CN203465164U - 一种钢管弯曲疲劳试验机 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种钢管弯曲疲劳试验机,包括两组支撑托架,两组支撑托架上放置有钢管试样;在钢管试样的一端固定安装有激振支架,激振支架的外端支板中通过轴承安装有转轴,该转轴上设置有偏心块,该转轴通过联轴器与电机传动连接;在钢管试样的另一端固定安装有配重;钢管试样的内腔通过管线与加压系统连通。本实用新型的装置,结构简单,使用方便,准确性高,使用成本低,提高了疲劳试验效率。
Description
技术领域
本实用新型属于疲劳试验设备技术领域,涉及一种钢管弯曲疲劳试验机。
背景技术
现有的大直径钢管全尺寸疲劳试验方法主要有轴向拉伸疲劳试验法、四点弯曲疲劳试验法、旋转弯曲疲劳试验法和共振弯曲疲劳试验法。一般采用轴向拉伸疲劳试验法进行钢管材料疲劳试验;四点弯曲疲劳试验效率较低,一个小时只能加载几千次,并且在试样周向只有部分区域达到交变应力峰值,不能全范围搜索试样内部缺陷;旋转弯曲疲劳试验中,虽然试件通过旋转弯曲可以保证其周向都达到交变应力峰值,但由于试验机从一端驱动,试样必须传送扭矩以克服轴承中的摩擦,因而试样中的应力并不是纯单向的,最终导致试验结果偏于保守,很少有人应用。
从试验结果的准确性、全面性、试验效率和使用成本方面来说,现有的大直径钢管全尺寸弯曲疲劳试验设备均存在结构复杂、效率低、精度低、操作繁琐、使用成本高的不足。因此,研究大直径钢管全尺寸疲劳试验技术,设计制造相应的试验设备对于提高此类产品疲劳性能校验的可靠性、缩短试验周期,有着非常重要的实际意义。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种钢管弯曲疲劳试验机,解决了现有技术中存在的结构复杂、效率低、精度低、操作繁琐、使用成本高的问题。
本实用新型所采用的技术方案是,一种钢管弯曲疲劳试验机,包括两组支撑托架,两组支撑托架上放置有钢管试样;在钢管试样的一端固定安装有激振支架,激振支架的外端支板中通过轴承安装有转轴,该转轴上设置有偏心块,该转轴通过联轴器与电机传动连接;在钢管试样的另一端固定安装有配重。
本实用新型的钢管弯曲疲劳试验机,其特点还在于:
电机选用变频调速电机。
钢管试样的内腔通过管线与加压系统连通。
本实用新型的有益效果是,结构简单,使用方便,准确性高,使用成本低,既可进行大直径钢管全尺寸疲劳试验,又不用传递扭矩,避免了旋转弯曲试验方法带来的误差,也保证钢管周向都能达到交变应力峰值,加载频率快,提高疲劳试验效率。
附图说明
图1是本实用新型钢管弯曲疲劳试验机的结构示意图。
图中,1.电机,2.联轴器,3.偏心块,4.激振支架,5.支撑托架,6.关注部位,7.钢管试样,8.加压系统,9.配重。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。
参照图1,本实用新型装置的结构是,包括两组支撑托架5,两组支撑托架5上放置有钢管试样7;在钢管试样7的一端固定安装有激振支架4,激振支架4的外端支板中通过轴承安装有转轴,该转轴上设置有偏心块3,该转轴通过联轴器2与电机1传动连接;在钢管试样7的另一端固定安装有配重9,钢管试样7的内腔通过管线与加压系统8连通。
激振支架4、偏心块3、联轴器2及电机1一起称为旋转激振装置,激振支架4的一端与钢管试样7固定连接,激振支架4的另一端与偏心块3的转轴套接。
电机1选用变频调速电机。
配重9和支撑托架5的轴向支撑位置的设置应合理,配重9和偏心块3的块数、质量及偏心度的设置根据需要确定,以达到设定的钢管振动形态。配置的加压系统8用于在试验前向钢管试样7的内腔中注水打压得到一定的静水压,进而模拟预张力工况下的大直径钢管弯曲疲劳试验。
本实用新型装置,基于钢管试样的一阶振动模态,采用旋转激振装置,使其达到钢管试样7的共振状态,共振的频率决定疲劳试验的加载频率,共振的结果使钢管试样7上关注部位6(中间部位)产生交流变化的弯曲应力,由于此弯曲激振力随偏心块3旋转不断改变方向,因而不用传递扭矩即可使钢管试样7的周向均达到交变应力峰值的目的,最终保证在钢管试样7的圆周方向全范围搜索其疲劳缺陷。
对于钢管试样的目标模态,目标模态是指钢管试样中部振幅远大于两端的振幅,从而使关注部位6形成一种按试验要求幅度交流变化的弯曲应力。使关注部位6处的峰值应力远大于其它位置的应力。确定目标模态后,即可通过相关模态计算设计试样的结构刚度(长度、配重),使钢管试样7固有振动频率对应的模态振型达到目标模态。
本实用新型装置的工作原理是:利用两组支撑托架5支撑在钢管试样7的两端,电机1通过联轴器2驱动偏心块3进行旋转,偏心块3旋转产生的离心载荷通过激振支架4传递给钢管试样7,当偏心块3的转动频率,即激振频率接近钢管试样7的固有频率时,试样将因产生共振而开始剧烈振动,该振动形态即为前述的目标模态,振动的结果使得关注部位6处的应力达到最大,由于激振载荷,即偏心块3产生的离心力是旋转变化的,因而试样上每一点的弯曲应力也交流变化,并且在钢管试样7的环向都达到了交变应力的峰值。交变应力峰值的大小可通过激振频率和偏心块3偏重的多少进行调整,最终在关注部位6处产生试验要求的交流变化的弯曲应力。
本实用新型的大直径全尺寸钢管疲劳试验机,试验过程中,只有电机1驱动偏心块3旋转,钢管试样7本身并不发生旋转,而是周期性的振动,因此不用传递扭矩,提高了试验结果的准确性。基于试样的一阶振动模态,主要是指试验前需要设计钢管疲劳试样的结构刚度,使其一阶振动模态符合目标模态的要求。可达到任意大小的交变应力范围,是指可通过调整旋转激振装置的转速和偏心块的偏重,任意调整钢管试样交变弯曲应力的幅值大小。试验时间短,效率高是指旋转激振频率越高,应力循环的速度就越快,疲劳试验所需时间就越短,该试验机激振频率最高可达30Hz,相当于同一个位置一天可加载弯曲载荷250万次以上。
Claims (3)
1.一种钢管弯曲疲劳试验机,其特点在于:包括两组支撑托架(5),两组支撑托架(5)上放置有钢管试样(7);在钢管试样(7)的一端固定安装有激振支架(4),激振支架(4)的外端支板中通过轴承安装有转轴,该转轴上设置有偏心块(3),该转轴通过联轴器(2)与电机(1)传动连接;在钢管试样(7)的另一端固定安装有配重(9)。
2.根据权利要求1所述的钢管弯曲疲劳试验机,其特点在于:所述的电机(1)选用变频调速电机。
3.根据权利要求1所述的钢管弯曲疲劳试验机,其特点在于:所述的钢管试样(7)的内腔通过管线与加压系统(8)连通。
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