[实用新型]往复弯曲腐蚀疲劳试验机

说明书

技术领域：

本实用新型涉及一种模拟海洋工程柔性结构腐蚀疲劳的试验机，尤其是可实现多试样同时实验的腐蚀疲劳试验机。

背景技术：

随着全球油气资源勘探开发向深水进军，隔水管/立管、链束、锚链、海底管道等细长柔性结构的应用日益增多，它们与腐蚀性强的海水接触，同时承受风、波浪以及海流等各种力的作用，加上所连浮式钻井装置的漂移存在，使这些结构物处于极其复杂的海洋环境中，其主要失效形式是腐蚀疲劳。设计开发合适的试验装置对于工程选材、腐蚀疲劳失效机理研究以及安全性评价等具有重要意义。

有文献认为应力水平、应力比、加载频率、温度等是影响材料腐蚀疲劳的重要因素。海洋工程柔性结构在波浪力、洋流的作用下倾向于发生往复弯曲疲劳，应力比可在-1～+1范围内变化，而应力比小于1的情况只能采用机械式加载而非液压式加载实现。机械式加载通常采用的是曲柄-连杆机构或曲柄-滑块机构，这种机械结构形式仅允许一次对一个试样加载。而海洋腐蚀疲劳的加载频率一般低于1Hz，试验周期过长，有必要研制多试样腐蚀疲劳试验机。国外有文献提出采用偏心轮加载实现多试样同时实验，但其采用带传动方式，传递扭矩小，只能用于低强度薄壁材料的疲劳试验，同时应力比不可调，也不能研究介质温度对疲劳性能的影响。

发明内容：

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种往复弯曲腐蚀疲劳试验机，此试验机能针对高强度材料实现多试样同时实验，循环加载频率可调且其频率范围适合海洋环境，应力比和应力幅值可调，介质温度可控，具有远程监控功能。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：所述的往复弯曲腐蚀疲劳试验机由钢架、动力机构、偏心轮机构和调节架机构组成，其中钢架为整个试验机的支撑体，动力机构由转速可控励磁电动机通过联轴器连接减速器，减速器再通过联轴器换向90°后驱动转轴旋转，转轴外套轴承通过轴承座固定在钢架长度方向上，通过调整转轴转速可调整循环加载频率。转轴分为三段，每段转轴之间通过轴承采用联轴器相接。在转轴上安装5个偏心轮机构，每个偏心轮机构由偏心轮以及外套的轴承、连杆构成，通过调整偏心轮的偏心距可调整试样所受应力。每个偏心轮机构上的连杆通过“T”型块与试样的一端相连接，试样的另一端固定在调节架的底板上。调节架机构由两大两小共4块调节板、4个立杆和1块底板焊接而成，调节板和底板呈水平，分别焊接于立杆的上、下端面，底板沿钢架长度方向与偏心轮机构平行排布，4块调节板用螺栓固定在钢架上，调整调节板与转轴之间的距离可对尺寸不同的试样进行实验。调节架底板与试样的固定采用螺栓连接，调整试样与调节架底板之间的垫片厚度可调整循环载荷应力比。承受循环载荷的试样在腐蚀疲劳过程中浸泡在装有介质的腐蚀槽中，腐蚀槽装有加热和控温装置。试验机的控制主要是通过开关、继电器、接触器以及传感器之间的相互配合来实现电动机的启停控制、加载频率调节以及实现试样断裂时电机自动停转和远程报警及自动计数功能。

本实用新型的有益效果是：由于在转轴上安装了5个偏心轮机构，每个偏心轮机构上的连杆通过“T”型块与试样的一端相连接，试样的另一端固定在调节架的底板上，试验机可同时进行最多5个试样的腐蚀疲劳试验，有效提高了海洋工程材料进行低频腐蚀疲劳的实验效率；也可单独研究应力水平、应力比、加载频率等对腐蚀疲劳性能的影响，适合进行腐蚀机理研究，具有远程监控功能，降低了实验人员的劳动强度。

附图说明：

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行进一步说明。

图1为依据本实用新型所提出的往复弯曲腐蚀疲劳试验机的结构主视图。

图2为依据本实用新型所提出的往复弯曲腐蚀疲劳试验机的结构俯视图。

图3为依据本实用新型所提出的往复弯曲腐蚀疲劳试验机的加载原理图。

图中，1.钢架结构，2.动力机构，3.偏心轮机构，4.调节架机构，5.电动机，6.减速器，7.转轴，8.轴承座，9.偏心轮，10.联轴器，11.轴承，12.连杆机构，13.“T”型块，14.试样，15.底板，16.调节板，17.立杆，18.垫片。

具体实施方式：

如图1和图2所示，本实用新型所提出的试验机主要由钢架1、动力机构2、偏心轮机构3和调节架机构4组成，其中钢架1为整个试验机的支撑体，动力机构2由转速可控励磁电动机5作为动力源，经减速器6减速后再换向90°后驱动转轴7旋转，转轴7外套轴承通过轴承座8固定在钢架1的长度方向上，通过调整转轴7的转速可调整循环加载频率。转轴7由三段组成，每段转轴之间通过轴承采用联轴器10相接。在转轴7上安装五套偏心轮机构3，每套偏心轮机构由偏心轮9以及外套的轴承11、连杆12构成，通过调整偏心轮9的偏心距可调整试样所受应力。每个偏心轮机构3上的连杆12通过“T”型块13与试样14的一端相连接，试样14的另一端固定在调节架机构4的底板15上。调节架机构由两大两小共4块调节板、4个立杆和1块底板焊接而成，调节板和底板呈水平，分别焊接于立杆的上、下端面，底板沿钢架长度方向与偏心轮机构平行排布，四块调节板16用螺栓固定在钢架1上，调整调节板16与转轴7之间的距离可对尺寸不同的试样进行实验。调节架底板15与试样14的固定采用螺栓连接，试样与调节架底板之间装有垫片18，更换不同厚度的垫片可调整循环载荷应力比。承受循环载荷的试样在腐蚀疲劳过程中浸泡在装有介质的腐蚀槽中，腐蚀槽装有加热和控温装置。试验机的控制主要通过开关、继电器、接触器以及传感器之间的相互配合来实现电动机的启停控制、加载频率调节以及实现试样断裂时电机自动停转和远程报警及自动计数功能。