CN206876510U - 一种波纹金属软管u型动态弯曲实验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种波纹金属软管U型动态弯曲实验装置，属于实验装置及方法技术领域。该实验装置由泵站系统、直流电机、电机控制柜、传动丝杠、活动导轨、活动滑块、固定导轨、固定滑块、管接头固定架、安装框架构成，波纹管为软管。该实验装置采用直流电机加丝杠的设计方案实现波纹金属软管U型往复运动设计，不仅能够轻松实现波纹金属软管往复运动频率的调节和弯曲次数的记录，而且通过编程实现直流电机的控制，进而完成弯曲次数和运动精度的控制。此外，采用高精度耐磨滚珠丝杠及滑块导轨实现运动的转换和传递，满足了实验对于耐久性和动态弯曲半径可调的要求。

Description

一种波纹金属软管U型动态弯曲实验装置

技术领域

本实用新型公开了一种U型动态弯曲实验装置，特别是涉及工程系统用波纹金属软管的U型动态弯曲实验装置，本实用新型属于实验装置及方法技术领域。

背景技术

波纹金属软管(简称软管)作为一种现代工业管路中的高品质柔性联接元件，以其重量轻、耐腐蚀、耐高温、耐高压、吸收震动、弯曲灵活和使用寿命长等诸多优点广泛应用于航空、航天、石油化工、船舶、铁路、建筑、冶金、交通、医疗器械、仪器仪表、科研、加工制造等领域。并且，随着金属波纹软管生产设备，如自动纵缝焊管机、高速自动成型机、编网、焊接等专用设备的引进和国产设备的深入研究与发展，金属波纹软管的生产企业规模正在不断发展壮大，软管生产效率也迅速提高。

目前，国内波纹金属软管产品的在推广应用中主要存在以下问题：1)波纹金属软管产品结构单一，设备简陋，质量不稳定；2)对于波纹金属软管相关标准的研究和性能的检测亟待完善；3)波纹金属软管在使用过程中经常出现漏油漏气等现象，直接影响了船舶、器械的总体性能。随着现代工业的发展，市场对于高质量、高性能波纹金属软管的需求量越来越大，波纹金属软管动态弯曲性能直接影响着波纹金属软管的弯曲疲劳寿命，是衡量其质量好坏的重要指标。因此，对于波纹金属软管U型动态弯曲性能的检测就显得至关重要，目前国内对于波纹金属软管U型动态弯曲实验相关设备的研究仍较少，研究中主要存在以下技术问题。

首先，实验装置通常采用曲柄滑块机构实现波纹金属软管U型往复运动设计，在长时间高强度弯曲运动的工况下，设备的运动精度、耐久性很难得到保证。

其次，根据国家标准GB/T14525-2010中关于波纹金属软管U型弯曲试验中弯曲次数的规定，不同公称尺寸的软管要求弯曲次数不同，这就需要实验装置能够对弯曲次数进行预先设定和实时的记录。

最后，标准要求软管应在恒定的设计压力下进行往复运动试验，且不同公称尺寸的软管动态弯曲半径有所不同，这就要求实验装置在具备足够高压力的压力源的同时还能自动保压，并且能够实现软管弯曲半径一定范围内的调节。

实用新型内容

本实用新型的目的在于完成波纹金属软管U型动态弯曲实验装置的设计和研发，该实验装置能够完成下列试验：波纹金属软管耐压性能试验、波纹金属软管U型动态弯曲试验。本实用新型能够实现波纹金属软管公称尺寸4～80mm范围内规定压力下的U型弯曲往复运动。

为满足上述实验要求，本实用新型采取了如下技术方案：

一种波纹金属软管U型动态弯曲实验装置，该实验装置由泵站系统、直流电机4、电机控制柜、传动丝杠7、活动导轨8、活动滑块5、固定导轨3、固定滑块2、管接头固定架6、安装框架1构成，波纹管9为软管。该实验装置采用直流电机加丝杠的设计方案实现波纹金属软管U型往复运动设计，不仅能够轻松实现波纹金属软管往复运动频率的调节和弯曲次数的记录，而且通过编程实现直流电机的控制，进而完成弯曲次数和运动精度的控制。此外，采用高精度耐磨滚珠丝杠及滑块导轨实现运动的转换和传递，满足了实验对于耐久性和动态弯曲半径可调的要求。

所述安装框架1是垂直放置的铝型材组合框架，直流电机4和固定导轨3的安装高度均可调，以适应不同型号波纹管9的U型动态弯曲半径变化。直流电机4和固定导轨3安装在安装框架1的同侧，满足波纹管9垂向安装要求。

固定导轨3沿水平向安装在安装框架1顶部，固定导轨3上安装有位置可调的固定滑块2，实现不同型号波纹管9的安装和更换，此外，在波纹管9公称尺寸4mm～80mm范围内，固定导轨3的行程足以覆盖软管U型动态弯曲半径的调节范围。

将波纹管9的两端通过管接头固定架6进行固定，波纹管9的两端分别为运动端和加压端；将波纹管9的运动端用堵头堵上，加压端连接压力源，波纹管9由于自身重力作用自然下垂，呈U型弯曲状态，然后调节波纹管9运动端至初始位置；波纹管9通过泵站系统加压，泵站系统将水或液压油注入波纹管9内，排尽波纹管9内空气，关闭排气阀，然后缓慢加压至设计压力；设定往复运动的行程、频率和弯曲次数；然后按下电机控制柜上的电机启动按钮，直流电机4开始旋转，直流电机4的输出轴通过联轴器10将旋转运动传递给传动丝杠7，传动丝杠7与驱动滑块5通过螺纹配合在一起，通过传动丝杠7与驱动滑块5上螺母副的运动关系将旋转运动转化为滑块的直线运动，驱动滑块5与活动导轨8通过T型槽连接，驱动滑块5在活动导轨8上作往复直线运动，从而带动波纹管以5～30次/min的频率作往复U型动态弯曲运动。

直流电机4加传动丝杠7的运动设计方案，配备有相应的直流电机4转速和转向控制系统，并且控制精度能够达到标准要求。

泵站系统中安装有压力表，压力表用来监测波纹管9的内部油压，压力表与压力继电器连接，通过压力继电器实现泵站系统对波纹管9的自动补压。

控制系统是通过改变直流电机4的正反转来实现运动换向，通过控制直流电机4正向或者反向旋转圈数调节运动行程，通过控制直流电机4的转速实现往复运动频率调节，并且，程序是开放性的，能够根据需求对运动行程、频率等参数进行修改，具有很好的适用性。

传动丝杠7为主动体，驱动滑块5为从动体，驱动滑块5随丝杆的转动角度按照对应规格的导程转化成直线运动，驱动滑块5通过螺母座与螺母连接，从而完成电机旋转运动到滑块直线运动的转换。

波纹管9的运动端为半圆形卡扣结构，波纹管9的加压端为半圆形支撑座结构；半圆形卡扣结构通过半圆形卡扣槽及半圆形卡扣结构端部的螺纹孔固定波纹管9的运动端；半圆形支撑座结构通过半圆形支撑槽及半圆形支撑座结构端部的螺纹孔固定波纹管9的加压端。

初始位置为波纹管9在动态弯曲实验装置驱动下进行往复运动循环的中点位置。

本实用新型可以取得如下有益效果：

1、本实用新型能够实现软管往复运动频率和运动行程的调节；

2、本实用新型能够实现软管弯曲次数的设定和弯曲次数的记录；

3、本实用新型能够在一定范围内对于波纹金属软管U型弯曲半径进行调节；

4、本实用新型能够提供软管足够高的压力，并具有自动保压的能力；

5、本实用新型为实验设备的运动精度和耐久性提供保障。

附图说明

图1是本实用新型波纹金属软管的U型动态弯曲实验装置机械传动部分的示意图。

图2是本实用新型波纹金属软管的U型动态弯曲实验装置的电机丝杠传动系统的原理图。

图3是本实用新型波纹金属软管的U型动态弯曲实验装置的直流电机控制器的显示界面，F:当前速度值显示X:坐标值L：还有多少余量没有走完C：计数器的值

图中：1、安装框架，2、固定滑块，3、固定导轨，4、直流电机，5、活动滑块，6、管接头固定架，7、传动丝杠，8、活动导轨，9、波纹管，10联轴器。

具体实施方式

下面结合结构附图对本实用新型波纹金属软管的U型动态弯曲实验装置及利用该装置进行波纹金属软管U型动态弯曲性能试验的方法作进一步详细说明。

图1是本实用新型波纹金属软管的U型动态弯曲实验装置机械传动部分的示意图。波纹金属软管U型弯曲试验使用的试验介质是水或液压油。首先，调节活动导轨和固定导轨的相对位置，安装试件，将软管两端通过管接头固定架进行固定，并与滑块牢固连接，将软管运动端用堵头堵上，另一端连接压力源，调节软管运动端至预设设定的初始位置，通过泵站进行加压，将水或液压油注入管内，排尽空气，关闭排气阀，然后缓慢加压至设计压力；然后，编写任务程序，设定往复运动的行程、频率和弯曲次数，切换到自动运行状态，按下控制柜上的启动按钮，电机开始旋转，滑块带动软管运动端作往复直线运动，软管的另一端固定在固定滑块上，与导轨没有相对运动，从而实现波纹金属软管的U型动态弯曲。在试验过程中检查软管有无渗漏和异常变形情况，当试验达到规定的最少弯曲次数后，在设计压力下检查软管是否满足标准要求。最后，先泄压后关闭程序，结束整个试验。

Claims (5)

1.一种波纹金属软管U型动态弯曲实验装置，其特征在于：该实验装置由泵站系统、直流电机(4)、电机控制柜、传动丝杠(7)、活动导轨(8)、活动滑块(5)、固定导轨(3)、固定滑块(2)、管接头固定架(6)和安装框架(1)构成，波纹管(9)为软管；

所述安装框架(1)是垂直放置的铝型材组合框架，直流电机(4)和固定导轨(3)的安装高度均可调，以适应不同型号波纹管(9)的U型动态弯曲半径变化；直流电机(4)和固定导轨(3)安装在安装框架(1)的同侧，满足波纹管(9)垂向安装要求；

固定导轨(3)沿水平向安装在安装框架(1)顶部，固定导轨(3)上安装有位置可调的固定滑块(2)，实现不同型号波纹管(9)的安装和更换，此外，在波纹管(9)公称尺寸4mm～80mm范围内，固定导轨(3)的行程足以覆盖软管U型动态弯曲半径的调节范围；

将波纹管(9)的两端通过管接头固定架(6)进行固定，波纹管(9)的两端分别为运动端和加压端；将波纹管(9)的运动端用堵头堵上，加压端连接压力源，波纹管(9)由于自身重力作用自然下垂，呈U型弯曲状态，然后调节波纹管(9)运动端至初始位置；波纹管(9)通过泵站系统加压，泵站系统将水或液压油注入波纹管(9)内，排尽波纹管(9)内空气，关闭排气阀，然后缓慢加压至设计压力；设定往复运动的行程、频率和弯曲次数；然后按下电机控制柜上的电机启动按钮，直流电机(4)开始旋转，直流电机(4)的输出轴通过联轴器(10)将旋转运动传递给传动丝杠(7)，传动丝杠(7)与驱动滑块(5)通过螺纹配合在一起，通过传动丝杠(7)与驱动滑块(5)上螺母副的运动关系将旋转运动转化为滑块的直线运动，驱动滑块(5)与活动导轨(8)通过T型槽连接，驱动滑块(5)在活动导轨(8)上作往复直线运动，从而带动波纹管以5～30次/min的频率作往复U型动态弯曲运动。

2.根据权利要求1所述的一种波纹金属软管U型动态弯曲实验装置，其特征在于：泵站系统中安装有压力表，压力表用来监测波纹管(9)的内部油压，压力表与压力继电器连接，通过压力继电器实现泵站系统对波纹管(9)的自动补压。

3.根据权利要求1所述的一种波纹金属软管U型动态弯曲实验装置，其特征在于：传动丝杠(7)为主动体，驱动滑块(5)为从动体，驱动滑块(5)随丝杆的转动角度按照对应规格的导程转化成直线运动，驱动滑块(5)通过螺母座与螺母连接，从而完成电机旋转运动到滑块直线运动的转换。

4.根据权利要求1所述的一种波纹金属软管U型动态弯曲实验装置，其特征在于：波纹管(9)的运动端为半圆形卡扣结构，波纹管(9)的加压端为半圆形支撑座结构；半圆形卡扣结构通过半圆形卡扣槽及半圆形卡扣结构端部的螺纹孔固定波纹管(9)的运动端；半圆形支撑座结构通过半圆形支撑槽及半圆形支撑座结构端部的螺纹孔固定波纹管(9)的加压端。

5.根据权利要求1所述的一种波纹金属软管U型动态弯曲实验装置，其特征在于：初始位置为波纹管(9)在动态弯曲实验装置驱动下进行往复运动循环的中点位置。