[发明专利]高压水射流设备零部件高效疲劳测试装置及其测试方法

说明书

技术领域

本发明涉及高压水射流技术领域，具体涉及一种高压水射流零设备部件高效疲劳测试装置及其测试方法。

背景技术

高压水射流技术是近三十年发展起来的一项新技术。高压水射流技术通过高压泵将普通自来水加压并迫使高压水经一个直径很小的高压水射流喷嘴喷射而出,形成一股高速水射流,其速度可高达1000米/秒。此射流可用来加工各种较软材料或薄的硬质材料。通常情况下，在此射流中加入磨料，使其形成一股高速磨料射流，此磨料射流可用来加工任何材料，包括金刚石。

与传统的机加工技术相比，高压水射流技术出现较晚且发展相对缓慢，其主要原因之一是高压水射流系统中大多数零部件均处于极端恶劣的工作环境中，这主要表现在：1、大多数零部件所受应力极高，一般均在350MPa以上，且该应力为复杂的多轴应力；2、高压水射流系统的动力源一般为三柱塞泵或增压泵，这两种高压泵提供的液体压力都有波动，因此，压力的波动也会作用在每一个零部件上；3、高压水射流系统的工作介质是水，一般来说，水介质对金属都有腐蚀作用。这些极端恶劣的工作环境会导致高压水射流系统零部件工作寿命较短、疲劳破坏严重。短暂的零部件疲劳寿命一方面大大增加了高压水射流系统的维护成本，另一方面则严重阻碍了高压水射流技术的推广应用。因此，有效提高高压水射流系统零部件的抗疲劳性能是高压水射流技术当前急需解决的技术难题。高压水射流系统组成比较复杂，然而，从疲劳破坏角度看，该系统却相对简单，仅需考虑高压水流经的通路。该通路中，水经高压泵加压后，从单向阀进入储能器，并由储能器流经高压管路，最后在阀门控制下经喷嘴喷出，形成高速射流。在此高压通路中，所需用到的高压水射流零部件可分为以下几类：1、高压管件，如高压管、高压泵缸体、储能器；2、高压阀门开关；3、高压接头、如三通或四通等；4、喷嘴。

目前，为了有效提高零部件的抗疲劳性能，人们从零部件的优化设计、高性能材料的选用、零部件的表面强化等入手。但是这些优化及强化技术的优劣缺少一种快速、有效的评价方法，现有技术普遍采用的方法是将待测试的零部件直接接到实际工作系统中进行测试，这种方法的优势在于零部件完全处于实际工况下，测试结果可信度较高，缺点是每次只能进行单个零部件测试，且随着时间的推移，实际测试工况会因高压泄漏或喷嘴磨损而有所改变，导致上一个测试结果与下一个测试结果不具可比性。再者，疲劳测试结果具有较大分散性，需要进行多次测试才能得到可信的结果，每次单个或少数几个零部件测试将使测试时间大大增加。该方法的另一个缺点是需要大量的拆装时间将待测试零部件拆装于实际工作系统，特别是对于安装要求较高的高压水射流系统，拆装零部件需要大量的时间。

发明内容

本发明的第一个目的在于：针对现有技术的不足，本发明提供了一种高压水射流设备零部件高效疲劳测试装置；本发明的第二个目的在于：针对现有技术的不足，本发明提供了一种高压水射流设备零部件高效疲劳测试方法，实现了高压水射流设备零部件在不同工况下的同时疲劳测试，同时实现了不同高压水射流设备零部件的同时疲劳测试。

为了实现上述的第一个目的，本发明采用了以下的技术方案：

一种高压水射流设备零部件高效疲劳测试装置，包括疲劳测试系统、高压泵、阀门组、喷嘴组和阀门控制系统，所述的疲劳测试系统包括第一连接块和第二连接块，其特征在于：所述的第一连接块和第二连接块之间设有测试区，所述第二连接块与阀门组连通，所述的测试区由m行n列的测试位组成，m为≥1的自然数，n为≥1的自然数，测试时，所述的测试位上设置被测零部件，形成测试零部件组，所述的被测零部件之间以串联或并联的方式连通，

所述的阀门组包括至少两个阀门，每个阀门上设有相应的喷嘴，形成上述的喷嘴组。

工作时，喷嘴的大小决定了测试系统压力的高低。当高压水从小喷嘴喷出时，测试系统压力高，反之，当高压水从大喷嘴喷出时，测试系统压力低。通过对阀门组启闭特性的控制，使高压水交替从不同大小喷嘴喷出，实现测试系统压力高低的交替，再现实际工况进行疲劳测试优选地，第一连接块和第二连接块内设有中通通道，第一连接块的中通通道侧壁上设有若干出水通道，第二连接块的中通通道侧壁上设有若干进水通道，所述的第一连接块的中通通道与高压泵连通，所述第二连接块的中通通道与阀门组连通。

优选地，所述的被测零部件包括高压管件、高压接头、高压缸体、三通或四通，所述的被测零部件以串联或并联的方式连通组成测试零部件组。