[发明专利]可在线控制应力大小的金属管弯曲疲劳试验装置及方法

说明书

本发明公开了一种可在线控制应力大小的金属管弯曲疲劳试验装置，包括驱动电机、驱动偏心单元和支撑单元；所述驱动偏心单元包括驱动轴，其一端与旋转头相连接，在旋转头的中心部位设有一滑板座，滑板座与旋转轴径向配合；工装夹具通过旋转支座与滑板座相连接；驱动轴与辅助支撑座相配合，在驱动轴上还旋接有同步带轮；同步带轮与设置在机架上的伺服电机通过同步带配合；还包括旋接在驱动轴外侧的螺杆套和螺母套，螺母套与同步带轮固定连接，螺杆套前端与旋转头上的伸缩杆连接，伸缩杆端部与滑板座上部斜面相配合；所述滑板座、弹簧销和伸缩杆配合组成偏心调整机构。本方案结构简单，有效解决了无法在线调整应力大小的问题。

技术领域

本发明属于波纹管检测装置技术领域，具体涉及可在线控制应力大小的金属管弯曲疲劳试验装置及方法，特别适用于带径向载荷控制的卡套接头及管路的旋转弯曲应力疲劳试验。

背景技术

应力疲劳又称“高周疲劳”。高周疲劳是指小型试样在变动载荷（应力）试验时，疲劳断裂寿命10万次周次的疲劳过程。由于这种疲劳中所施加的交变应力水平都处于弹性变形范围内，所以从理论上讲，试验中既可以控制应力，也可以控制应变，但在试验方法上控制应力要比控制应变容易得多。因此，高周疲劳试验都是在控制应力条件下进行的，并以材料最大应力或应力振幅和循环断裂寿命N的关系（即S-N曲线）和疲劳极限作为疲劳抗力的特性和指标。它们在动力设备或类似机械构件的选材、工艺和安全设计中都是最重要的材料力学性能数据。在已有的高周疲劳特性数据中，以旋转弯曲的数据最丰富。这是因为这是因为这类试验装置结构及操作都很简单和方便，且平均应力，循环完全对称，即应力比R=-1。这和大多数轴类零件的服役条件也是很接近的.但是检测设备的检测方法有手动调节和在线自动调节，还存在缺点，手动调节需要停机调整应力，处于静态，跟实际动态还有在区别，测试结果不够准确。而现有的在线调节设备多采用电滑环方案，电机直驱偏心量调节设备，这种设备调节偏心虽然直接结构简单，但是电滑环的寿命是一大弊病，往往做一次试验或几次试验，需要更换电滑环。

发明内容

本发明的目的在于提供可在线控制应力大小的金属管弯曲疲劳试验装置及方法，以解决现有旋转弯曲在线应力疲劳试验技术中无法自动实施恒定应力值的限制，且设备高寿命的问题。

为实现目的，本发明采用如下技术方案：可在线控制应力大小的金属管弯曲疲劳试验装置，其特征在于：包括设置在机架上的驱动电机，与驱动电动相配合的驱动偏心单元，与被测试件相配合的支撑单元；所述驱动偏心单元包括驱动轴，驱动轴位于驱动偏心单元的内部，一端与旋转头相连接，在旋转头的中心部位设有一滑板座，滑板座与旋转轴径向滑动配合，滑板座还与设置在旋转头内部的弹簧销斜面相配合；工装夹具通过旋转支座与滑板座相连接；驱动轴位于驱动偏心单元外部的部分与辅助支撑座相配合，在驱动轴上还旋接有同步带轮；同步带轮与设置在机架上的伺服电机通过同步带配合；还包括旋接在驱动轴外侧的螺杆套和螺母套，螺母套与同步带轮固定连接，螺杆套前端与旋转头上的伸缩杆连接，伸缩杆端部与滑板座上部斜面相配合；所述滑板座、弹簧销和伸缩杆配合组成偏心调整机构。

进一步的：在机架上设置有导向滑轨，所述卡盘支撑组件通过导向滑轨与机架配合，在卡盘支撑组件下部还设置有机械锁。

本发明还提供了一种卡套接头在线应力监控疲劳测试方法，采用上述测试装置进行测试，其特征在于：包括如下步骤：

S1、调节偏心机构回到原点；旋转旋转头回到原点；

S2、安装试件，将贴好应变片的被测试件一端与旋转头上的工装夹具连接，一侧与卡盘支撑组件连接；

S3、开机，打开动态应力检测系统，根据试验要求初调滑板座上的旋转座3.2的径向位置，观察监控界面应力值，接近被测试件规定的应力值范围；

S4、设置旋转频率，规定应力值等参数，启动旋转电机，开始试验；

S5、在试验过程中，系统会根据应变片反馈的信号，控制伺服电机运动，实时保持试件在规定的应力范围内做疲劳试验；