CN117910281A - 阀门寿命测试方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及阀门测试技术领域，提供一种阀门寿命测试方法和装置，所述方法包括以下步骤：构建阀门的阀杆驱动模型，并模拟对阀杆的驱动过程；获取所述驱动过程中所述阀杆在启动阶段、加速阶段、匀速阶段和停止阶段的扭转应力；对所述驱动过程中的扭转应力进行等级的划分，并获取各等级扭转应力的作用次数；根据各等级扭转应力的作用次数计算所述阀杆的寿命参数。本发明能够方便准确地获取到阀杆的寿命参数，从而为相应应用场景下的阀门寿命情况提供参考。

Description

阀门寿命测试方法和装置

技术领域

本发明涉及阀门测试技术领域，具体涉及一种阀门寿命测试方法和一种阀门寿命测试装置。

背景技术

阀门是流体输送系统中的控制部件，是现代工业控制系统的重要组成部分。阀门一旦出现性能退化甚至完全失效，则会引起一系列的连锁反应，导致工业控制系统运行异常甚至发生事故。因此，阀门的寿命测试是阀门测试的重要一环。

目前，对于阀门寿命的测试一般是针对阀芯来设计的。然而在一些控制场景中，由于阀门在受控开、关的过程中，阀杆受到较大的周向驱动力，尤其是在阀杆开始运转（即启动）及阀杆结束运转（即停止）时，阀杆受力会更大，因此阀杆发生疲劳变形、断裂等损坏会是阀门最早出现的寿命问题。

因此，有必要设计一种针对阀杆的阀门寿命测试方案。

发明内容

本发明为解决上述技术问题，提供了一种阀门寿命测试方法和装置，能够方便准确地获取到阀杆的寿命参数，从而为相应应用场景下的阀门寿命情况提供参考。

本发明采用的技术方案如下：

一种阀门寿命测试方法，包括以下步骤：构建阀门的阀杆驱动模型，并模拟对阀杆的驱动过程；获取所述驱动过程中所述阀杆在启动阶段、加速阶段、匀速阶段和停止阶段的扭转应力；对所述驱动过程中的扭转应力进行等级的划分，并获取各等级扭转应力的作用次数；根据各等级扭转应力的作用次数计算所述阀杆的寿命参数。

通过ADAMS（Automatic Dynamic Analysis of Mechanical Systems，机械系统力学自动分析软件）对阀门进行建模，并对驱动阀门的驱动源和传动件进行建模，以构建所述阀杆驱动模型。

模拟对阀杆的驱动过程包括多个驱动周期，每个所述驱动周期为通过驱动所述阀杆以开启所述阀门的过程或通过驱动所述阀杆以关闭所述阀门的过程，每个所述驱动周期均包括所述启动阶段、所述加速阶段、所述匀速阶段和所述停止阶段。

所述阀杆在所述加速阶段或所述匀速阶段的扭转应力为：其中，F ₁为所述阀杆在所述加速阶段或所述匀速阶段的扭转应力；T为所述阀杆当前被驱动时所受到的扭转力矩；r ₁为所述阀杆的半径；J为所述阀杆的极惯性矩。

所述阀杆在所述启动阶段的扭转应力为： 其中，F ₂为所述阀杆在所述启动阶段的扭转应力；k ₀为所述阀杆在所述启动阶段的冲击载荷系数；t _r 为所述阀杆的抗扭刚度；ω ₀为所述阀杆前级齿轮在所述阀杆启动时刻的角速度；r ₀为所述阀杆前级齿轮的半径；g为重力加速度；I ₁为所述阀杆的转动惯量；I ₀为所述阀杆前级齿轮的转动惯量；F _s 为假设所述阀杆受驱动正常匀速运转且所述阀杆前级齿轮的角速度为ω ₀时，所述阀杆所受到的静扭转应力。

所述阀杆在所述停止阶段的扭转应力为： 其中，F ₃为所述阀杆在所述停止阶段的扭转应力；k ₁为所述阀杆在所述停止阶段的冲击载荷系数；ω ₁为所述阀杆在停止前匀速运转时的角速度；F _e 为所述阀杆在停止前匀速运转时所受到的静扭转应力。

通过雨流计数法获取各等级扭转应力的作用次数。

根据各等级扭转应力的作用次数，通过Miner法则计算所述阀杆的寿命参数，阀杆的寿命参数为：其中，D为阀杆的寿命参数，i表示等级数，n _i 为第i级扭转应力的作用次数，N _i 为在第i级扭转应力下阀杆出现疲劳损坏的作用次数。

一种阀门寿命测试装置，包括：模拟模块，所述模拟模块用于构建阀门的阀杆驱动模型，并模拟对阀杆的驱动过程；第一获取模块，所述第一获取模块用于获取所述驱动过程中所述阀杆在启动阶段、加速阶段、匀速阶段和停止阶段的扭转应力；第二获取模块，所述第二获取模块用于对所述驱动过程中的扭转应力进行等级的划分，并获取各等级扭转应力的作用次数；计算模块，所述计算模块用于根据各等级扭转应力的作用次数计算所述阀杆的寿命参数。

其中，通过ADAMS对阀门进行建模，并对驱动阀门的驱动源和传动件进行建模，以构建所述阀杆驱动模型。

模拟对阀杆的驱动过程包括多个驱动周期，每个所述驱动周期为通过驱动所述阀杆以开启所述阀门的过程或通过驱动所述阀杆以关闭所述阀门的过程，每个所述驱动周期均包括所述启动阶段、所述加速阶段、所述匀速阶段和所述停止阶段。

所述阀杆在所述加速阶段或所述匀速阶段的扭转应力为：其中，F ₁为所述阀杆在所述加速阶段或所述匀速阶段的扭转应力；T为所述阀杆当前被驱动时所受到的扭转力矩；r ₁为所述阀杆的半径；J为所述阀杆的极惯性矩。

所述阀杆在所述启动阶段的扭转应力为： 其中，F ₂为所述阀杆在所述启动阶段的扭转应力；k ₀为所述阀杆在所述启动阶段的冲击载荷系数；t _r 为所述阀杆的抗扭刚度；ω ₀为所述阀杆前级齿轮在所述阀杆启动时刻的角速度；r ₀为所述阀杆前级齿轮的半径；g为重力加速度；I ₁为所述阀杆的转动惯量；I ₀为所述阀杆前级齿轮的转动惯量；F _s 为假设所述阀杆受驱动正常匀速运转且所述阀杆前级齿轮的角速度为ω ₀时，所述阀杆所受到的静扭转应力。

所述阀杆在所述停止阶段的扭转应力为： 其中，F ₃为所述阀杆在所述停止阶段的扭转应力；k ₁为所述阀杆在所述停止阶段的冲击载荷系数；ω ₁为所述阀杆在停止前匀速运转时的角速度；F _e 为所述阀杆在停止前匀速运转时所受到的静扭转应力。

本发明的有益效果：

本发明通过对阀杆驱动过程的模拟，获取阀杆在被驱动各阶段的扭转应力，并据此计算阀杆的寿命参数，由此，能够方便准确地获取到阀杆的寿命参数，从而为相应应用场景下的阀门寿命情况提供参考。

附图说明

图1为本发明实施例的阀门寿命测试方法的流程图；

图2为本发明实施例的阀门寿命测试装置的方框示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明实施例的阀门寿命测试方法包括以下步骤：

S1，构建阀门的阀杆驱动模型，并模拟对阀杆的驱动过程。

本发明实施例的阀门可以为电动球阀、气动截止阀等通过驱动源驱动阀杆实现开关的阀门。在本发明的一个实施例中，可通过ADAMS对阀门进行建模，并对驱动阀门的驱动源和传动件进行建模，以构建阀杆驱动模型。驱动源可以为电机、气源等，传动件可包括至少一级齿轮，其中，阀杆前级齿轮与阀杆啮合，以将驱动源的动力传输至阀杆。

在本发明的一个实施例中，模拟对阀杆的驱动过程包括多个驱动周期，每个驱动周期为通过驱动阀杆以开启阀门的过程或通过驱动阀杆以关闭阀门的过程，每个驱动周期均包括启动阶段、加速阶段、匀速阶段和停止阶段。其中，在阀门开启或关闭的过程中，按照时间的先后顺序，阀杆由初始静止状态到运转状态的阶段称为启动阶段，阀杆的速度提升的阶段称为加速阶段，阀杆的速度提升至一定数值以该数值稳定运转的阶段称为匀速阶段，阀杆由运转状态到最终停止状态的阶段称为停止阶段。

S2，获取驱动过程中阀杆在启动阶段、加速阶段、匀速阶段和停止阶段的扭转应力。

在本发明的一个实施例中，阀杆在加速阶段或匀速阶段的扭转应力为：其中，F ₁为阀杆在加速阶段或匀速阶段的扭转应力；T为阀杆当前被驱动时所受到的扭转力矩；r ₁为阀杆的半径；J为阀杆的极惯性矩。

应当理解的是，在加速阶段和匀速阶段，驱动源和传动件施加给阀杆的扭转力矩用于驱动阀杆正常运转，因此根据上述公式计算得到的即为实际的扭转应力。然而在启动阶段和停止阶段，阀杆会受到瞬时的冲击，因此在进行扭转应力的计算时应当考虑冲击的因素。

在本发明的一个实施例中，阀杆在启动阶段的扭转应力为： 其中，F ₂为阀杆在启动阶段的扭转应力；k ₀为阀杆在启动阶段的冲击载荷系数；t _r 为阀杆的抗扭刚度，基于阀杆驱动模型构建时所设定的材料参数获得；ω ₀为阀杆前级齿轮在阀杆启动时刻的角速度；r ₀为阀杆前级齿轮的半径；g为重力加速度；I ₁为阀杆的转动惯量；I ₀为阀杆前级齿轮的转动惯量；F _s 为中间计算量，其表示假设阀杆受驱动正常匀速运转且阀杆前级齿轮的角速度为ω ₀时，阀杆所受到的静扭转应力。

在本发明的一个实施例中，阀杆在停止阶段的扭转应力为： 其中，F ₃为阀杆在停止阶段的扭转应力；k ₁为阀杆在停止阶段的冲击载荷系数；ω ₁为阀杆在停止前匀速运转时的角速度；F _e 为中间计算量，其表示阀杆在停止前匀速运转时所受到的静扭转应力。

需要说明的是，在每个驱动周期内，可以以预设的采样频率，在每一采样时刻获取相应的计算参数，以计算该采样时刻的扭转应力。采样频率可根据较高精度的测试需求设定地大一些，例如可以为100Hz。由此，每一驱动周期均可得到大量的扭转应力的值。

S3，对驱动过程中的扭转应力进行等级的划分，并获取各等级扭转应力的作用次数。

可按照扭转应力的大小来进行扭转应力等级的划分。一般地，阀杆在启动阶段和停止阶段的扭转应力相差较大，且二者与加速阶段或匀速阶段的扭转应力均相差较大，因此，阀杆在启动阶段的扭转应力处于第一个等级，在停止阶段的扭转应力处于第二个等级。而在加速阶段和匀速阶段的扭转应力如果相同或相差不大，例如在加速阶段和匀速阶段所有扭转应力两两之间的差值在预设阈值之内，则在加速阶段和匀速阶段所有的扭转应力处于第三个等级；在加速阶段和匀速阶段的扭转应力如果相差较大，例如加速阶段的某扭转应力与匀速阶段的某扭转应力的差值在预设阈值之外，甚至加速阶段的某两个扭转应力之间的差值在预设阈值之外，则可以划分更多的等级。

进而，可通过雨流计数法获取各等级扭转应力的作用次数，每一等级扭转应力的作用次数，为该等级扭转应力在整个驱动过程中循环出现的次数。

S4，根据各等级扭转应力的作用次数计算阀杆的寿命参数。

在本发明的一个实施例中，可根据各等级扭转应力的作用次数，通过Miner法则计算阀杆的寿命参数。

具体地，阀杆的寿命参数为：其中，D为阀杆的寿命参数，i表示等级数，n _i 为第i级扭转应力的作用次数，N _i 为在第i级扭转应力下阀杆出现疲劳损坏的作用次数。

随着驱动过程的进行，在D达到1时，认为阀杆出现疲劳损坏，因此，D可有效表征阀杆的寿命。

根据本发明实施例的阀门寿命测试方法，通过对阀杆驱动过程的模拟，获取阀杆在被驱动各阶段的扭转应力，并据此计算阀杆的寿命参数，由此，能够方便准确地获取到阀杆的寿命参数，从而为相应应用场景下的阀门寿命情况提供参考。

对应上述实施例的阀门寿命测试方法，本发明还提出一种阀门寿命测试装置。

如图2所示，本发明实施例的阀门寿命测试装置，包括模拟模块10、第一获取模块20、第二获取模块30和计算模块40。其中，模拟模块10用于构建阀门的阀杆驱动模型，并模拟对阀杆的驱动过程；第一获取模块20用于获取驱动过程中阀杆在启动阶段、加速阶段、匀速阶段和停止阶段的扭转应力；第二获取模块30用于对驱动过程中的扭转应力进行等级的划分，并获取各等级扭转应力的作用次数；计算模块40用于根据各等级扭转应力的作用次数计算阀杆的寿命参数。

本发明实施例的阀门可以为电动球阀、气动截止阀等通过驱动源驱动阀杆实现开关的阀门。在本发明的一个实施例中，模拟模块10可通过ADAMS对阀门进行建模，并对驱动阀门的驱动源和传动件进行建模，以构建阀杆驱动模型。驱动源可以为电机、气源等，传动件可包括至少一级齿轮，其中，阀杆前级齿轮与阀杆啮合，以将驱动源的动力传输至阀杆。

在本发明的一个实施例中，模拟对阀杆的驱动过程包括多个驱动周期，每个驱动周期为通过驱动阀杆以开启阀门的过程或通过驱动阀杆以关闭阀门的过程，每个驱动周期均包括启动阶段、加速阶段、匀速阶段和停止阶段。其中，在阀门开启或关闭的过程中，按照时间的先后顺序，阀杆由初始静止状态到运转状态的阶段称为启动阶段，阀杆的速度提升的阶段称为加速阶段，阀杆的速度提升至一定数值以该数值稳定运转的阶段称为匀速阶段，阀杆由运转状态到最终停止状态的阶段称为停止阶段。

在本发明的一个实施例中，阀杆在加速阶段或匀速阶段的扭转应力为：其中，F ₁为阀杆在加速阶段或匀速阶段的扭转应力；T为阀杆当前被驱动时所受到的扭转力矩；r ₁为阀杆的半径；J为阀杆的极惯性矩。

应当理解的是，在加速阶段和匀速阶段，驱动源和传动件施加给阀杆的扭转力矩用于驱动阀杆正常运转，因此根据上述公式计算得到的即为实际的扭转应力。然而在启动阶段和停止阶段，阀杆会受到瞬时的冲击，因此在进行扭转应力的计算时应当考虑冲击的因素。

在本发明的一个实施例中，阀杆在启动阶段的扭转应力为： 其中，F ₂为阀杆在启动阶段的扭转应力；k ₀为阀杆在启动阶段的冲击载荷系数；t _r 为阀杆的抗扭刚度，基于阀杆驱动模型构建时所设定的材料参数获得；ω ₀为阀杆前级齿轮在阀杆启动时刻的角速度；r ₀为阀杆前级齿轮的半径；g为重力加速度；I ₁为阀杆的转动惯量；I ₀为阀杆前级齿轮的转动惯量；F _s 为中间计算量，其表示假设阀杆受驱动正常匀速运转且阀杆前级齿轮的角速度为ω ₀时，阀杆所受到的静扭转应力。

在本发明的一个实施例中，阀杆在停止阶段的扭转应力为： 其中，F ₃为阀杆在停止阶段的扭转应力；k ₁为阀杆在停止阶段的冲击载荷系数；ω ₁为阀杆在停止前匀速运转时的角速度；F _e 为中间计算量，其表示阀杆在停止前匀速运转时所受到的静扭转应力。

需要说明的是，在每个驱动周期内，可以以预设的采样频率，在每一采样时刻获取相应的计算参数，以计算该采样时刻的扭转应力。采样频率可根据较高精度的测试需求设定地大一些，例如可以为100Hz。由此，每一驱动周期均可得到大量的扭转应力的值。

第二获取模块30可按照扭转应力的大小来进行扭转应力等级的划分。一般地，阀杆在启动阶段和停止阶段的扭转应力相差较大，且二者与加速阶段或匀速阶段的扭转应力均相差较大，因此，阀杆在启动阶段的扭转应力处于第一个等级，在停止阶段的扭转应力处于第二个等级。而在加速阶段和匀速阶段的扭转应力如果相同或相差不大，例如在加速阶段和匀速阶段所有扭转应力两两之间的差值在预设阈值之内，则在加速阶段和匀速阶段所有的扭转应力处于第三个等级；在加速阶段和匀速阶段的扭转应力如果相差较大，例如加速阶段的某扭转应力与匀速阶段的某扭转应力的差值在预设阈值之外，甚至加速阶段的某两个扭转应力之间的差值在预设阈值之外，则可以划分更多的等级。

进而，第二获取模块30可通过雨流计数法获取各等级扭转应力的作用次数，每一等级扭转应力的作用次数，为该等级扭转应力在整个驱动过程中循环出现的次数。

在本发明的一个实施例中，计算模块40可根据各等级扭转应力的作用次数，通过Miner法则计算阀杆的寿命参数。

具体地，阀杆的寿命参数为：其中，D为阀杆的寿命参数，i表示等级数，n _i 为第i级扭转应力的作用次数，N _i 为在第i级扭转应力下阀杆出现疲劳损坏的作用次数。

随着驱动过程的进行，在D达到1时，认为阀杆出现疲劳损坏，因此，D可有效表征阀杆的寿命。

根据本发明实施例的阀门寿命测试装置，通过对阀杆驱动过程的模拟，获取阀杆在被驱动各阶段的扭转应力，并据此计算阀杆的寿命参数，由此，能够方便准确地获取到阀杆的寿命参数，从而为相应应用场景下的阀门寿命情况提供参考。

在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备（如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统）使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，“计算机可读介质”可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例（非穷尽性列表）包括以下：具有一个或多个布线的电连接部（电子装置），便携式计算机盘盒（磁装置），随机存取存储器（RAM），只读存储器（ROM），可擦除可编辑只读存储器（EPROM或闪速存储器），光纤装置，以及便携式光盘只读存储器（CDROM）。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列（PGA），现场可编程门阵列（FPGA）等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种阀门寿命测试方法，其特征在于，包括以下步骤：

构建阀门的阀杆驱动模型，并模拟对阀杆的驱动过程；

获取所述驱动过程中所述阀杆在启动阶段、加速阶段、匀速阶段和停止阶段的扭转应力；

对所述驱动过程中的扭转应力进行等级的划分，并获取各等级扭转应力的作用次数；

根据各等级扭转应力的作用次数计算所述阀杆的寿命参数。

2.根据权利要求1所述的阀门寿命测试方法，其特征在于，通过ADAMS对阀门进行建模，并对驱动阀门的驱动源和传动件进行建模，以构建所述阀杆驱动模型。

3.根据权利要求2所述的阀门寿命测试方法，其特征在于，模拟对阀杆的驱动过程包括多个驱动周期，每个所述驱动周期为通过驱动所述阀杆以开启所述阀门的过程或通过驱动所述阀杆以关闭所述阀门的过程，每个所述驱动周期均包括所述启动阶段、所述加速阶段、所述匀速阶段和所述停止阶段。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的阀门寿命测试方法，其特征在于，所述阀杆在所述加速阶段或所述匀速阶段的扭转应力为：其中，F ₁为所述阀杆在所述加速阶段或所述匀速阶段的扭转应力；T为所述阀杆当前被驱动时所受到的扭转力矩；r ₁为所述阀杆的半径；J为所述阀杆的极惯性矩，

所述阀杆在所述启动阶段的扭转应力为： 其中，F ₂为所述阀杆在所述启动阶段的扭转应力；k ₀为所述阀杆在所述启动阶段的冲击载荷系数；t _r 为所述阀杆的抗扭刚度；ω ₀为所述阀杆前级齿轮在所述阀杆启动时刻的角速度；r ₀为所述阀杆前级齿轮的半径；g为重力加速度；I ₁为所述阀杆的转动惯量；I ₀为所述阀杆前级齿轮的转动惯量；F _s 为假设所述阀杆受驱动正常匀速运转且所述阀杆前级齿轮的角速度为ω ₀时，所述阀杆所受到的静扭转应力，

所述阀杆在所述停止阶段的扭转应力为： 其中，F ₃为所述阀杆在所述停止阶段的扭转应力；k ₁为所述阀杆在所述停止阶段的冲击载荷系数；ω ₁为所述阀杆在停止前匀速运转时的角速度；F _e 为所述阀杆在停止前匀速运转时所受到的静扭转应力。

5.根据权利要求4所述的阀门寿命测试方法，其特征在于，通过雨流计数法获取各等级扭转应力的作用次数。

6.根据权利要求5所述的阀门寿命测试方法，其特征在于，根据各等级扭转应力的作用次数，通过Miner法则计算所述阀杆的寿命参数，阀杆的寿命参数为：其中，D为阀杆的寿命参数，i表示等级数，n _i 为第i级扭转应力的作用次数，N _i 为在第i级扭转应力下阀杆出现疲劳损坏的作用次数。

7.一种阀门寿命测试装置，其特征在于，包括：

模拟模块，所述模拟模块用于构建阀门的阀杆驱动模型，并模拟对阀杆的驱动过程；

第一获取模块，所述第一获取模块用于获取所述驱动过程中所述阀杆在启动阶段、加速阶段、匀速阶段和停止阶段的扭转应力；

第二获取模块，所述第二获取模块用于对所述驱动过程中的扭转应力进行等级的划分，并获取各等级扭转应力的作用次数；

计算模块，所述计算模块用于根据各等级扭转应力的作用次数计算所述阀杆的寿命参数。

8.根据权利要求7所述的阀门寿命测试装置，其特征在于，其中，通过ADAMS对阀门进行建模，并对驱动阀门的驱动源和传动件进行建模，以构建所述阀杆驱动模型。

9.根据权利要求8所述的阀门寿命测试装置，其特征在于，模拟对阀杆的驱动过程包括多个驱动周期，每个所述驱动周期为通过驱动所述阀杆以开启所述阀门的过程或通过驱动所述阀杆以关闭所述阀门的过程，每个所述驱动周期均包括所述启动阶段、所述加速阶段、所述匀速阶段和所述停止阶段。

10.根据权利要求7-9中任一项所述的阀门寿命测试装置，其特征在于，所述阀杆在所述加速阶段或所述匀速阶段的扭转应力为：其中，F ₁为所述阀杆在所述加速阶段或所述匀速阶段的扭转应力；T为所述阀杆当前被驱动时所受到的扭转力矩；r ₁为所述阀杆的半径；J为所述阀杆的极惯性矩，

所述阀杆在所述启动阶段的扭转应力为： 其中，F ₂为所述阀杆在所述启动阶段的扭转应力；k ₀为所述阀杆在所述启动阶段的冲击载荷系数；t _r 为所述阀杆的抗扭刚度；ω ₀为所述阀杆前级齿轮在所述阀杆启动时刻的角速度；r ₀为所述阀杆前级齿轮的半径；g为重力加速度；I ₁为所述阀杆的转动惯量；I ₀为所述阀杆前级齿轮的转动惯量；F _s 为假设所述阀杆受驱动正常匀速运转且所述阀杆前级齿轮的角速度为ω ₀时，所述阀杆所受到的静扭转应力，

所述阀杆在所述停止阶段的扭转应力为： 其中，F ₃为所述阀杆在所述停止阶段的扭转应力；k ₁为所述阀杆在所述停止阶段的冲击载荷系数；ω ₁为所述阀杆在停止前匀速运转时的角速度；F _e 为所述阀杆在停止前匀速运转时所受到的静扭转应力。