CN103471836B - 一种模拟扭矩的疲劳强度测试装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了设备疲劳测试技术领域中的一种模拟扭矩的疲劳强度测试装置，其包括气源、扭矩模拟器和气动控制装置，扭矩模拟器包括气缸，气缸中设有第一活塞和第二活塞，第一活塞和第二活塞将气缸分成第二气室、第一气室和第三气室，第一气室位于第二气室和第三气室中间，第二气室中设有输入轴，输入轴一端通过传动机构分别与第一活塞和第二活塞连接，输入轴另一端设有与被测试设备连接的连接轴，气动控制装置一端与气源连接，气动控制装置另一端设有第一接口和第二接口，第一接口与第一气室连接，第二接口与第二气室和第三气室连接。本发明具有结构简单、安装拆卸方便、测试简便的优点。
Description
技术领域
本发明属于设备疲劳测试技术领域，尤其是涉及一种模拟扭矩的疲劳强度测试装置。
背景技术
为了保证阀门执行器出售以后在工作中可以正常使用，通常需要对阀门执行器进行扭矩疲劳强度的测试。现有技术中该测试需要将阀门执行器与阀门通过管路连接，连接方式繁琐复杂，工程较大，安装拆卸非常之不便。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种安装拆卸方便、测试简便的模拟扭矩的疲劳强度测试装置。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种模拟扭矩的疲劳强度测试装置，其特征在于：包括气源、扭矩模拟器和气动控制装置，所述扭矩模拟器包括气缸，气缸中设有第一活塞和第二活塞，第一活塞和第二活塞将所述气缸分成第二气室、第一气室和第三气室，第一气室位于第二气室和第三气室中间，第一气室中设有输入轴，输入轴一端通过传动机构分别与所述第一活塞和第二活塞连接，输入轴另一端设有与被测试设备连接的连接轴，所述气动控制装置一端与气源连接，气动控制装置另一端设有第一接口和第二接口，所述第一接口与所述第一气室连接，所述第二接口与第二气室和第三气室连接。
作为本发明的进一步设置，所述传动机构包括齿轮和齿条，所述齿条包括分别与所述第一活塞和第二活塞连接的第一齿条和第二齿条，所述第一齿条和第二齿条分别位于所述齿轮的两侧，所述齿轮套设于所述输入轴上。
作为本发明的进一步设置，所述气缸包括缸体、前端盖和后端盖，缸体两端分别与前端盖和后端盖密封连接，缸体上开设有供所述输入轴穿过的轴孔，所述输入轴通过密封圈与所述轴孔密封配合。
作为本发明的进一步设置，所述输入轴上套设有支撑导向环。
作为本发明的进一步设置，所述齿条包括矩形状齿条本体，齿条本体朝向所述缸体侧壁的端面具有与所述缸体形状配合的弧面，所述齿条本体朝向所述齿轮的端面具有与所述齿轮啮合的梯形牙齿。
作为本发明的进一步设置，所述传动机构包括拨叉和连接板，拨叉与所述输入轴固定连接，所述连接板包括分别与所述第一活塞和第二活塞固定连接的第一连接板和第二连接板，所述第一连接板和第二连接板分别位于拨叉两侧且分别通过销轴与拨叉连接，拨叉上与所述第一连接板和第二连接板相对应的位置设有分别与所述销轴滑动配合的滑槽。
作为本发明的进一步设置，所述拨叉包括拨叉本体，拨叉本体朝向所述输入轴的一端设有突起的连接圆筒，所述连接圆筒外壁设有矩形定位块，所述输入轴上设有与所述连接圆筒配合的中心孔，所述拨叉本体分别朝向所述第一连接板和第二连接板的两端延伸有半椭圆形的肩部，所述滑槽位于拨叉本体两端的肩部。
作为本发明的进一步设置，所述连接板包括上板和下板，所述拨叉本体的肩部位于上板和下板之间，所述销轴依次穿过上板、滑槽和下板。
作为本发明的进一步设置，所述气动控制装置包括切断阀、过滤减压阀、单向阀、储能装置和电磁阀，所述第一接口和第二接口位于所述电磁阀上，所述储能装置包括储气箱和安全阀，储气箱上设有压力表。
采用上述方案，本发明通过该模拟扭矩疲劳强度测试装置对阀门执行器进行模拟工况测试其疲劳强度，不用与阀门设备实际安装检测，使得该疲劳强度测试更简单易行、设备的安装拆卸更方便。
下面结合附图对本发明作进一步描述。
附图说明
附图1为本发明具体实施例电气接线示意图；
附图2为本发明具体实施例扭矩模拟器外观示意图；
附图3为本发明具体实施例带齿轮齿条式传动机构的扭矩模拟器的结构剖视图；
附图4为本发明具体实施例带拨叉式传动机构的扭矩模拟器的结构剖视图；
附图5为本发明具体实施例附图3中齿条的结构示意图；
附图6为本发明具体实施例附图4中连接板的结构示意图。
具体实施方式
本发明的具体实施例如图1-6所示是模拟扭矩的疲劳强度测试装置，包括气源P、扭矩模拟器1和气动控制装置3，扭矩模拟器1包括气缸11，气缸11中设有第一活塞12和第二活塞13，第一活塞12和第二活塞13将气缸11分成第二气室C2、第一气室C1和第三气室C3，第一气室C1位于第二气室C2和第三气室C3中间，第一气室C1中设有输入轴2，输入轴2一端通过传动机构分别与第一活塞12和第二活塞13连接，输入轴2另一端设有与被测试设备8连接的连接轴7，气动控制装置3一端与气源P连接，气动控制装置3另一端设有第一接口31和第二接口32，第一接口31与第一气室C1连接，第二接口32与第二气室C2和第三气室C3连接。气源P在气动控制装置3的控制下，首先通过第二接口32对第二气室C2和第三气室C3充气，推动第一活塞12和第二活塞13均朝向第一气室C1方向运动，第一活塞12和第二活塞13通过传动机构带动输入轴2顺时针旋转至起始位置。当气源P经过第一接口31进入第一气室C1，使第一气室C1充气并且推动第一活塞12和第二活塞13分别向第二气室C2和第三气室C3运动，第一活塞12和第二活塞13通过传动机构带动输入轴2做逆时针方向旋转。通过气源P对第一气室C1或第二气室C2、第三气室C3充气增大气压推动第一活塞12、第二活塞13带动输入轴2顺时针或逆时针转动完成阀门的模拟工况，从而完成对阀门执行器的扭矩疲劳强度的测试工作。
上述传动机构包括两种具体实施例，具体实施例一为齿轮齿条式的传动机构，其包括齿轮411和齿条412，齿条412包括分别与第一活塞12和第二活塞13连接的第一齿条和第二齿条，第一齿条和第二齿条分别位于齿轮411的两侧，齿轮411套设于输入轴2上。齿轮齿条式的传动机构可以使输入轴2旋转角度达到0°～135°。
气缸11包括缸体111、前端盖112和后端盖113，缸体111两端分别与前端盖112和后端盖113密封连接，缸体111上开设有供输入轴2穿过的轴孔，输入轴2通过密封圈与轴孔密封配合，输入轴2上还套设有支撑导向环，用于减少输入轴2与缸体111之间的磨损。
上述齿条412包括矩形状齿条本体412a，齿条本体412a朝向缸体111侧壁的端面具有与缸体111形状配合的弧面412b，齿条本体412a朝向齿轮411的端面具有与齿轮411啮合的梯形牙齿412c。
传动机构具体实施例二为拨叉式传动机构，其包括拨叉421和连接板422，拨叉421与输入轴2固定连接，连接板422包括分别与第一活塞12和第二活塞13固定连接的第一连接板和第二连接板，第一连接板和第二连接板分别位于拨叉421两侧且分别通过销轴423与拨叉421连接，拨叉421上与第一连接板和第二连接板相对应的位置设有分别与销轴423滑动配合的滑槽424。拨叉式传动机构可以使输入轴2旋转0°～90°。
拨叉421包括拨叉本体421a，拨叉本体421a朝向输入轴2的一端设有突起的连接圆筒421b，连接圆筒421b外壁设有矩形定位块421c，输入轴2上设有与连接圆筒421b配合的中心孔，拨叉本体421a分别朝向第一连接板和第二连接板的两端延伸有半椭圆形的肩部421d，两个滑槽424分别位于拨叉本体421a两端的肩部421d。
上述连接板422包括上板422a和下板422b，拨叉421的肩部421d位于上板422a和下板422b之间，销轴423依次穿过上板422a、滑槽424和下板422b。
气动控制装置3包括切断阀33、过滤减压阀34、单向阀36、储能装置和电磁阀35，第一接口31和第二接口32位于电磁阀35上，储能装置包括储气箱38和安全阀37，储气箱38上设有压力表39。
本发明的工作原理如下：
首先打开切断阀，根据模拟扭矩要求（小于被测试设备的输出扭矩）调节气源P压力；初始电源E关闭，电磁阀35不通电，气源P依次通过切断阀33、过滤减压阀34、单向阀36后一部分气体对储能装置充气，通过储气箱38上的压力表39测得模拟工况前压力为P2；另一部分气体通过电磁阀35上的第二接口32进入第二气室C2和第三气室C3，使第一活塞12和第二活塞13均朝向第一气室C1方向移动，第一活塞12和第二活塞13通过齿轮齿条式传动机构或者通过拨叉式传动机构带动输入轴2顺时针旋转至起始位置。然后，开启被测试设备8（阀门执行器），当被测试设备8做逆时针方向运动时，扭矩模拟器1中的输入轴2在其驱动下逆时针旋转，第一活塞12和第二活塞13在传动机构的带动下分别朝第二气室C2和第三气室C3运动，完成一个模拟工况，此时模拟工况后测得的压力表的压力为P2'，P2与P2'大致相等。
当被测试设备8逆时针旋转至规定位置时，电源E开启，电磁阀35通电，气源P对第一气室C1充气，输入轴2逆时针旋转至起始位置；当被测试设备8开始顺时针工作时，扭矩模拟器1通过输入轴2在其驱动下做顺时针旋转，完成另一个模拟工况。
上述逆时针旋转和顺时针旋转为完成一个周期的扭矩模拟工况，循环上述过程，完成一系列周期性的扭矩模拟工况，直到压力P2与压力P2'的数值不等，则说明被测试设备已达到使用寿命次数。
本发明通过该模拟扭矩疲劳强度测试装置对阀门执行器进行模拟工况测试其疲劳强度，不用与阀门设备实际安装检测，使得该测试更简单、安装拆卸更方便。
Claims (5)
1.一种模拟扭矩的疲劳强度测试装置，其特征在于：包括气源、扭矩模拟器和气动控制装置，所述扭矩模拟器包括气缸，气缸中设有第一活塞和第二活塞，第一活塞和第二活塞将所述气缸分成第二气室、第一气室和第三气室，第一气室位于第二气室和第三气室中间，第一气室中设有输入轴，输入轴一端通过传动机构分别与所述第一活塞和第二活塞连接，输入轴另一端设有与被测试设备连接的连接轴，所述气动控制装置一端与气源连接，气动控制装置另一端设有第一接口和第二接口，所述第一接口与所述第一气室连接，所述第二接口与第二气室和第三气室连接；所述传动机构包括拨叉和连接板，拨叉与所述输入轴固定连接，所述连接板包括分别与所述第一活塞和第二活塞固定连接的第一连接板和第二连接板，所述第一连接板和第二连接板分别位于拨叉两侧且分别通过销轴与拨叉连接，拨叉上与所述第一连接板和第二连接板相对应的位置设有分别与所述销轴滑动配合的滑槽；所述拨叉包括拨叉本体，拨叉本体朝向所述输入轴的一端设有突起的连接圆筒，所述连接圆筒外壁设有矩形定位块，所述输入轴上设有与所述连接圆筒配合的中心孔，所述拨叉本体分别朝向所述第一连接板和第二连接板的两端延伸有半椭圆形的肩部，所述滑槽位于拨叉本体两端的肩部。
2.根据权利要求1所述的模拟扭矩的疲劳强度测试装置，其特征在于：所述气缸包括缸体、前端盖和后端盖，缸体两端分别与前端盖和后端盖密封连接，缸体上开设有供所述输入轴穿过的轴孔，所述输入轴通过密封圈与所述轴孔密封配合。
3.根据权利要求2所述的模拟扭矩的疲劳强度测试装置，其特征在于：所述输入轴上套设有支撑导向环。
4.根据权利要求1所述的模拟扭矩的疲劳强度测试装置，其特征在于：所述连接板包括上板和下板，所述拨叉本体的肩部位于上板和下板之间，所述销轴依次穿过上板、滑槽和下板。
5.根据权利要求1-4任一权利要求所述的模拟扭矩的疲劳强度测试装置，其特征在于：所述气动控制装置包括切断阀、过滤减压阀、单向阀、储能装置和电磁阀，所述第一接口和第二接口位于所述电磁阀上，所述储能装置包括储气箱和安全阀，储气箱上设有压力表。
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