CN114354410B - 一种金属弹性钢片疲劳测试设备及测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种金属弹性钢片疲劳测试设备及测试方法，该设备包括液压控制单元、主原动单元及一对从动拉力原动单元，所述待检测元件夹持固定于一对从动拉力原动单元之间，所述待检测元件为金属弹性钢片；所述液压控制单元用来控制主原动单元产生动力，经过从动拉力原动单元之后传递至待检测元件上，待检测元件完成转动，以完成对金属弹性钢片的旋转运动疲劳检测。该方法是基于上述设备来实施。本发明具有原理简单、操作简便、测试功能集成度高、测试精度高等优点。
Description
技术领域
本发明主要涉及到金属材料测试技术领域，特种一种金属弹性钢片疲劳测试设备及测试方法。
背景技术
金属弹性钢片作为一种较为常见的材料，十分广泛的在各个行业和各个领域得以应用。但是，金属弹性钢片的使用寿命、使用强度是有严格要求的，尤其是在特殊工况环境下，从根本上存在断裂的风险,这将会造成设备损坏,最终导致重大经济损失。
目前，对于金属弹性钢片一般只是在设计阶段根据需求来进行使用强度、使用寿命上的严格设计，使其尽可能的满足设备的实际需求。也就是说，当前传统技术中缺少有效的验证手段,用来识别出金属弹性钢片最优的工艺路线、及允许的最恶劣的综合运行工况。
因此，为快速对金属弹性钢片的性能进行对比分析，降低弹性钢片疲劳缺陷对装备性能造成风险，需要对单组金属钢片进行疲劳测试,来检测和对比膜片材料的性能差距。
现有技术中，暂时还未找到这种测试设备和相关技术性能测试技术论文。所以，十分有必要依据工况设计检测装备，并提供相应的测试方法。
发明内容
本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种原理简单、操作简便、测试功能集成度高、测试精度高的金属弹性钢片疲劳测试设备及测试方法。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种金属弹性钢片疲劳测试设备，包括液压控制单元、主原动单元及一对从动拉力原动单元，所述待检测元件夹持固定于一对从动拉力原动单元之间，所述待检测元件为金属弹性钢片；所述液压控制单元用来控制主原动单元产生动力，经过从动拉力原动单元之后传递至待检测元件上，待检测元件完成转动，以完成对金属弹性钢片的旋转运动疲劳检测。
作为本发明设备的进一步改进：所述一对从动拉力原动单元包括第一从动拉力原动单元和第二从动拉力原动单元，所述主原动单元的一端通过扭矩传感器与第一从动拉力原动单元相连并完成旋转力的传递；所述扭矩传感器用来采集测试过程中的扭矩力值。
作为本发明设备的进一步改进：所述液压控制单元包括液压蓄能器、伺服控制阀组及液压控制阀组，通过伺服控制阀组和液压控制阀组的控制，所述液压蓄能器将液压力传递给主原动单元。
作为本发明设备的进一步改进：所述液压控制单元还包括主动旋转换向控制组件，利用所述主动旋转换向控制组件改变旋转方向，以完成旋转换向过程中的扭矩力值检测。
作为本发明设备的进一步改进：所述主原动单元用来产生拉力，通过一对从动拉力原动单元将拉力传递给待检测元件，以完成对金属弹性钢片的疲劳测试过程张拉力检测。
作为本发明设备的进一步改进：在所述一对从动拉力原动单元之间或一侧设置拉力传感器，利用所述拉力传感器采集测试过程中的拉力值。
作为本发明设备的进一步改进：还包括主动位移高频率变换单元，通过主动位移高频率变换单元实现待检测元件在垂直方向上的位移，以完成对金属弹性钢片的上下位移运动疲劳测试。
作为本发明设备的进一步改进：所述主动位移高频率变换单元包括高频变位油缸和滑移系统，所述待检测元件的一端与滑移系统相连，在所述高频变位油缸的驱动下，所述滑移系统带着待检测元件在垂直方向上进行位移。
作为本发明设备的进一步改进：所述高频变位油缸为一对，所述滑移系统位于两个高频变位油缸之间。
一种基于上述金属弹性钢片疲劳测试设备的测试方法，包括：
步骤S1：装置检测元件；
步骤S2：启动液压控制单元，主原动单元输出扭矩，经一对从动拉力原动单元作用到检测元件旋转运动；
步骤S3：通过主动位移高频变换单元带着检测元件作相对位移运动到定值，然后按工况预设垂直位移一固定值后另设一正负设定值作用在检测元件上高频位移。
与现有技术相比，本发明的优点就在于：
1、本发明的金属弹性钢片疲劳测试设备及测试方法，原理简单、操作简便、测试功能集成度高、测试精度高，能够满足金属弹性钢片旋转运动疲劳检测，上下位移运动疲劳测试，疲劳测试过程张拉力检测；还能够完成复杂工况下弹性钢片疲劳测试；功能性测试强大且效果好,是非常理想的测试设备
2、本发明的金属弹性钢片疲劳测试设备及测试方法，通过实施,实现了金属弹性钢片的对比疲劳测试，完善材料的物理和化学性能指标,获得金属弹性钢片允许的综合工况指标。本发明主要为这种金属弹性钢片的材料.工艺和设计质量问题提供基础依据，方便金属弹性钢片的改进和创新工作。
附图说明
图1是本发明的整体结构原理示意图。
图2是本发明在具体应用实例中的立体结构原理示意图。
图3是本发明在具体应用实例中另一个视角的结构原理示意图。
图4是本发明在具体应用实例中主动位移高频率变换单元的结构原理示意图。
图5是本发明在具体应用实例中待检测元件进行垂直位移时的原理示意图。
图例说明：
1、液压控制单元；2、蓄能器；3、第一从动拉力原动单元；4、拉力传感器；5、待检测元件；6、主动位移高频率变换单元；7、第二从动拉力原动单元；8、扭矩传感器；9、主原动单元；10、伺服控制阀组；11、试验台底座；12、液压控制阀组；13、主动旋转换向控制组件；14、高频变位油缸；15、滑移系统。
具体实施方式
以下将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。
如图1-图5所示，本发明的金属弹性钢片疲劳测试设备，包括液压控制单元1、主原动单元9及一对从动拉力原动单元，待检测元件5夹持固定于一对从动拉力原动单元之间，所述待检测元件5为金属弹性钢片；所述液压控制单元1用来控制主原动单元9产生动力，经过从动拉力原动单元之后传递至待检测元件5上，待检测元件5完成转动，从而完成对金属弹性钢片的旋转运动疲劳检测。
在具体应用实例中，一对从动拉力原动单元包括第一从动拉力原动单元3和第二从动拉力原动单元7，所述主原动单元9的一端通过扭矩传感器8与第一从动拉力原动单元3相连并完成旋转力的传递；所述扭矩传感器8用来采集测试过程中的扭矩力值。
在具体应用实例中，液压控制单元1包括液压蓄能器2、伺服控制阀组10及液压控制阀组12，通过伺服控制阀组10和液压控制阀组12的控制，所述液压蓄能器2将液压力传递给主原动单元9。
在具体应用实例中，本发明的液压控制单元1进一步还包括主动旋转换向控制组件13，利用主动旋转换向控制组件13可以改变旋转方向，以完成旋转换向过程中的扭矩力值检测。
在具体应用实例中，所述主原动单元9能够产生拉力，通过一对从动拉力原动单元将拉力传递给待检测元件5，从而完成对金属弹性钢片的疲劳测试过程张拉力检测。
进一步，本发明在一对从动拉力原动单元之间或一侧设置拉力传感器4，利用拉力传感器4采集测试过程中的拉力值。
作为较佳的实施例，本发明进一步包括主动位移高频率变换单元6，利用主动位移高频率变换单元6可以实现待检测元件5在垂直方向上的位移，从而完成对金属弹性钢片的上下位移运动疲劳测试。
在具体应用实例中，所述主动位移高频率变换单元6包括高频变位油缸14和滑移系统15，所述待检测元件5的一端与滑移系统15相连，在高频变位油缸14的驱动下，所述滑移系统15将带着待检测元件5在垂直方向上进行位移。所述主动位移高频率变换单元6位于第二从动拉力原动单元7的一端上，与第二从动拉力原动单元7进行配合。
作为较佳的实施例，所述高频变位油缸14可以为一对，所述滑移系统15位于两个高频变位油缸14之间，完成高效、高精确性的位移。
在具体应用实例中，本发明的所有单元均安装在一个试验台底座11上，所述试验台底座11起到支承、方便操作的作用。
在具体应用实例中，本发明还包括检测分析单元(图中未示)，所有传感器采集的数据均传送至检测分析单元中，通过检测分析单元来完成数据的收集、整理和分析。
本发明进一步提供一种金属弹性钢片疲劳测试方法，该方法主要基于上述金属弹性钢片疲劳测试设备来进行。该方法的流程包括：
步骤S1：装置检测元件5；
步骤S2：启动液压控制单元1，主原动单元9输出扭矩，经扭矩传感器8、第一从动拉力原动单元3和第二从动拉力原动单元7作用到检测元件5旋转运动(参见图3)；
步骤S3：通过主动位移高频变换单元6带着检测元件5作相对位移运动到定值，然后按工况预设垂直位移一固定值后另设一正负设定值作用在检测元件5上高频位移(参见见图3)；第一从动拉力原动单元3保持轴向恒定载荷。
在上述过程中，蓄能器2用来确保高频率运动油液快速补偿。
本发明的上述金属弹性钢片疲劳测试设备及测试方法，能够满足金属弹性钢片旋转运动疲劳检测，上下位移运动疲劳测试，疲劳测试过程张拉力检测。发明装备电控系统可输入产品名称、序列号、编号、日期等信息；亦可根据不同的控制方式进行选择；推拉力和扭矩控制可调；速度控制，频率0-5HZ可调；输出信息：该测试平台可实时记录并输出扭矩、速度、拉力、推力和时间信号，采集频率≥60Hz，可视化导出数据；设计过载保护功能，被测产品可能出现断裂的情况，设置过载保护，如位移保护或载荷保护，达到某限制值后自动停机的电控设置功能。
本发明的上述金属弹性钢片疲劳测试设备及测试方法，能有效模仿使用现场工况，能快速识别出金属弹性钢片最优的工艺路线及允许的最恶劣的综合运行工况。通过本发明的实施,实现了金属弹性钢片的对比疲劳测试，完善材料的物理和化学性能指标,获得金属弹性钢片允许的综合工况指标。为这种金属弹性钢片的材料.工艺和设计质量问题提供基础依据.方便金属弹性钢片的改进和创新工作。有效检测进口金属弹性钢片和国产金属弹性钢片的试验差距,帮助分析和改进设计提供有效依据。有良好的科技效益、经济效益和社会效益。
以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种金属弹性钢片疲劳测试设备，其特征在于，包括液压控制单元（1）、主原动单元（9）及一对从动拉力原动单元，待检测元件（5）夹持固定于一对从动拉力原动单元之间，所述待检测元件（5）为金属弹性钢片；所述液压控制单元（1）用来控制主原动单元（9）产生动力，经过从动拉力原动单元之后传递至待检测元件（5）上，待检测元件（5）完成转动，以完成对金属弹性钢片的旋转运动疲劳检测；
还包括主动位移高频率变换单元（6），通过主动位移高频率变换单元（6）实现待检测元件（5）在垂直方向上的位移，以完成对金属弹性钢片的上下位移运动疲劳测试；所述主动位移高频率变换单元（6）包括高频变位油缸（14）和滑移系统（15），所述待检测元件（5）的一端与滑移系统（15）相连，在所述高频变位油缸（14）的驱动下，所述滑移系统（15）带着待检测元件（5）在垂直方向上进行位移；即通过主动位移高频变换单元（6）带着检测元件（５）作相对位移运动到定值，然后按工况预设垂直位移一固定值后另设一正负设定值作用在检测元件（５）上高频位移。
2.根据权利要求1所述的金属弹性钢片疲劳测试设备，其特征在于，所述一对从动拉力原动单元包括第一从动拉力原动单元（3）和第二从动拉力原动单元（7），所述主原动单元（9）的一端通过扭矩传感器（8）与第一从动拉力原动单元（3）相连并完成旋转力的传递；所述扭矩传感器（8）用来采集测试过程中的扭矩力值。
3.根据权利要求1所述的金属弹性钢片疲劳测试设备，其特征在于，所述液压控制单元（1）包括液压蓄能器（2）、伺服控制阀组（10）及液压控制阀组（12），通过伺服控制阀组（10）和液压控制阀组（12）的控制，所述液压蓄能器（2）将液压力传递给主原动单元（9）。
4.根据权利要求3所述的金属弹性钢片疲劳测试设备，其特征在于，所述液压控制单元（1）还包括主动旋转换向控制组件（13），利用所述主动旋转换向控制组件（13）改变旋转方向，以完成旋转换向过程中的扭矩力值检测。
5.根据权利要求1-4中任意一项所述的金属弹性钢片疲劳测试设备，其特征在于，所述主原动单元（9）用来产生拉力，通过一对从动拉力原动单元将拉力传递给待检测元件（5），以完成对金属弹性钢片的疲劳测试过程张拉力检测。
6.根据权利要求5所述的金属弹性钢片疲劳测试设备，其特征在于，在所述一对从动拉力原动单元之间或一侧设置拉力传感器（4），利用所述拉力传感器（4）采集测试过程中的拉力值。
7.根据权利要求1所述的金属弹性钢片疲劳测试设备，其特征在于，所述高频变位油缸（14）为一对，所述滑移系统（15）位于两个高频变位油缸（14）之间。
8.一种基于上述权利要求1-7中任意一项金属弹性钢片疲劳测试设备的测试方法，其特征在于，包括：
步骤S1：装置检测元件（５）；
步骤S2：启动液压控制单元（1），主原动单元（9）输出扭矩，经一对从动拉力原动单元作用到检测元件（５）旋转运动；
步骤S3：通过主动位移高频变换单元（6）带着检测元件（５）作相对位移运动到定值，然后按工况预设垂直位移一固定值后另设一正负设定值作用在检测元件（５）上高频位移。
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| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |