)性能，它是伺服作動(dòng)系統(tǒng)中將電信號(hào)輸入轉(zhuǎn)換為功率較大的壓力或流量壓力信號(hào)輸出的執(zhí)行元件，伺服閥作為電、液轉(zhuǎn)換器件根據(jù)伺服控制器的信號(hào)控制伺服作動(dòng)器12，其輸入信號(hào)電流大小與輸出液壓流量成正比，控制信號(hào)的極性確定伺服作動(dòng)器活塞桿的運(yùn)動(dòng)力與作用力的方向。

伺服控制器采用數(shù)字式伺服控制器，能夠給整個(gè)裝置提供精確的壓力、位移控制，具有控制精度高、無(wú)漂移、故障率低、分辨率高、控制方式的無(wú)沖擊轉(zhuǎn)換和故障自診斷等特點(diǎn)。

液壓控制系統(tǒng)11具有低液位、超溫、超壓自動(dòng)保護(hù)及濾油器堵塞保護(hù)等功能，并可由液壓控制器遠(yuǎn)程監(jiān)控，同時(shí)能由液壓控制器單獨(dú)控制每個(gè)通道的啟動(dòng)、停止及高、低油壓工作狀態(tài)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)試樣加荷、橫梁升降、鎖緊。

液壓控制器能支持多個(gè)控制通道和控制站，可以自由配置，試驗(yàn)站臺(tái)可以控制系統(tǒng)中任意荷載和位移通道，除了系統(tǒng)自身的1個(gè)載荷傳感器和1個(gè)位移傳感器外，能實(shí)現(xiàn)對(duì)外接多個(gè)荷載傳感器和位移傳感器所反饋的信號(hào)進(jìn)行控制，能實(shí)時(shí)顯示所采集到的任意荷載、位移以及應(yīng)力應(yīng)變曲線等，并能用任意外接的荷載傳感器和變形傳感器控制加卸載，支持高/低/斷液壓油源操作。完備的保護(hù)功能:如：位移、載荷(應(yīng)力)、應(yīng)變保護(hù)、油箱油面過(guò)低、油源超溫保護(hù)、電機(jī)缺相、油箱油面過(guò)低時(shí)自動(dòng)停機(jī)等。液壓控制器有波形生成功能，波形應(yīng)包括：正弦波，三角波，方波，半正弦波，半三角波，半方波，斜波，雙斜波，梯形波等。液壓泵組是為電液伺服試驗(yàn)機(jī)提供液壓動(dòng)力的裝置，根據(jù)整機(jī)要求向主機(jī)油路系統(tǒng)輸出一定流量的壓力油。該泵組采用無(wú)泄露的靜音技術(shù)，壓力輸出平穩(wěn)，無(wú)波動(dòng)，低噪音，散熱效果好，過(guò)濾精度高，壓力超載、油溫超溫自動(dòng)保護(hù)。

溢流閥是用來(lái)調(diào)整液壓站總輸出壓力。低壓用于電機(jī)啟動(dòng)，高壓用來(lái)正常工作、橫梁上升下降。低壓、高壓為系統(tǒng)自行切換，高、低壓需人為調(diào)整，進(jìn)行具體調(diào)節(jié)方式是在液壓站啟動(dòng)狀態(tài)下，松開鎖緊螺母，旋轉(zhuǎn)電磁閥上的小旋鈕就可調(diào)節(jié)輸出壓力，可由壓力表示值讀出壓力的大小，調(diào)好后再鎖緊螺母。

電機(jī)采用松下伺服電機(jī)，相比傳統(tǒng)的步進(jìn)馬達(dá)，具有很好的耐久性，避免了振蕩，能夠取得更高的壓力，更加耐用，響應(yīng)更快等優(yōu)點(diǎn)。

如圖1所示，優(yōu)選地，所述連接柱3為伸縮式結(jié)構(gòu)，可以根據(jù)實(shí)際需要調(diào)節(jié)連接柱3的高度，并且在使用后可以收納，節(jié)約空間，連接柱3一般設(shè)有兩個(gè)或者四個(gè)。優(yōu)選地，所述連接柱3包括粗管31和細(xì)管32，所述粗管31套在所述細(xì)管32上形成伸縮式結(jié)構(gòu)。

優(yōu)選地，所述計(jì)算機(jī)10上設(shè)有數(shù)據(jù)采集模塊14，所述負(fù)荷傳感器8和所述位移傳感器9分別與所述數(shù)據(jù)采集模塊14連接，所述負(fù)荷傳感器8中的壓力信號(hào)和所述位移傳感器9的位移信號(hào)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)采集模塊14中，由計(jì)算機(jī)10處理。優(yōu)選地，所述計(jì)算機(jī)10上設(shè)有D/A接口15，所述伺服控制系統(tǒng)13與D/A接口15連接。計(jì)算機(jī)10上裝載數(shù)據(jù)處理軟件，與液壓控制系統(tǒng)11、伺服作動(dòng)系統(tǒng)13配合，可控制試驗(yàn)系統(tǒng)完成各類動(dòng)靜態(tài)力學(xué)性能試驗(yàn)，如金屬拉伸，壓縮、疲勞試驗(yàn)等，在控制試驗(yàn)系統(tǒng)工作的同時(shí)，繪制符合動(dòng)靜態(tài)試驗(yàn)要求的各類試驗(yàn)曲線，并獨(dú)立完成各類試驗(yàn)管理、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、試驗(yàn)報(bào)告打印等功能。計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)工作過(guò)程為：對(duì)彈性支架7進(jìn)行疲勞實(shí)驗(yàn)過(guò)程中負(fù)荷傳感器8和位移傳感器9接受到的這些模擬信號(hào)被傳輸?shù)綌?shù)據(jù)采集模塊14中進(jìn)行數(shù)據(jù)處理得到數(shù)字信號(hào)，數(shù)字信號(hào)傳入計(jì)算機(jī)10后由處理軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)顯示和儲(chǔ)存。優(yōu)選地，所述雙壁管彈性支架動(dòng)態(tài)疲勞測(cè)試裝置還包括恒溫控制系統(tǒng)16，所述恒溫控制系統(tǒng)16控制整個(gè)房間的溫度恒定，增加試驗(yàn)的準(zhǔn)確性。

以下給出本實(shí)用新型的使用方法：

1.制作適用與彈性支架7與下夾頭5配合的試驗(yàn)工裝51，并將試驗(yàn)工裝51裝在下夾頭5上。

2.將制作完成的彈性支架7裝入試驗(yàn)工裝51上。

3.調(diào)節(jié)恒溫控制系統(tǒng)16，確保整個(gè)房間溫度適宜，從而精確控制彈性支架7的測(cè)試溫度。

4.施加預(yù)定的預(yù)載荷在彈性支架7上使彈性支架4承受一定的預(yù)壓位移，并作為彈性支架7疲勞測(cè)試的最終變形考核指標(biāo)。

5.通過(guò)計(jì)算機(jī)10設(shè)置頻率、位移這2個(gè)實(shí)驗(yàn)參數(shù),作為控制參量，通過(guò)負(fù)荷傳感器8、位移傳感器9傳遞數(shù)據(jù)到數(shù)據(jù)采集模塊14并反饋到計(jì)算機(jī)10上。

6.計(jì)算機(jī)10通過(guò)D/A接口15對(duì)伺服控制系統(tǒng)13內(nèi)的伺服控制器發(fā)出控制信號(hào),然后伺服控制器帶動(dòng)伺服閥驅(qū)動(dòng)液壓作動(dòng)器，從而按給定信號(hào)動(dòng)作，液壓控制系統(tǒng)11則向伺服作動(dòng)器12提供液壓油源驅(qū)動(dòng)活塞桿41運(yùn)動(dòng)。

7.伺服控制系統(tǒng)13通過(guò)給定信號(hào)帶動(dòng)活塞桿41對(duì)彈性支架7進(jìn)行疲勞實(shí)驗(yàn)。

綜上所述，本實(shí)用新型有效克服了現(xiàn)有技術(shù)中的種種缺點(diǎn)而具高度產(chǎn)業(yè)利用價(jià)值。

上述實(shí)施例僅例示性說(shuō)明本實(shí)用新型的原理及其功效，而非用于限制本實(shí)用新型。任何熟悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本實(shí)用新型的精神及范疇下，對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行修飾或改變。因此，舉凡所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識(shí)者在未脫離本實(shí)用新型所揭示的精神與技術(shù)思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應(yīng)由本實(shí)用新型的權(quán)利要求所涵蓋。