[发明专利]一种车用气瓶疲劳试验装置及疲劳试验方法

说明书

本发明涉及一种车用气瓶疲劳试验装置及疲劳试验方法，属于车用气瓶安全使用领域，本发明研究车用气瓶在内部气体压力和外部扎箍约束下的疲劳试验，验证其在使用过程中承受疲劳载荷的能力，并根据汽车运动参数推导计算气瓶扎箍的约束力，根据上述试验目标设计一种疲劳试验装置，该装置可使气瓶在上述两种力的共同作用下完成疲劳试验，并能调整扎箍约束力的大小和位置，且该装置能够根据不同型号的气瓶调节气瓶扎箍，既可作为车用气瓶疲劳试验台使用，也可安装在汽车上作为固定气瓶的支架使用。

技术领域

本发明涉及车用气瓶安全使用技术领域，特别强调气瓶在同时承受气瓶内压和气瓶扎箍约束力共同作用下的疲劳试验方法，根据该试验方法要求设计出气瓶疲劳试验装置。

背景技术

气瓶使用过程中，通过气瓶支架对气瓶的约束力F支架固定在汽车上，F支架的大小必须能够承受汽车在起步加速、刹车减速、转弯产生的离心力甚至碰撞过程中的惯性力的作用，这就要求F支架足够大。F支架足够大的同时，对气瓶的作用力会使气瓶产生外压变形，和气瓶内部气体的共同作用于气瓶使气瓶产生疲劳损伤。

目前，车用压缩天然气气瓶疲劳试验，仅仅在气瓶内压的作用下进行疲劳试验，没有考虑到固定气瓶的支架对气瓶产生的压应力的作用，疲劳试验的受力状况与实际受力状况不同，不足以证明气瓶的疲劳强度。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供了一种车用气瓶疲劳试验装置及疲劳试验方法。

本发明是通过以下技术方案实现：

一种车用气瓶疲劳试验方法，包括以下步骤：

S1、选用型号为CNG2-G-356-75-20B的车用压缩天然气瓶，直径为40mm，筒体长度为70mm，所安装的汽车质量为1400kg，转弯时的最大速度为8.3m/s，最小转弯半径为10m，气瓶与气体的总重量为50kg，可以得到满载气瓶的离心力为

F_转弯＝m_瓶v²_转/r

将上述数值代入后可以得到F_转弯＝344N

气瓶在扎箍约束力下不滑动的力为

f×F_接触≥F_转弯

气瓶与扎箍之间的摩擦系数为0.5，则气瓶扎箍对气瓶的约束力为

F_接触＝688N，

因此确定气瓶上位置T点气瓶扎箍对气瓶的约束力为688N；

S2、将型号为CNG2-G-356-75-20B的气瓶(空瓶)安装在扎箍内；

S3、设气瓶筒体(不含两端封头)的长度为L，调整左、右两个扎箍的距离，使每个扎箍中心线距离气瓶筒体端部为14mm(L/5，L为车用气瓶筒体的长度)，根据压力传感器显示的数值，将扎箍对气瓶的约束力调整为688N，左、右扎箍宽度均为30mm，接触面积0.007536m²；

S4、开始阶段，用气瓶左、右扎箍将气瓶固定，T点所受的力来自于扎箍对气瓶单位面积力力P的大小为0.91MPa，方向垂直于气瓶表面向内；

S5、气瓶内开始充装气体时，气瓶内的压力逐渐升高，瓶内气体作用在气瓶上的力Q的方向为垂直于气瓶表面向外，与气瓶扎箍作用在气瓶上的力相反；当气瓶内的压力达到0.91MPa时，二者大小相等、方向相反，T点达到力的平衡；

S6、气瓶内压力继续升高时，QP时，T点所受到的垂直于气瓶表面向外；当达到最高压力20MPa时，Q＝19.09MPa；