[发明专利]用于高频疲劳试验机的风冷装置以及风冷气流的控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种风冷装置，具体来说是一种用于高频疲劳试验机的风冷装置，为现有的高频疲劳试验机提供一种非常实用的附加功能。

背景技术

工程结构失效约80%以上是由疲劳引起的。为使设计出来的工程结构及其零部件满足现场对疲劳强度和寿命的要求，必须首先通过开展疲劳试验，掌握相关材料的抗疲劳性能，如疲劳S-N曲线、疲劳极限等。高频疲劳试验机便是这样一种用来进行材料抗疲劳性能测试的机器。相对于电液伺服疲劳试验机，它具有加载频率高、试验周期短的特点，广泛应用于我国冶金、航天、交通等研究领域。然而，如果受测材料具有较高的阻尼，或者试验载荷接近材料的屈服强度，则会因试验中较高的加载频率，导致试验件局部(通常是最小截面处)过热，甚至发生蠕变，迫使试验无法在预期载荷下进行，获得的试验数据也就不能反映材料真实抗疲劳性能。通过在高频疲劳试验机上附加风冷装置，可以有效地解决这个问题；利用夹持单元，可以将该装置能够方便地附加于现有试验机上，并实现任意受风部位的定位；利用气流控制单元，可根据试验件发热情况，和试验对试验件单侧受风冷却或整体受风冷却的需求，改变试验件受风部位气流分布模式。该装置成本低廉，只增加很少的附加费用就可获得这一非常实用的功能。另外，可在风管入口处配一流量调节阀，用来调节送风量大小。

发明内容

本发明的目的在于在此提供一种用于高频疲劳试验机的风冷装置，为现有的高频疲劳试验机提供一种非常实用的附加功能。

本发明是这样实现的，构造一种用于高频疲劳试验机的风冷装置，其特征在于：设有夹持单元：利用夹持单元将风冷装置固定在试验机主立柱上；设有气流控制单元：利用气流控制单元调节风冷气流分布状态。

根据本发明所述的用于高频疲劳试验机的风冷装置，其特征在于：夹持单元由立柱夹持环和连接臂组成，所述立柱夹持环通过螺栓紧固的方式将装置固定于高频疲劳试验机的主立柱上，利用主立柱升降或夹持环固定位置的调整，能够实现装置在z轴方向移动；通过转动立柱夹持环，能够实现装置绕z轴的转动；通过转动所述连接臂，能够实现装置绕y轴的转动；转动定位工作完成后，利用螺栓紧固。 

根据本发明所述的用于高频疲劳试验机的风冷装置，其特征在于：气流控制单元由风管、出风罩组成，所述风管穿过夹持单元的连接臂，并通过调整风管与夹持单元的相对紧固位置，实现风管在x轴方向的移动；通过改变出风罩开闭状态，实现风冷气流分布状态的调整。

根据本发明所述的用于高频疲劳试验机的风冷装置，其特征在于：出风罩由能够开闭的半圆形薄壁筒A和半圆形薄壁筒B两块半圆形薄壁筒构成；其中半圆形薄壁筒A在中心部位开有通孔，并与风管出风口固接；半圆形薄壁筒B通过铰接的方式与筒A联结，所述半圆形薄壁筒B打开时，气流直接吹向试验件受风位置，并绕过试验件，沿受风面逆法向的方向耗散；所述半圆形薄壁筒B闭合时，气流吹向试验件受风位置后，受薄壁筒阻碍，在试验件局部形成压力较均匀的流场，并从出风罩筒体上下两端溢出耗散。另外，可在风管入口处配一流量调节阀，用来调节送风量大小。

一种高频疲劳试验机的风冷气流的控制方法，其特征在于：首先根据试验件的受风位置，将夹持单元的立柱夹持环通过螺栓拧固于试验机主立柱上；然后，将气流控制单元的风管穿过连接臂，根据试验件受风位置调整好角度后，通过螺钉将连接臂紧固于立柱夹持环上；最后，调整好风管出风口与试验件受风位置的距离，通过螺钉将风管紧固于连接臂；

在空气压缩机开始工作后，根据需要，通过打开或闭合风管出风罩，调整风冷气流分布状态：如果单侧受风产生的侧向气动载荷相对于试验载荷可以忽略，则打开出风罩，试验件背风侧产生漩涡脱落，有利于热量耗散；如果需要尽可能减小侧向气动载荷对试验结果的影响，则闭合出风罩，围绕试验件受风部位形成压力较为均匀的流场，试验件迎风面与背风面的压差相对较小，气流通过出风罩筒体上下两端溢出，带走热量。另外，可在风管入口处配一流量调节阀，用来调节送风量大小。

本发明所述的一种用于高频疲劳试验机的风冷装置，利用该装置可以实现高频疲劳试验过程中对试验件的冷却，为现有的高频疲劳试验机提供了一种非常简便实用的功能。通过夹持单元将装置安装在疲劳试验机主立柱上，利用立柱升降及单元部件自身的移动与旋转，便可实现对试验件任意受风部位的定位；通过在气流控制单元中的出风罩，便可根据试验件实际发热情况，调整出风气流分布状态。利用这种风冷装置，无须对高频疲劳试验机进行任何改动，安装使用方便，且装置所需原材料价格低廉，加工制造简单，维护部件少，可靠性高。